3D打印技術(shù)聯(lián)合CBL、PBL教學(xué)法在頭頸部疾病影像教學(xué)中的應(yīng)用

溫彥 黃福靈

醫(yī)學(xué)影像學(xué)是現(xiàn)代化技術(shù)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)共同結(jié)合產(chǎn)生的新學(xué)科。近年來，伴隨著影像技術(shù)的快速發(fā)展，影像學(xué)的教學(xué)模式也一直在不斷探索、改良。目前案例教學(xué)法（case-based learning，CBL）、以問題為基礎(chǔ)的教學(xué)法（problem-based learning，PBL）以及CBL結(jié)合PBL 的教學(xué)模式廣泛應(yīng)用于影像學(xué)教學(xué)中，取得了較好的效果[1-3]。影像與解剖的關(guān)系極為密切，掌握正常解剖的影像是學(xué)習(xí)疾病影像極其重要的前提和基礎(chǔ)。頭頸部各器官空間狹窄、結(jié)構(gòu)精細(xì)、解剖和功能復(fù)雜[4]，且頭頸部疾病涉及種類繁多，對初次接觸的本科學(xué)生而言，在較短的時間內(nèi)掌握相關(guān)知識仍有較大難度，因此，該部分內(nèi)容仍是影像教學(xué)中的難點與痛點。近年來，影像重建技術(shù)的應(yīng)用基本解決了從橫斷層解剖圖像到整體解剖圖像認(rèn)識的問題，但對于病變與解剖結(jié)構(gòu)間立體關(guān)系的顯示仍然有較大欠缺，對學(xué)生學(xué)習(xí)能力、空間想象力及教師講授能力的要求也更高。3D 打印技術(shù)的應(yīng)用無疑可以最大程度地構(gòu)建立體環(huán)境。如果CBL 聯(lián)合PBL 教學(xué)法能促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，那么聯(lián)合3D 打印技術(shù)的影像教學(xué)就能更直觀地顯示解剖結(jié)構(gòu)關(guān)系，加深對疾病的認(rèn)識，更好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及積極性。本研究在本科學(xué)生頭頸部疾病影像見習(xí)教學(xué)過程中，通過3D 打印技術(shù)結(jié)合CBL、PBL 教學(xué)法，取得了一定的教學(xué)效果，現(xiàn)匯報如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021 年9 月—2022 年1 月在廣西醫(yī)科大學(xué)進(jìn)行醫(yī)學(xué)影像診斷學(xué)課程學(xué)習(xí)的大四本科生，共47 名，納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）全程參與本學(xué)期頭頸部疾病影像診斷學(xué)理論大課及見習(xí)課者；（2）完成研究觀察指標(biāo)的評估。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）中途請病假、事假，不能全程參與者；（2）未能完成研究觀察指標(biāo)的評估。采用抽簽法將研究對象分為3D 打印技術(shù)聯(lián)合CBL、PBL 教學(xué)法的試驗組24名，CBL 聯(lián)合PBL 教學(xué)法的對照組23 名。試驗組中男7名，女17 名，年齡19～22 歲，平均（20.95±0.62）歲；對照組中男5 名，女18 名，年齡20～22 歲，平均（20.87±0.46）歲。2 組學(xué)生在性別、年齡等一般資料方面比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 方法

2 組學(xué)生接受相同的教學(xué)資源（教材、授課教師、學(xué)時、試題難易程度等），嚴(yán)格按照教學(xué)大綱內(nèi)容進(jìn)行，教學(xué)內(nèi)容完整。見習(xí)課授課內(nèi)容選取在頭頸部影像診斷教學(xué)中具有代表性的耳、鼻、咽喉及頸部常見疾病的影像學(xué)診斷。時間為2 周，每周教學(xué)時長為3 課時，共6課時，每課時40 min。

