三維有限元技術(shù)在創(chuàng)傷骨科教學(xué)中的應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)

賀毅，劉舒淇

1.廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第五醫(yī)院骨科，廣東廣州 510000；2.廣州醫(yī)科大學(xué)第五臨床學(xué)院，廣東廣州 510000

在數(shù)字骨科中三維有限元技術(shù)屬于教學(xué)的范圍，數(shù)字骨科學(xué)屬于較為新穎的一門學(xué)科，目前臨床初步應(yīng)用和研究成果顯示這項(xiàng)學(xué)科具有前衛(wèi)的發(fā)展前景和臨床價(jià)值[1]。 最終的研究成果體現(xiàn)了優(yōu)越、簡(jiǎn)單的性能，和其他生物力學(xué)的結(jié)果相似[2]。 目前三維建模技術(shù)已經(jīng)較為成熟，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中受到一定重視，并逐漸推廣在臨床中[3]。 創(chuàng)傷骨科教學(xué)屬于教學(xué)的一部分，所以如何將骨科臨床教學(xué)質(zhì)量提高屬于較多骨科學(xué)者不斷的研究方向[4]。 三維有限元技術(shù)可以有效幫助學(xué)生了解復(fù)雜骨折的治療過(guò)程，同時(shí)可以了解損傷機(jī)制，為創(chuàng)傷骨科臨床教學(xué)提供了更多的教學(xué)思路以及教學(xué)手段。 該文選取2019 年9 月—2020 年6 月某一教授所帶的62 名學(xué)生，研究三維有限元技術(shù)在創(chuàng)傷骨科教學(xué)中的應(yīng)用，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取某一教授所帶的班級(jí)中的62 名學(xué)生，根據(jù)教學(xué)模式的不同分為兩組，對(duì)照組31 名，男28 名，女3名；年齡21～25 歲，平均（22.4±1.3）歲。 研究組31 名，男29 名，女2 名；年齡20～24 歲，平均（21.9±1.0）歲。 兩組一般資料差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 對(duì)照組 使用傳統(tǒng)的教學(xué)方法：老師需要根據(jù)這學(xué)期骨科教學(xué)的大綱在課堂上講解。 在講解過(guò)程中學(xué)生一般不提出問(wèn)題，在結(jié)束后給學(xué)生合理安排作業(yè)，在下次授課前對(duì)之前的內(nèi)容提問(wèn)。

1.2.2 研究組 通過(guò)利用三維有限元技術(shù)，重建跟骨骨折模擬治療的模型實(shí)施教學(xué)。 主要的教學(xué)方式是踝骨骨折模型重建，并經(jīng)過(guò)三維有限元技術(shù)模擬治療流程，將復(fù)雜的知識(shí)展示出來(lái)。 在授課的過(guò)程中需要同一個(gè)教案和老師完成，之后實(shí)施理論筆試開(kāi)始，考試的內(nèi)容需要根據(jù)教學(xué)大綱制定，滿分為100 分。 兩組學(xué)生在完成考試之后需要對(duì)比考試成績(jī)。

1.3 觀察指標(biāo)

①比較兩組教學(xué)效果滿意度。 使用問(wèn)卷調(diào)查的形式進(jìn)行評(píng)價(jià)：由教研人員對(duì)兩組學(xué)生對(duì)教師教學(xué)效果進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查。 調(diào)查表由各教研人員一起設(shè)計(jì),調(diào)查的內(nèi)容主要是對(duì)老師的授課效果是否滿意。 滿意程度可分為滿意、較滿意、一般、不滿意。 統(tǒng)一為學(xué)生發(fā)放調(diào)查表，填寫完之后統(tǒng)一收回。

②比較兩組學(xué)生教學(xué)效果。 其中包括學(xué)生對(duì)教學(xué)效果主觀自評(píng)分?jǐn)?shù)、實(shí)踐成績(jī)、理論成績(jī)。

③比較兩組學(xué)生對(duì)指導(dǎo)老師的教學(xué)模式評(píng)價(jià)。 評(píng)估對(duì)指導(dǎo)老師教學(xué)模式，分為滿意、基本滿意、不滿意，總分為100 分，其中≥90 分為滿意，60～89 為基本滿意，低于60 分為不滿意。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

采用SPSS 18.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理數(shù)據(jù)，計(jì)量資料用（±s）表示，采用t 檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料采用[n（%）]表示，采用χ2檢驗(yàn)，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組教學(xué)效果滿意度對(duì)比

研究組教學(xué)效果滿意度高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表1。

表1 兩組教學(xué)效果滿意度對(duì)比

2.2 兩組學(xué)生教學(xué)效果對(duì)比

研究組實(shí)踐成績(jī)、理論成績(jī)、學(xué)生對(duì)教學(xué)效果主觀自評(píng)分?jǐn)?shù)高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表2。

表2 兩組學(xué)生教學(xué)效果對(duì)比[（±s），分]

表2 兩組學(xué)生教學(xué)效果對(duì)比[（±s），分]

組別對(duì)照組（n=31）研究組（n=31）t 值P 值實(shí)踐成績(jī)理論成績(jī) 學(xué)生對(duì)教學(xué)效果主觀自評(píng)分?jǐn)?shù)77.5±5.7 90.2±6.2 11.134＜0.05 74.8±6.2 89.5±5.6 12.426＜0.05 72.5±3.0 87.2±5.4 13.804＜0.05

