基于醫(yī)學(xué)影像學(xué)的3D打印技術(shù)結(jié)合PBL-CBL在血管疾病護理教學(xué)中的應(yīng)用

安富榮 孟冉冉

1濟寧醫(yī)學(xué)院附屬濟寧市第一人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，濟寧 272000；2濟寧醫(yī)學(xué)院附屬濟寧市第一人民醫(yī)院血管外科，濟寧 272000

臨床護理教學(xué)是一項任重道遠的任務(wù)，對培養(yǎng)新一代臨床護理人員發(fā)揮著非常重要的啟蒙作用，所以醫(yī)學(xué)院校對臨床護理教學(xué)都很重視。血管外科作為近年來蓬勃發(fā)展的新興學(xué)科，也是臨床護理教學(xué)工作的重點、難點之一。以問題為基礎(chǔ)的教學(xué)模式（problem-based learning，PBL）是以學(xué)生為中心，將其置入問題情境中，并讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，共同解決問題，從而學(xué)習(xí)其中的知識。而以病例為基礎(chǔ)的教學(xué)模式（case-based learning，CBL）則是以臨床案例為基礎(chǔ)，引導(dǎo)并啟發(fā)學(xué)生進行討論的一種教學(xué)模式［1］。PBL和CBL均是以實際病例和問題為中心，老師為主導(dǎo)，學(xué)生為參與主體的新興教學(xué)模式，兩者更好地將枯燥的理論知識與臨床緊密結(jié)合，有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與臨床積極性。PBL-CBL模式的教學(xué)能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，將“授之以魚”轉(zhuǎn)化為“授之以漁”，從而達到讓學(xué)生自主與終身學(xué)習(xí)的目的，其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用，并取得良好的教學(xué)效果［2-6］。3D打印技術(shù)是一種將材料逐層沉積起來，逐步構(gòu)建實體模型的技術(shù)，使用計算機輔助設(shè)計（CAD）軟件將必要的信號傳輸?shù)?D打印機，然后3D打印機將計算機化的數(shù)字模型轉(zhuǎn)換成二維（2D）截面，生成實體層來建立所需的物體［7］。由于設(shè)備成本高，這種技術(shù)最初僅限于汽車和航空航天工程的改造，隨著更便宜的商業(yè)打印機和免費處理軟件的出現(xiàn)，3D打印逐漸被應(yīng)用到各種子專業(yè)的醫(yī)學(xué)科學(xué)中，如骨科、心胸外科、頜面外科、神經(jīng)外科、整形手術(shù)［8-9］。本研究將基于醫(yī)學(xué)影像學(xué)的3D打印技術(shù)與PBL-CBL教學(xué)模式進行結(jié)合，在以腹主動脈瘤（abdominal aortic aneurysm，AAA）為血管病例代表進行血管外科護理教學(xué)，取得了良好的效果，現(xiàn)報道如下。

資料與方法

1.一般資料

選擇2020年9月至2021年9月在濟寧市第一人民醫(yī)院實習(xí)的護理專業(yè)學(xué)生90名作為研究對象，其中男7例、女83例，按照隨機數(shù)字表法分為觀察組與對照組，每組45例，兩組護生的性別、年齡、學(xué)歷比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05）（表1）。學(xué)習(xí)時間均為4周，兩組均由護師以上職稱的教師實施教學(xué)。

