基于3D打印模型結(jié)合關(guān)節(jié)鏡模具的CBL教學(xué)在運(yùn)動醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

顏瑞健 吳一帆 馮剛

近年來，隨著運(yùn)動醫(yī)學(xué)的蓬勃發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已無法滿足學(xué)員更高且多樣化的需求。從理論到技術(shù)的系統(tǒng)性運(yùn)動醫(yī)學(xué)教育已經(jīng)面臨全新的挑戰(zhàn)，亟需開展相應(yīng)的探索研究[1,2]。隨著計算機(jī)技術(shù)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)和3D 打印技術(shù)的發(fā)展，基于數(shù)字化技術(shù)實(shí)物模擬打印為臨床理論教學(xué)提供了便利，而關(guān)節(jié)鏡模具則可以給研究生技能培養(yǎng)提供更多實(shí)踐操作機(jī)會[3]。本次研究擬采用基于3D 打印模型結(jié)合關(guān)節(jié)鏡模具的案例教學(xué)（case-based learning，CBL）模式，對其臨床教學(xué)效果進(jìn)行報道，為系統(tǒng)性運(yùn)動醫(yī)學(xué)教育的發(fā)展探索提供參考?，F(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2020 年6 月至2021 年2 月期間在浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院骨科參加住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的專業(yè)學(xué)位碩士研究生30 名，均為研究生第一年，初次輪轉(zhuǎn)運(yùn)動醫(yī)學(xué)亞?？?，能參加模具操作。所有學(xué)生對本次研究均獲得知情同意，隨機(jī)分為CBL 教學(xué)實(shí)驗(yàn)組和傳統(tǒng)教學(xué)組各15 名。CBL 教學(xué)實(shí)驗(yàn)組中男性13 名、女性2 名；年齡26～31歲，平均年齡（26.81±1.72）歲；傳統(tǒng)教學(xué)組中男性12 名、女性3 名；年齡25～30歲，平均年齡（26.75±1.53）歲。兩組在性別、年齡等一般資料比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P均＞0.05）。

1.2 方法 兩組學(xué)生由同一具有帶教資質(zhì)的高年制運(yùn)動醫(yī)學(xué)專業(yè)教師進(jìn)行授課，帶教病例為1例典型的肩袖損傷（岡上肌腱全層撕裂）患者。病例提前選定，保證文書記錄、實(shí)驗(yàn)室檢查和影像學(xué)檢查等資料完整齊全。參照學(xué)校教學(xué)大綱要求及醫(yī)院的總體安排，保證兩組的教學(xué)課時和知識內(nèi)容基本相同。

CBL 教學(xué)實(shí)驗(yàn)組采用基于3D 打印模型結(jié)合關(guān)節(jié)鏡模具的CBL 教學(xué)。助教提前擬定肩袖損傷相關(guān)的問題，然后將其發(fā)給學(xué)員讓其提前進(jìn)行課程的預(yù)習(xí)。按照肩袖損傷病例的雙側(cè)肩關(guān)節(jié)CT 和MRI 掃描數(shù)據(jù)，利用Mimics21 圖像處理軟件導(dǎo)入DICOM 格式數(shù)據(jù)，采用CALCULATE3D 命令建立肩關(guān)節(jié)的三維模型并保存，由浙江省三維打印工藝與裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用JS-600-H 打印機(jī)進(jìn)行3D 打印。打印模型通過掃描儀三維掃描后和原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，控制誤差精度在1 mm 以內(nèi)。學(xué)員先結(jié)合病史、體格檢查和輔助檢查進(jìn)行討論，然后給出初步的診療方案。教師先采用課件結(jié)合3D打印模型方式詳細(xì)講解肩袖損傷相關(guān)理論知識和治療方案，并再采用手術(shù)視頻結(jié)合關(guān)節(jié)鏡模具操作的方式進(jìn)行教學(xué)，然后總結(jié)知識和操作技術(shù)要點(diǎn)。教師提問讓學(xué)生進(jìn)行討論，最后答疑并檢查評估小組知識掌握度。同時，2名一組進(jìn)行采用關(guān)節(jié)鏡模具操作，在教師指導(dǎo)下進(jìn)行關(guān)節(jié)鏡下肩關(guān)節(jié)檢查基本操作，包括簡單的鏡下肩袖縫合，相互輪流操作。