1.2.1 對照組

見習(xí)課帶教老師上課前1 周按教學(xué)大綱選取課程內(nèi)容對應(yīng)的典型影像病例，并將病例的臨床資料及問題提供給學(xué)生。學(xué)生課前需要進(jìn)行充分的準(zhǔn)備，觀察病例影像表現(xiàn)，利用學(xué)校圖書館及網(wǎng)絡(luò)資源查閱疾病資料，通過小組討論得出診斷結(jié)論，回答病例問題并進(jìn)行疾病相關(guān)知識拓展，包括病理、治療等，制作病例學(xué)習(xí)幻燈片。上課時每個小組派代表進(jìn)行病例學(xué)習(xí)匯報，包括病例診斷及鑒別診斷、臨床知識拓展等。帶教老師在整個過程中合理把控時間和進(jìn)度，引導(dǎo)學(xué)生對重點解剖結(jié)構(gòu)橫斷面及重建圖像的正常影像學(xué)表現(xiàn)及疾病影像學(xué)表現(xiàn)進(jìn)行觀察、分析。

1.2.2 試驗組

本組在對照組基礎(chǔ)上，聯(lián)合應(yīng)用3D 打印技術(shù)模型，包括：（1）見習(xí)課帶教老師上課前除了給學(xué)生提供典型病例、臨床資料及病例問題外，同時進(jìn)行3D 模型打印。課前學(xué)生亦同步進(jìn)行病例準(zhǔn)備及幻燈片制作；（2）上課時試驗組除CBL、PBL 教學(xué)外，學(xué)生可同步對3D打印模型進(jìn)行觀察。教師針對學(xué)生匯報實時提出問題，在病例橫斷面及重建影像基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生對3D 打印模型重點解剖結(jié)構(gòu)、相互空間關(guān)系進(jìn)行觀察，強(qiáng)調(diào)正常解剖結(jié)構(gòu)觀察及疾病范圍判斷的臨床意義，學(xué)生可同步提問，使學(xué)生能在模型上圍繞解剖及疾病進(jìn)行學(xué)習(xí)、思考、討論，更直觀地觀察，以及更沉浸式體驗、思考和提問，提高學(xué)生對疾病的整體認(rèn)識及診斷能力。

1.3 觀察指標(biāo)

見習(xí)課前，2 組學(xué)生對耳、鼻、咽喉、顱腦及呼吸系統(tǒng)疾病進(jìn)行主觀評分問卷調(diào)查，每項的評分為0～10分，分?jǐn)?shù)越高證明學(xué)生對疾病及解剖越熟悉。

見習(xí)結(jié)束后，對2 組學(xué)生的解剖理解度、課堂理解和掌握深度、學(xué)習(xí)興趣及課堂總體滿意度的教學(xué)效果進(jìn)行主觀評分問卷調(diào)查，每項的評分為0～10 分。同時，對2 組學(xué)生進(jìn)行相同的專業(yè)理論知識及病例讀片考核，理論知識考試包括疾病發(fā)病機(jī)制、定義、解剖分區(qū)、疾病診斷等，讀片考核包括影像征象識別、疾病診斷及鑒別診斷等技能，滿分均為100 分。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 26.0 統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計數(shù)資料用n（%）表示，采用χ2檢驗；計量資料采用（）表示，組間比較采用兩獨立樣本均數(shù)t檢驗，以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 對照組和試驗組課前解剖及疾病熟悉度對比

見習(xí)課前，2 組學(xué)生對耳、鼻、咽喉、顱腦、呼吸系統(tǒng)解剖及疾病熟悉度的單項評分比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表1。

表1 對照組和試驗組學(xué)生課前解剖及疾病熟悉度比較（分，）

表1 對照組和試驗組學(xué)生課前解剖及疾病熟悉度比較（分，）

2.2 對照組和試驗組主觀教學(xué)效果對比

見習(xí)課結(jié)束后，試驗組學(xué)生的解剖理解度、課堂理解和掌握深度、學(xué)習(xí)興趣、課堂總體滿意度評分均優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001），見表2。