表1 兩組護理專業(yè)學(xué)生一般資料比較

2.方法

兩組均以AAA為血管疾病代表進行教學(xué)。兩組學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容、大綱、課時方面完全一致，4周后對學(xué)生進行出科測評。（1）觀察組采用3D打印技術(shù)與PBL-CBL教學(xué)模式相結(jié)合的教學(xué)方式（圖1）。護理帶教老師根據(jù)真實的AAA病例設(shè)計相關(guān)的護理問題，并將該病例的3D打印AAA模型（圖2）結(jié)合多媒體PPT課件向?qū)W生介紹病情，協(xié)助學(xué)生進行醫(yī)學(xué)評估，提出問題，并以小組討論的形式進行；學(xué)生通過自學(xué)、自查資料等學(xué)習(xí)方式，結(jié)合3D打印模型，對問題進行討論、分析、總結(jié)，回答老師提出的相關(guān)問題；在病例討論過程中，帶教老師負(fù)責(zé)引導(dǎo)學(xué)生，突出問題的重點和難點。（2）對照組采用傳統(tǒng)的血管外科教具結(jié)合PBL-CBL教學(xué)模式的教學(xué)方式。護理帶教老師根據(jù)真實的AAA病例設(shè)計相關(guān)的護理問題，采用傳統(tǒng)的血管外科教學(xué)教具（圖3），結(jié)合多媒體PPT課件向?qū)W生介紹病情，隨后采用與觀察組相同的PBL-CBL教學(xué)模式。

圖1 3D打印技術(shù)與以問題為導(dǎo)向（PBL）-以病例為基礎(chǔ)（CBL）教學(xué)模式相結(jié)合的教學(xué)過程

圖2 1∶1等比例3D打印的腹主動脈瘤模型

圖3 腹主動脈瘤教學(xué)模具

3.觀察指標(biāo)

4周護理教學(xué)結(jié)束后，對兩組學(xué)生進行護理理論筆試、實踐操作考試和匿名調(diào)查問卷測評?？荚嚲鶠榘俜种?，理論考試為同一份試題，主要涉及血管外科典型疾病的定義、診療、手術(shù)并發(fā)癥的觀察以及護理等理論知識以及典型病例分析，總分100分；實踐操作考試主要考核血管外科護理操作情況、臨床護理溝通能力、床旁護理宣教，總分100分。調(diào)查問卷采用自制問卷匿名調(diào)查方式，所有學(xué)生對教學(xué)情況進行評分，包括護理學(xué)生對學(xué)習(xí)興趣程度、知識掌握程度、空間想象程度、帶教滿意程度4個方面，每個條目采用李克特量表評分，分為很不滿意、不滿意、一般、滿意、很滿意5種回答，分別記為1、2、3、4、5分。

4.統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 25.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，計數(shù)資料以例（%）表示，組間比較采用χ2檢驗，符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內(nèi)比較采用配對t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié)果

1.考核成績（表2）

表2 兩組護理專業(yè)學(xué)生帶教前后考核成績比較（分，±s）

表2 兩組護理專業(yè)學(xué)生帶教前后考核成績比較（分，±s）

注：觀察組采用3D打印技術(shù)與以問題為導(dǎo)向（PBL）-以病例為基礎(chǔ)（CBL）教學(xué)模式相結(jié)合的教學(xué)方式，對照組采用傳統(tǒng)的血管外科教具結(jié)合PBL-CBL教學(xué)模式的教學(xué)方式

組別觀察組對照組t值P值例數(shù)45 45護理理論成績帶教前83.29±3.64 82.64±3.19 0.900 0.185帶教后87.78±4.64 85.60±3.73 2.456 0.007 t值5.107 4.046 P值＜0.001＜0.001實踐操作成績帶教前80.38±5.16 79.44±4.57 0.915 0.181帶教后86.69±4.94 83.00±2.13 3.998＜0.001 t值5.926 4.278 P值＜0.001＜0.001總成績帶教前163.67±7.98 162.09±6.80 1.011 0.157帶教后174.47±7.49 169.60±4.84 3.663 0.002 t值6.020 6.036 P值＜0.001＜0.001

觀察組學(xué)生的護理理論成績、實踐操作成績、總成績均高于對照組，兩組比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05）。

2.調(diào)查問卷評分（表3）

表3 兩組護理專業(yè)學(xué)生調(diào)查問卷評分比較（分，±s）

表3 兩組護理專業(yè)學(xué)生調(diào)查問卷評分比較（分，±s）

注：觀察組采用3D打印技術(shù)與以問題為導(dǎo)向（PBL）-以病例為基礎(chǔ)（CBL）教學(xué)模式相結(jié)合的教學(xué)方式，對照組采用傳統(tǒng)的血管外科教具結(jié)合PBL-CBL教學(xué)模式的教學(xué)方式