傳統(tǒng)教學(xué)組采用傳統(tǒng)教學(xué)方案。學(xué)員通過病史、查體和影像學(xué)檢查經(jīng)小組討論后得出初步診療意見；教師采用多媒體課件方式傳統(tǒng)大班理論授課講解肩袖損傷相關(guān)理論知識和治療方案，采用手術(shù)視頻來講解手術(shù)方案及操作技術(shù)要點(diǎn)；然后教師講解提問讓學(xué)生進(jìn)行討論，最后答疑并檢查評估小組知識掌握力度。

1.3 評價指標(biāo) 教學(xué)完成后，設(shè)計相應(yīng)問卷對學(xué)生的課堂興趣滿意度進(jìn)行評價。調(diào)查問卷表主要內(nèi)容包括學(xué)習(xí)積極性、學(xué)習(xí)興趣、課堂活躍度及師生互動等，總分10分；理論知識掌握度則采用試卷理論考試的方式進(jìn)行評價，為百分制；對手術(shù)方案的理解也采用百分制方式進(jìn)行評價。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 24.0 統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示。組間計量資料比較采用t檢驗(yàn)。設(shè)P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

兩組學(xué)生教學(xué)效果評分比較見表1。

表1 兩組學(xué)生教學(xué)效果評分比較/分

由表1 可見，CBL 教學(xué)實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的課堂興趣滿意度、理論知識掌握度和手術(shù)方案理解度均高于傳統(tǒng)教學(xué)組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（t分別=5.47、3.58、7.94，P均＜0.05）。

3 討論

肩袖損傷在運(yùn)動醫(yī)學(xué)中比較常見，對患者身心健康及工作生活造成嚴(yán)重影響，目前主要治療方式是關(guān)節(jié)鏡微創(chuàng)修復(fù)。由于肩關(guān)節(jié)被周圍眾多的肌腱、肌肉和韌帶包裹，解剖結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。在臨床運(yùn)動醫(yī)學(xué)教學(xué)中學(xué)生經(jīng)常反映理論知識抽象難以消化理解，尤其對于部分空間想象力比較差的研究生，難以在大腦中構(gòu)想出具體外觀，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和效率較低，影響了學(xué)員對知識的理解[4]。3D打印肩關(guān)節(jié)模型可以立體展示教學(xué)所需的解剖結(jié)構(gòu)，迅速建立起關(guān)節(jié)及周圍組織的三維結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)對肩袖損傷機(jī)理的理解[5]。本次研究結(jié)果顯示，CBL 教學(xué)實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的課堂興趣滿意度高于傳統(tǒng)教學(xué)組（P均＜0.05），提示CBL 教學(xué)結(jié)合3D 打印模型的教學(xué)模式由于增加了3D 打印模型展示和實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性明顯增加，這是教學(xué)效果提升的重要因素。