表2 對照組和試驗組學(xué)生主觀教學(xué)效果對比（分，）

表2 對照組和試驗組學(xué)生主觀教學(xué)效果對比（分，）

2.3 對照組和試驗組頭頸知識客觀能力考核成績對比

見習(xí)課結(jié)束后，試驗組學(xué)生專業(yè)理論成績與病例讀片成績優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表3。

表3 對照組和試驗組學(xué)生頭頸知識客觀能力考核成績對比（分，）

表3 對照組和試驗組學(xué)生頭頸知識客觀能力考核成績對比（分，）

3 討論

近年來，隨著醫(yī)學(xué)影像設(shè)備不斷發(fā)展及醫(yī)學(xué)影像成像技術(shù)的飛速進(jìn)步，醫(yī)學(xué)影像學(xué)成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展最快的學(xué)科之一，在臨床疾病的診斷、鑒別診斷及療效評估等方面扮演著重要的角色，臨床地位日趨重要[5-6]。如何在影像教學(xué)中增加學(xué)生對疾病的理解，加深其對理論知識的掌握及臨床典型病例的記憶，提高知識吸收效率，是臨床教學(xué)追求的目標(biāo)。影像診斷見習(xí)課是學(xué)生將理論課的知識向臨床實踐轉(zhuǎn)化的橋梁，在整個教學(xué)過程中不可或缺，既是學(xué)生記憶、理解和鞏固理論知識的必要環(huán)節(jié)，也有助于學(xué)生培養(yǎng)臨床思維能力，訓(xùn)練臨床基本技能，是醫(yī)學(xué)生進(jìn)入實習(xí)和工作崗位前重要的訓(xùn)練課[7-8]。

頭頸部各器官結(jié)構(gòu)精細(xì)深在、各解剖結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系及生理功能復(fù)雜。與其他系統(tǒng)相比較而言，學(xué)生對頭頸部解剖結(jié)構(gòu)的認(rèn)識以及對疾病與解剖空間關(guān)系更為陌生、想象困難，見習(xí)前學(xué)生的問卷調(diào)查可證實該觀點。在影像上對解剖部位、毗鄰解剖關(guān)系的準(zhǔn)確識別，對疾病侵犯范圍的準(zhǔn)確判斷，涉及疾病診斷及分型、分期準(zhǔn)確性，具有重要的臨床意義。目前醫(yī)學(xué)影像診斷常用的是橫斷面圖像結(jié)合冠、矢狀位重建圖像，均為斷層解剖圖像，部分疾病使用三維重建圖像，而掌握立體解剖結(jié)構(gòu)是影像斷層學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)。在見習(xí)課傳統(tǒng)教學(xué)模式中，主要是教師按教學(xué)大綱準(zhǔn)備更多的臨床病例進(jìn)行幻燈片講授，重復(fù)了理論課的講授模式，學(xué)生通常處于被動接受狀態(tài)。對于初學(xué)者而言，頭頸部疾病繁多，見習(xí)學(xué)時相對較少，這種重復(fù)的填鴨式的講解，缺乏在直觀實體的幫助下進(jìn)行影像的理解，導(dǎo)致學(xué)生缺乏主動地參與及自主學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)難度增加，學(xué)習(xí)興趣度降低，學(xué)習(xí)效果不佳。在見習(xí)課的教學(xué)中，好的教學(xué)方法能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)其創(chuàng)造性[8]。因此，如何與時俱進(jìn)地利用先進(jìn)的教學(xué)手段和方法，在先進(jìn)教育觀念理論的指導(dǎo)下，解決學(xué)生臨床學(xué)習(xí)中的困難，培養(yǎng)具有臨床高素質(zhì)的醫(yī)學(xué)新人是新時代教改要切實解決的問題和醫(yī)學(xué)院校教學(xué)的努力方向[9]。