2.3 兩組學(xué)生對(duì)指導(dǎo)老師教學(xué)模式評(píng)價(jià)對(duì)比

研究組學(xué)生對(duì)指導(dǎo)老師的教學(xué)模式評(píng)價(jià)高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表3。

表3 兩組學(xué)生對(duì)指導(dǎo)老師的教學(xué)模式評(píng)價(jià)對(duì)比

3 討論

三維有限元技術(shù)在創(chuàng)傷骨科教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)。 從上世紀(jì)70 年代開(kāi)始，有限元法就在脊柱生物學(xué)中被廣泛的應(yīng)用，最終得到的效果較為滿意[5]。在近幾年隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件技術(shù)都在持續(xù)性發(fā)展，促使有限元法被迅速發(fā)展，在骨科生物學(xué)中被多次使用。 借助有限元法，可以有效對(duì)人們的人體骨骼力學(xué)性能充分體現(xiàn)，構(gòu)建的模式和常規(guī)標(biāo)本之間雖有較小的差別，但最終得到的研究成果較為顯著。 目前階段中創(chuàng)傷骨科教學(xué)中已經(jīng)應(yīng)用三維有限元技術(shù)實(shí)施對(duì)應(yīng)的教學(xué)工作，最終得到的效果比較明顯。

在對(duì)創(chuàng)傷骨科教學(xué)中應(yīng)用三維有限元技術(shù)，可以促使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，清楚了解創(chuàng)傷骨折的機(jī)制，并可以詳細(xì)了解治療過(guò)程，使原來(lái)抽象的理論知識(shí)更加全面展示出來(lái)，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率[6]。提高在使用三維有限元技術(shù)教學(xué)時(shí)，還需要有形象生動(dòng)的特點(diǎn)，使創(chuàng)傷骨科教學(xué)質(zhì)量有提高。 經(jīng)過(guò)應(yīng)用此技術(shù)，可以將復(fù)雜的理論知識(shí)更加清楚地展示給學(xué)生，并且過(guò)程較為豐富有趣，加強(qiáng)對(duì)這方面的理論知識(shí)實(shí)施分析和理解[7]。 從外三維有限元技術(shù)對(duì)于骨折復(fù)位的流程進(jìn)行模擬，幫助學(xué)生對(duì)內(nèi)固定技術(shù)和骨折分型等知識(shí)進(jìn)行迅速的記憶和理解，提高學(xué)習(xí)效率[8]。 這種教學(xué)方式和模擬在之前的掛圖、板書為主的教學(xué)模式中被少數(shù)使用，在創(chuàng)傷骨科中的使用概率較低。 除此之外三維有限元技術(shù)具有較強(qiáng)的互動(dòng)性，這種教學(xué)模式可以幫助學(xué)生參與到教學(xué)過(guò)程中，充分展示出學(xué)生們教學(xué)中的主體位置[9]。在這種教學(xué)模式中，學(xué)生可以通過(guò)操作計(jì)算機(jī)界面模擬需要學(xué)習(xí)導(dǎo)致創(chuàng)傷骨折發(fā)生的原因，還可以模擬骨折端在肌肉牽拉之后產(chǎn)生的移位方向，學(xué)生們對(duì)骨折中內(nèi)固定穩(wěn)定性實(shí)施測(cè)量，用時(shí)可以和教師們進(jìn)行互動(dòng)模式，達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果。 所以研究組教學(xué)效果滿意度高于對(duì)照組（P＜0.05）。

使用三維有限元技術(shù)實(shí)施創(chuàng)傷骨科相關(guān)知識(shí)的教學(xué)中，學(xué)生可以真切感受到手術(shù)操作的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中對(duì)實(shí)踐流程有深入的認(rèn)知，對(duì)建立和培養(yǎng)學(xué)生良好外科手術(shù)的理念有重要意義，為畢業(yè)后參加工作奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，更好地幫助患者解決骨折痛苦，恢復(fù)正常生活[10]。

和傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行對(duì)比，三維有限元技術(shù)具有教學(xué)模式直觀和效率較高的優(yōu)勢(shì)，可以在教學(xué)過(guò)程中發(fā)揮出學(xué)生們的主體地位，得到更好地教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。 在教學(xué)過(guò)程中合理使用三維有限元技術(shù)可以對(duì)目前的教學(xué)模式進(jìn)行優(yōu)化，在現(xiàn)有的骨科教學(xué)中可以發(fā)揮出重要作用，同時(shí)可以提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)臨床合格意識(shí)。此外，在進(jìn)行教學(xué)過(guò)程中還需要將現(xiàn)代教育理論及教育思想作為基礎(chǔ)，開(kāi)展相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，還需要在課堂上顯示學(xué)生的主體地位。 在教學(xué)過(guò)程中，老師還需要將傳統(tǒng)的教學(xué)手段和現(xiàn)代技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行融合，這樣才可以將三維有限元技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出，達(dá)到較好地教學(xué)效果。 研究組實(shí)踐成績(jī)、理論成績(jī)、學(xué)生對(duì)教學(xué)效果主觀自評(píng)分?jǐn)?shù)高于對(duì)照組（P＜0.05），通過(guò)實(shí)踐成績(jī)、理論成績(jī)、學(xué)生對(duì)教學(xué)效果主觀自評(píng)分?jǐn)?shù)這3 個(gè)方面來(lái)體現(xiàn)3 維有限元技術(shù)在教學(xué)中的作用。

綜上所述，在創(chuàng)傷骨科教學(xué)中，三維有限元技術(shù)可以有效提高學(xué)生成績(jī)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步推廣應(yīng)用。