南华大学附属第一医院创伤骨科 湖南衡阳 421001
【摘 要】目的：探讨PACS系统结合3D打印技术辅助PBL教学在骨科临床教学模式中的应用，进一步提高骨科临床教学质量。方法：选取60名医学实习生，随机分为新教学法组和传统教学法组，新教学法组采用PACS系统结合3D打印技术辅助PBL教学方法进行临床教学；传统教学法组采用单纯的PBL教学方式，分析两组学生学习成绩及综合能力自我评估分数有无统计学差异。结果：与传统教学法组相比，新教学法组学生学习成绩及综合能力自我评估分数明显高于传统教学法组（P值＜0.05）。结论：PACS系统结合3D打印技术辅助PBL教学法应用于骨科临床教学，取得了良好的教学效果。
【关键词】3D打印；骨科；临床教学
骨科疾病病种繁多，与影像学关系密切，许多疾病的发病机制、分型、分类以及治疗与解剖学密切相关，对于解剖学知识要求较高。这对于刚进入临床实习的医学生来说，在学习上有较大困难。3D打印技术起源于十九世纪末的美国，并在二十世纪八十年代得以发展并推广。3D打印室基于材料累加概念和叠层方法，在计算机的控制下，根据物体的CAD模型或CT等数据，通过材料的精确堆积制造原形的一种基于离散、堆积成型原理的数字化成型新技术，可自动而迅速地将设计思想转化为物理试验模型或直接制造零件，这样就可以制造出外形与结构等同于原形的、具有复杂空间结构的模型[1]。
近年来，随着3D打印技术的发展，更加方便、快捷、价格低廉的通过3D打印机打印出多种疾病的病理模型已成为可能。在骨科临床教学过程中，通过PACS系统选取所需典型疾病影像学资料（薄层CT、MRI扫描），将图片信息经过专业软件处理传输给3D打印机打印出实体模型，数字化真实再现患者的骨折或畸形，为PBL骨科临床教学提供直观的教学模型[2]。PACS系统即IMACS，图像存储与传输系统，是应用于医院中管理医疗设备如CT、MRI等产生的医学图像的信息系统。PACS是医院信息系统（HIS）的基本组成部分，具有与HIS的互操作性或集成［3］。3D打印技术辅助PBL教学模式，鼓励学生查阅文献，进行讨论分析和总结，更好地掌握相关疾病的发病机制、分型分类、诊疗过程，纠正原有教学模式的弊端，提高学生学习兴趣，培养其发现问题、解决问题能力。
1 资料与方法
1.1研究对象及分组
选取2017年7月至2017年12月在南华大学附属第一医院骨科临床实习的60名医学生，其中男生25人，女生35人，随机分为新教学法组和传统教学法组，每组各30名，男女比例相同。
1.2教学设备
新教学法组配备安装有HIS系统、PACS系统的电脑五台，3D打印机一台；传统教学法组配备传统影像教学片及幻灯片。
1.3教学方法
两组学生接受基本接近的教学环境（如使用教材、授课教师、试题难易程度、学时等），严格按照教学大纲内容进行，难易适中，教学内容完整。新教学法组上课一周前向学生下发授课内容，设置相关问题，让学生借助PACS系统查询相关疾病患者病例资料及利用电子图书馆查询相关文献资料。在上课前获取该疾病的影像学数据，提交科室管理人员，经过专业软件处理后打印成3D模型（如下图所示），上课时各小组对提出的问题进行讨论，得出结论，并派代表进行阐述。之后借助PACS系统读片以及3D实体模型，介绍此种疾病的定义、基本分型、影像学表现、生理病理学等相关知识、临床表现、诊治方法、最新研究动态等并总结。传统教学法组在上课前一周仅向学生下发授课内容，设置相关问题，上课时各小组对提出的问题进行讨论，得出结论，并派代表进行阐述。之后借助幻灯片观看影像教学片，以提问的方式加深学生的记忆。
图1经PACS系统调取术前患者患侧股骨X线片
图2经PACS系统调取术前双下肢全长CT定位片
图3经专业软件处理后建立的双下肢三维CT影像
图4应用3D打印技术打印出的实体模型
1.4观察指标
实习结束后，对两组学生进行考评。内容分为专业理论考试及临床实践技能操作考评两部分。专业理论考试分数满分为100分，包括典型疾病的定义、发病机制、分型、诊断及治疗等理论知识以及典型病例分析。临床实践技能操作分数满分同样为100分，包括病史C采集、体格检查、病例书写、石膏固定、牵引制动等操作技能。另外，通过调查问卷形式自我评价教学效果，内容包括：自学能力、学习兴趣、理解能力、临床实践操作技能等，每项满分为10分。
