3D打印体表定位系统在创伤骨科教学中的应用

创伤骨科因其面临的骨折形态多变，尤其涉及骨盆骨折、跟骨骨折、距骨骨折等情况，一直是临床教学的难点。传统上对复杂骨折的教学，只能通过相关放射检查，无法使学生深入理解骨折类型、术前方案的制定及术中操作过程[1]。随着3D打印技术广泛应用于临床，目前对大多复杂骨折可通过3D打印体表定位系统微创治疗，取得了良好临床效果[2]。应用在临床教学中，能加深学生对基础知识的理解，增加专业兴趣，为复杂骨折教学提供了新技术。2015年7月—2017年8月，我院创伤骨科将3D打印体表定位系统应用于复杂骨折临床教学中，并与传统教学方法进行比较，报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本组共50名大五实习学生，随机分为对照组和试验组。对照组男13名，女12名，年龄22～25岁，平均（23.24±0.83）岁。试验组男15名，女10名，年龄22～25岁，平均（22.90± 0.78）岁；两组学生的性别、年龄差异无统计学意义（P＞0.05 ），具有可比性。

1.2 研究方法

由我科同一教授给两组学生的理论课程进行集中授课。选取我科一位主治医师对两组学生进行临床实习带教。两组实习者共享典型复杂骨折病例资料。对照组则采用传统的教学方式，在（示）教室讲述疾病原理，带领学生查体，并查看X线片、CT以及相关辅助检查，参加术前病例讨论。试验组除接受传统的教学方式外，指导学生使用软件重建骨折损伤的三维模型、模拟骨折复位过程、设计个体化体表导板、打印骨折模型及导板模型、术前模拟置钉等，在此基础上，引导学生参与制定手术方案，通过软件模拟实现手术过程。

1.3 研究结果评价

以自我评价和出科考核两种形式对学生进行测评。学习效果自我评价，内容包括骨科专业是否感兴趣、复杂骨折的理解程度、理论与临床的结合能力、医患沟通能力、学科前沿掌握能力等。每项内容满分均为10分，学生按照自己对本阶段实现情况进行自我评分。出科考核：分理论与操作两部分。考核内容按照全国高等院校规划五年制教材《外科学》（第九版）考试大纲的要求制定，由2位骨科副主任医师分别对所有学生进行考核。

1.4 统计学处理

采用SPSS 19.0软件进行统计学分析，计量资料采用（均数±标准差）进行描述。组间比较采用独立样本t检验，计数资料用n（%）表示，组间比较采用χ2检验，检验水准α=0.05。

2 结果

试验组学生对骨科专业兴趣、复杂骨折的理解程度、理论与临床结合能力及学科前沿掌握能力这四个方面均高于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05）（表1）；医患沟通能力差异无统计学意义（P＞0.05）。两组学生出科考试成绩比较：理论考试差异无统计学意义（P＞0.05）；但是操作能力差异有统计学意义（P＜0.05）（表2），这可能与试验组学生对骨折的理解程度以及术前方案的制定能力提高有关。

表1 两组学生自我认知能力评价（分，±s）

表1 两组学生自我认知能力评价（分，±s）

骨科专业兴趣 6.44±0.66 8.53±0.65 4.18 0.000复杂骨折理解程度 6.24±0.78 8.39±0.56 3.97 0.000理论与临床结合能力 7.35±0.62 8.45±0.61 1.92 0.035医患沟通能力 8.30±0.27 8.19±0.64 1.30 0.238学科前沿掌握能力 6.53±0.27 8.43±0.67 3.72 0.000

表2 两组学生出科考试成绩比较（分，±s）

表2 两组学生出科考试成绩比较（分，±s）

理论知识 82.44±10.66 85.53±12.65 1.18 0.256操作能力 80.24±10.78 89.39±11.16 2.64 0.019

3 讨论

复杂骨折一直是临床教学难点，主要原因是解剖结构复杂，实习生对治疗方案认识不清[3]。目前传统教学方式相对单一、多采用平面而非立体展示，使学生主动参与度不高。随着数字骨科技术的发展，3D打印技术将复杂骨折的治疗数字化[4]，临床上对复杂骨折通过软件重建骨折模型，模拟复位骨折，设计个体化导板，通过导板经皮置入螺钉的应用越来越多，取得了良好临床效果[5-6]。使用导板植入螺钉不仅可增加精确度，而且可做到微创[7]，本科室将此技术应用到临床教学中，取得良好的结果。

将3D打印体表定位系统引入临床教学有几大优势；（1）传统教学过程中学生对于复杂骨折的X线及CT无法充分理解，很难在短时间内掌握复杂骨折的分型和治疗[8]。试验组学生通过CT扫描获得病人骨折数据，将Dicom数据输入Mimics软件中，建立1：1骨折模型，并以三维动态的形式展示，可通过软件模拟骨折复位，更好的理解骨折损伤机制和分型。（2）实习生提前了解患者个体的解剖结构并参与导板的设计，术前复位骨折，模拟固定方式，动态调整内固定，可预知在术中可能遇到的各种问题，真正使医学生主动参与诊疗计划的制定。（3）在带教老师的指导下，学员可以利用3D打印机打印出个体化导板及骨折模型，直观地学习和理解一些复杂的解剖结构[9]，利用骨折模型进行复位、熟练准确的放置导板，根据导板置入螺钉，模拟练习。这种教学措施进一步调动了学生的学习热情，提高了学生实际动手操作能力，为学生学习复杂骨折奠定良好基础。

医学生实习中存在单一专科时间较短、实际接触病例较少、临床操作训练不足等问题，从时间、经验等各个方面无法满足目前临床科研的需求，无法有效激发其临床科研兴趣[10]。而3D打印体表定位系统为医学生创伤骨科临床科研能力的培养提供了更为有效的手段和技术方法。医学生的特点之一是计算机应用能力较强，其接受、理解、应用数字骨科相关软件困难相对较少[11]，从本科室教学实践来看，医学生也对此普遍表现出极大的兴趣和热情。

3D打印体表定位系统在本科医学生复杂创伤骨科临床教学中的优势已得到初步展现[12]。但3D打印体表定位系统不能脱离临床教学的其他方法，必须与床旁教学、以问题为基础的学习等行之有效的教学方法有效结合，才能有效的提高创伤骨科实习生对复杂创伤骨科知识的兴趣，激发同学们的学习积极性和主动性。