CBL 教學(xué)法是以案例為中心的臨床教學(xué)方法，屬于實踐類的教學(xué)模式，能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性[10]。通過真實案例，學(xué)生可以整合所學(xué)知識來分析、推理并最終解決問題，以結(jié)果為導(dǎo)向，注重培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评砟芰11]。在影像診斷見習(xí)中使用CBL 教學(xué)法可以讓學(xué)生在課前帶著真實病例的臨床資料、影像資料及問題，通過小組討論，以及利用圖書館及網(wǎng)絡(luò)資源查閱疾病資料，復(fù)習(xí)疾病的解剖、病理基礎(chǔ)、生理變化過程、臨床表現(xiàn)，結(jié)合所提供的病例臨床資料和影像資料，得出診斷結(jié)論，回答病例問題并進(jìn)行疾病知識拓展，包括鑒別診斷、診療的最新進(jìn)展等。從而引導(dǎo)學(xué)生綜合運用既往基礎(chǔ)學(xué)科知識，結(jié)合影像，達(dá)到明確診斷臨床意義、準(zhǔn)確診斷疾病的目的，最終提升學(xué)生的臨床思辨能力。

PBL 教學(xué)法近年來已應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育并已逐步得到業(yè)界學(xué)者的認(rèn)可。該教學(xué)方法的中心思想是：“以問題為核心，以學(xué)生為主體”[12]，強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過程中始終以問題為教學(xué)線索，始終以學(xué)生作為教學(xué)主體，是目前影像學(xué)見習(xí)中常用的教學(xué)方式，并在教學(xué)質(zhì)量提高中發(fā)揮重要作用。教師在其中扮演引導(dǎo)角色、根據(jù)課堂進(jìn)度及學(xué)生對病例理解程度實時提出問題，嚴(yán)格把握學(xué)習(xí)主線及重點。從提出問題到實時解決問題，使教師與學(xué)生在課堂上能夠積極互動，增強(qiáng)師生之間的交流及溝通，不僅使學(xué)生學(xué)到更多知識，同時還能夠加深對專業(yè)知識的掌握程度，提高學(xué)生對重點知識點及診斷關(guān)鍵點、難點的關(guān)注及學(xué)習(xí)專注度和參與性，并有效地增強(qiáng)了學(xué)生的理解力以及學(xué)生間的互助合作。因此，相比見習(xí)教學(xué)中傳統(tǒng)的以單純講授為主的教學(xué)方法，CBL 結(jié)合PBL 教學(xué)法的融合更具實用性及針對性，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，從而提高醫(yī)學(xué)影像教學(xué)質(zhì)量[8，13]。