組別觀察組對照組t值P值例數(shù)45 45學(xué)習(xí)興趣程度4.60±0.50 3.98±0.75 4.614＜0.001知識掌握程度4.51±0.66 3.93±0.81 3.724＜0.001空間想象程度4.62±0.53 3.84±0.71 5.906＜0.001帶教滿意程度4.60±0.58 4.31±0.60 2.331 0.022

觀察組學(xué)生對調(diào)查問卷4個方面的評分均高于對照組，兩組比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05）。

討論

《全國護理事業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2025年）》［10］指出，建立以崗位需求為導(dǎo)向、以崗位勝任力為核心的護士培訓(xùn)制度，加強新入職護士和護理管理人員培訓(xùn)。臨床護理教學(xué)是護理見習(xí)、實習(xí)學(xué)生走向臨床護理崗位重要的紐帶，是將學(xué)校所學(xué)理論知識與臨床護理實踐相驗證的橋梁，是理論與實踐之間的相互印證，也是作為一名護理工作人員的開端。所以，尋找到合適的臨床護理教學(xué)方式，更高效地讓學(xué)習(xí)者對疾病進行掌握尤為重要。傳統(tǒng)授課模式（lecture-based learning，LBL）是以教師授課、學(xué)生聽課為主的教學(xué)模式，模式較為單一，學(xué)生對教師的依賴性強，無法滿足現(xiàn)代臨床護理教學(xué)。PBL-CBL教學(xué)模式已經(jīng)被證實可使教學(xué)由枯燥→生動、被動→主動、課內(nèi)→課外，為學(xué)生臨床護理打下更堅實的基礎(chǔ)，體現(xiàn)了“以學(xué)會學(xué)習(xí)為中心，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為核心”的教育思想內(nèi)涵。本研究中，觀察組與對照組均使用了PBL-CBL教學(xué)模式，都表現(xiàn)出了良好的考核成績及教學(xué)效果。

本研究以AAA為血管疾病病例代表進行臨床護理教學(xué)，主動脈疾病的個體差異性較大，其診療的關(guān)鍵在于認(rèn)識病變部位的解剖結(jié)構(gòu)與參數(shù)，并影響著手術(shù)效果，尤其是累及重要動脈分支的復(fù)雜性主動脈疾病，這需要學(xué)生具備良好的空間想象能力。傳統(tǒng)的教學(xué)資料如圖譜、超聲、CT影像等，盡管資料相對豐富，但仍缺乏立體感、直觀性，學(xué)生仍然很難準(zhǔn)確理解疾病。同時，隨著主動脈疾病腔內(nèi)微創(chuàng)化、個體化、精準(zhǔn)化治療的發(fā)展，對于腔內(nèi)血管外科也有了新的要求。腔內(nèi)手術(shù)治療全程都在數(shù)字減影血管造影（DSA）下進行，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，無法直視或直接接觸手術(shù)部位，對于手術(shù)部位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及支架移植物的定位、釋放等不能很好地直觀理解，從而導(dǎo)致手術(shù)操作要點的掌握程度不好，臨床教學(xué)效果欠佳。深入了解幾何特征在主動脈疾病的管理中具有至關(guān)重要的意義［11-12］。而3D打印技術(shù)是當(dāng)今世界最前沿的科技之一，結(jié)合逆向工程思維，等比例制作血管3D實物模型，可使學(xué)生更好地認(rèn)識血管的空間解剖結(jié)構(gòu)及相互關(guān)系，幫助醫(yī)生制定完善的手術(shù)方案，并將其轉(zhuǎn)化為課件進行臨床護理教學(xué)，加深了學(xué)生對手術(shù)操作細節(jié)和護理要點的掌握程度。