關(guān)節(jié)鏡手術(shù)理論知識復(fù)雜，有較多的鏡下操作，對學(xué)生的解剖集成及空間思維能力要求極高。目前，國內(nèi)運(yùn)動醫(yī)學(xué)教學(xué)模式相對滯后，嚴(yán)重制約了關(guān)節(jié)鏡技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用開展。另外，由于學(xué)員缺少臨床實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，因此，對關(guān)節(jié)鏡手術(shù)的原理和方案理解比較膚淺，通過傳統(tǒng)的大班授課方式效果往往不佳。而關(guān)節(jié)鏡模具的使用可以使教學(xué)內(nèi)容和形式綜合化、動態(tài)化和形態(tài)化，避免傳統(tǒng)教學(xué)單一且靜態(tài)等不足，從而明顯提高學(xué)員對相關(guān)知識和手術(shù)操作的理解[6]。本次研究結(jié)果顯示，CBL 教學(xué)實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的理論知識掌握度和手術(shù)方案理解度均高于傳統(tǒng)教學(xué)組（P均＜0.05），提示CBL 教學(xué)結(jié)合3D 打印模型的教學(xué)模式有助于提高對手術(shù)方案的理解。因?yàn)樵趯?shí)踐操作中，學(xué)員可以將知識及時的應(yīng)用于操作，并獲得反饋從而加深學(xué)員對肩袖損傷手術(shù)治療的理解。這種動態(tài)的學(xué)習(xí)方式可以明顯提升其操作能力。

在日常教學(xué)環(huán)節(jié)中加入模具操作可以帶來眾多優(yōu)點(diǎn)，包括：①由于不需要面對真實(shí)的患者，學(xué)員的緊張心理可以明顯緩解，同時也避免了在臨床操作中由于學(xué)員經(jīng)驗(yàn)不足帶給患者的風(fēng)險；②有助于理論知識和臨床實(shí)踐緊密結(jié)合，在學(xué)員操作過程中老師可以及時指出學(xué)員的錯誤，然后及時反饋，提高其臨床案例的思考分析能力；③在模具操作中，不會給患者帶來風(fēng)險，所以可以對學(xué)員部分習(xí)慣性錯誤進(jìn)行復(fù)盤分析，讓學(xué)生更好地改正錯誤并鞏固相應(yīng)知識和技能；④模具的采用增加了學(xué)員的實(shí)踐操作，避免了純理論知識教學(xué)的抽象和乏味，可以明顯地增加其學(xué)員興趣，從而使其學(xué)習(xí)過程中的注意力更集中。因此，將關(guān)節(jié)鏡模具及CBL 教學(xué)結(jié)合起來使得運(yùn)動醫(yī)學(xué)教學(xué)變得多樣化、生動化和具體化，取得了良好的效果。

規(guī)培初期的臨床專業(yè)研究生的臨床經(jīng)驗(yàn)積累還比較欠缺，僅通過病史、體格檢查和輔助檢查很難對運(yùn)動醫(yī)學(xué)專業(yè)知識和疾病有深入認(rèn)識。單純的視頻觀摩也難以對臨床實(shí)際手術(shù)操作有切身體會，無法掌握關(guān)鍵的手術(shù)操作要點(diǎn)[7]。首先，重建肩關(guān)節(jié)的三維圖像并導(dǎo)出數(shù)據(jù)、3D 模型打印可以供學(xué)生直觀地觀看，可以加深學(xué)生對肩袖損傷相關(guān)理論知識的掌握；然后，利用關(guān)節(jié)鏡模具將學(xué)和做結(jié)合起來，一方面可以把理論知識和實(shí)踐結(jié)合起來，提高學(xué)員在將來在日常工作中思考并解決臨床問題的能力；另一方面還可以明顯增加學(xué)生的積極性，激發(fā)其創(chuàng)新性，有利于培養(yǎng)學(xué)員運(yùn)動醫(yī)學(xué)疾病的診治思維，使其在日后工作可以更好地將關(guān)節(jié)鏡微創(chuàng)理念和技術(shù)應(yīng)用于臨床。

綜上所述，基于3D打印模型結(jié)合關(guān)節(jié)鏡模具的CBL教學(xué)模式在運(yùn)動醫(yī)學(xué)教育中要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式，可明顯提高臨床教學(xué)效果。本次研究也存在一些不足，單一的教學(xué)中心、教學(xué)投入時間較短，由于存在實(shí)踐操作要求，學(xué)生在課前的投入時間也會存在一定差異，均可能會造成本次研究結(jié)果一定的偏移。另外，課前籌備時間較長、儀器材料及模具價格不菲等因素，在基層醫(yī)院很難普及開展。