3D 打印技術(shù)屬于快速成型技術(shù)的一種，是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D 打印模型具有數(shù)據(jù)來源廣泛、疾病種類多樣等優(yōu)勢[14]。在影像診斷教學(xué)中，對于學(xué)生而言，掌握必要的影像診斷基礎(chǔ)知識及基本的影像征象難度較大。學(xué)生在頭頸部疾病的影像診斷學(xué)習(xí)中需要面臨多個解剖部位，更為復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)及解剖關(guān)系，對良好的空間解剖立體感的要求較其他系統(tǒng)要更高。而傳統(tǒng)的影像診斷教學(xué)中使用的橫斷面圖像以及冠、矢狀位重建圖像，均為斷層解剖圖像。而三維重建圖像對于頭頸部解剖毗鄰及疾病與解剖結(jié)構(gòu)的展示仍不夠立體直觀。如何最大化地利用影像病例圖像資料，更好地幫助學(xué)生理解病例解剖實況是一個急需解決的問題[15]。3D 打印技術(shù)可最大程度地構(gòu)建高度直觀、可視化的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生具有更真實、更沉浸式的學(xué)習(xí)體驗，達(dá)到提高學(xué)生對影像結(jié)構(gòu)的識別能力和疾病正確診斷的目的，符合教育部新課程改革倡導(dǎo)學(xué)生主動參與體驗的教育實踐要求。近年來，隨著3D 打印技術(shù)的發(fā)展與普及，3D 打印模型在內(nèi)、外科、醫(yī)學(xué)影像科等的臨床教學(xué)中都有一定應(yīng)用，取得了令人驚喜的教學(xué)效果[16-19]。在頭頸部疾病的臨床教學(xué)中，韓靜等[20]將3D打印技術(shù)聯(lián)合CBL 教學(xué)法應(yīng)用于頭頸腫瘤臨床教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)對于在腫瘤科接受住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的學(xué)員，3D 打印+CBL 教學(xué)組在理論基礎(chǔ)知識、典型病例分析、臨床操作技能和常見影像閱片成績均明顯高于傳統(tǒng)教學(xué)組，有益于提升頭頸腫瘤教學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)滿意度。何時知等[21]在耳鼻咽喉頭頸外科臨床教學(xué)中應(yīng)用3D 打印技術(shù)聯(lián)合PBL 教學(xué)法，結(jié)果顯示3D 打印聯(lián)合PBL 教學(xué)組理論知識、病例分析及實踐操作考核評分高于傳統(tǒng)教學(xué)組，能夠顯著提高耳鼻咽喉頭頸外科臨床教學(xué)效果，提升醫(yī)學(xué)生綜合能力及對教學(xué)方式的滿意度。本研究中，嘗試將3D 打印技術(shù)引進(jìn)頭頸部疾病的影像診斷見習(xí)教學(xué)中，結(jié)合原有的CBL 聯(lián)合PBL 教學(xué)法，結(jié)果顯示，3D 打印技術(shù)聯(lián)合CBL、PBL 教學(xué)法在提高學(xué)生的解剖理解度、學(xué)習(xí)興趣、課堂理解度和掌握深度、課堂滿意度等方面優(yōu)于CBL+PBL 教學(xué)法組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。在客觀考核成績評估及病例讀片考核中，試驗組理論成績均優(yōu)于對照組，本研究結(jié)果與既往的一些研究報告相似[22-24]。

醫(yī)學(xué)影像學(xué)是一門注重實踐的學(xué)科，需要通過對基礎(chǔ)知識、臨床表現(xiàn)扎實的學(xué)習(xí)，對影像征象的反復(fù)討論和病例實踐，更需要建立對立體解剖與圖像間的深度感受和理解，才能對疾病的影像診斷有一定的掌握和理解。在見習(xí)課前以病例及問題為導(dǎo)向，在課中以教師提問為引導(dǎo)，將相關(guān)知識靈活穿插、有機(jī)整合，并以3D 打印模型為輔助，在原有的橫斷面及冠、矢狀面影像圖像基礎(chǔ)上，學(xué)生可以直觀、多角度旋轉(zhuǎn)、觀察模型，理解頭頸部復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)關(guān)系。模型可以直觀地顯示病變在解剖結(jié)構(gòu)中的位置，使學(xué)生進(jìn)行沉浸式學(xué)習(xí)，豐富了見習(xí)課程的趣味性與生動性，學(xué)生的參與意識和課堂理解度、認(rèn)同感提高，在循序漸進(jìn)、潛移默化中幫助學(xué)生建立疾病的診斷思維。這些多元化的教學(xué)方式在提高學(xué)生學(xué)習(xí)自覺性、參與性、實際問題解決能力的同時，也樹立了其使用高科技技術(shù)促進(jìn)臨床知識學(xué)習(xí)、輔助臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展的理念以及創(chuàng)造性解決問題的能力。

綜上所述，將3D 打印技術(shù)聯(lián)合CBL、PBL 教學(xué)法應(yīng)用于頭頸部疾病影像教學(xué)中，不僅能提高本科學(xué)生對教學(xué)的滿意度及認(rèn)可度，還能提高學(xué)生的理論知識和病例讀片成績，增加學(xué)生對頭頸部疾病影像診斷的學(xué)習(xí)興趣。