與傳統(tǒng)模型相比較，3D打印模型的種類更豐富，仿真度更高，更容易讓學(xué)生掌握操作要點，體會技能操作的感覺，提高學(xué)習(xí)主動性［13］。實際上，結(jié)合不同的觸覺和雙目視覺感官輸入，被認(rèn)為可以提高空間概念化和對復(fù)雜解剖學(xué)的理解，Matsumoto等［14］強調(diào)了這一點，他們在梅奧診所報告了3D打印作為成像工具的經(jīng)驗。傳統(tǒng)解剖學(xué)和病理學(xué)的教學(xué)依賴于潮濕的尸體材料，而最近則依賴于塑化處理。然而，在一些地理區(qū)域，包括進行研究的國家，幾乎沒有用于教學(xué)目的的尸體材料。此外，主動脈的三維形狀是由血壓維持的，而在人死后血壓會消失。相反，3D打印可以復(fù)制活體主動脈的形狀。3D打印的教學(xué)價值并不局限于研討會和課程，因為也可以用來討論［15］。Wilasrusmee等［16］的研究表明，學(xué)員對動脈瘤空間特征的理解能力以及對血管內(nèi)治療的解剖適宜性作出正確判斷的能力普遍缺乏，但在使用3D打印模型后可以得到改善。3D技術(shù)輔助解剖教學(xué)可以增強學(xué)生個人的視覺空間能力，尤其對視覺空間能力較低學(xué)生的作用更明顯，有利于提高其解剖學(xué)成績［17］。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，觀察組的空間想象力明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。視覺空間能力通常存在性別差異，一般而言男性比女性的視覺空間能力更強［18］。本研究因為入組男性學(xué)生資料較少，未再進行對比研究。

近年來，3D打印模型作為護理培訓(xùn)的教學(xué)輔助工具，使得護士對知識點更容易掌握［19］。萬昌麗等［20］將3D打印技術(shù)結(jié)合PBL與CBL應(yīng)用于骨科低年資護士?？颇芰ε囵B(yǎng)中，發(fā)現(xiàn)可以有效激發(fā)低年資護士的學(xué)習(xí)熱情，同時也提高了臨床能力，使其更好地適應(yīng)臨床護理的要求。本研究將基于影像學(xué)的3D打印技術(shù)結(jié)合PBL-CBL教學(xué)模式進行血管外科臨床護理教學(xué)，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對疾病的認(rèn)知程度，而且全面提高了整體的教學(xué)水平，觀察組的護理理論與實踐操作成績、總成績均高于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。讓學(xué)生主動、積極、興趣濃厚地參與到臨床護理實踐教學(xué)，由以教師授課為主改為學(xué)生主動要求學(xué)習(xí)為主，不僅不會增加臨床護理帶教教師的負(fù)擔(dān)，反而讓學(xué)生能自主學(xué)習(xí)，主動查閱文獻資料，減輕了教師的負(fù)擔(dān)，更好地做到師生互動，起到了雙贏的效果。提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動積極性，發(fā)散思維，并應(yīng)用到平日其他課程中去，在學(xué)生的升學(xué)、考研等進一步提升自己的領(lǐng)域也起到了正向推動作用，為醫(yī)院及社會培養(yǎng)更加出色的人才、為今后醫(yī)療護理事業(yè)的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

3D打印技術(shù)使得血管外科疾病的整個診療過程更加直觀化、實物化、具體化，對于臨床護理教學(xué)具有重要的促進意義和良好的應(yīng)用前景。將基于影像學(xué)的3D打印技術(shù)應(yīng)用到PBL-CBL教學(xué)模式進行血管外科疾病護理教學(xué)，可提高臨床護理教學(xué)的質(zhì)量與滿意度，值得推廣，并為臨床教學(xué)改革提供更為積極的方案，為培養(yǎng)更優(yōu)秀的臨床護理人員做奠基，為下一步的更廣泛的血管外科臨床護理教學(xué)推廣提供有益的參考價值。不過，最近一項對158項研究的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，3D打印最突出的限制因素是精度、準(zhǔn)備時間和成本［21］。所以，將3D打印結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為臨床實踐，仍然是未來發(fā)展的挑戰(zhàn)。

作者貢獻聲明安富榮：采集數(shù)據(jù)，起草文章，統(tǒng)計分析；孟冉冉：醞釀和設(shè)計試驗，實施研究，采集數(shù)據(jù)，分析/解釋數(shù)據(jù)，文章撰寫，統(tǒng)計分析，獲取研究經(jīng)費，指導(dǎo)