1.5统计学方法
采用SPSS 13.0统计软件进行数据整理与分析，计量资料采用（±s）进行描述，组间比较采用 t 检验方法，以P＜0.05为差异有统计学意义。
2结果
2.1两组学生专业理论考试及临床实践技能操作考试分数比较
采用PACS系统结合3D打印技术辅助PBL新教学法组学生在专业知识的理论笔试成绩和临床实践技能操作考试成绩均髙于采用单纯PBL传统教学法学生的成绩，差异有统计学意义（P＜0.05）（如表1所示）。
表1：两组学生专业理论考试及临床实践技能操作考试分数比较
3讨论
骨科是一门病种多样化、与生物力学、影像学、解剖学关系密切的学科。对于刚迈入临床实习的医学生来说，三维空间感普遍不强，骨科学习较为困难。传统的单纯PBL教学方法是不借助辅助工具单纯以学生为中心，教师为引导，发展学生综合思维能力和解决问题能力的教学方法。如何更好地将骨科典型疾病的病因、发病机制、分型、诊断及治疗过程形象、直观地呈现给学生，提高其学习兴趣，调动其学习积极性，在有限的实习时间内更好地提高其临床思维能力及三维空间感，更加深刻地理解临床诊疗过程具有重要的意义。
PACS系统是对医学图像信息进行数字化采集、存储、管理、传输和重现的系统［3］，其与HIS系统相结合，可以十分便利地在各个科室之间共享患者的病例资料、检验结果、影像学资料及病理资料等。将其用于骨科临床教学，可远程、随时、完整、动态地获取所需教学资料，极大地方便了临床教学的开展。利用PACS系统可以方便地获取患者的影像学资料，但大多数影像资料为二维影像，对于刚进入临床实习的医学生来说，将二维影像抽象理解成三维影像，然后对疾病进行分型、分类学习存在较大困难。如果将二维影像直接制作成实体三维模型，使学生更加直观地理解疾病病理状态及受伤机制，对学生学习有很大帮助。
近年来，3D打印技术的快速发展，为解决三维空间感普遍不强的医学实习生提供了帮助。3D打印技术是一种综合了数字建模、机电控制、信息技术、化学和材料科学等多方面的快速成型技术[4]。3D打印技术已在医学领域有所应用，程文俊等［5］利用3D打印钛合金骨小梁金属臼杯全髋关节置换术取得了较好疗效；马立敏等［6］应用3D打印技术应用于骨肿瘤手术方面，明显缩短了手术时间，降低了手术风险。在教学过程中，同样可以通过PACS选取所需典型疾病影像学资料，经过专业软件处理，通过3D打印技术将其制成实体模型，帮助学生更好地理解疾病的分型、分类及治疗。随着3D打印技术的发展，许多学者开始对于其在医学教育领域应用进行探索［7-8］。
将PACS系统结合3D打印技术辅助PBL教学法与单纯PBL教学法对比研究尚未见文献报道。本研究根据教学大纲要求，通过课前设置所学疾病相关问题，让学生以小组为单位带着问题去查阅相关书籍及文献，利用PACS系统随时提供所学疾病患者临床资料及影像学资料，并将有关影像学资料经过处理后3D打印成实体模型，使学生更加形象直观地了解疾病病理状态，去分析疾病的病因、发病机制、分型分类、诊断及治疗等，最后进行讨论及总结。本研究结果证明，与传统单纯PBL教学模式相比，将PACS系统结合3D打印技术辅助PBL新教学法能明显提高学生专业理论考试及临床实践技能操作考试成绩以及综合自我评价分数（P值＜0.05）。3D打印模型虽然在很大程度上弥补了学生对骨科疾病的感性及三维空间认识，但3D打印的实物模型仍存在一些不足。首先，3D打印技术在临床上应用尚处于初级阶段，打印成本价格较贵，需不断完善及推广；其次，3D打印模型无软组织附着，不能完全真实再现肌肉、血管和神经的走形及分布；再次，3D打印模型模拟手术的截骨及内置物植入操作与实际体内的操作还是存在一定差距[9]。
总之，PACS系统结合3D打印技术辅助PBL教学法应用于临床教学，将骨科抽象的二维图像变成三维实体模型，更加形象直观地呈现给学生，提高学生学习骨科知识的兴趣，激发学习积极性和主动性，提高学生自主学习能力及学习效率，值得进一步的完善及推广。
参考文献：
[1]陆声，徐永清，张元智，等.数字化技术在脊柱畸形手术中的应用[J].中华创伤骨科杂志，2011（12）：1156-1160.
[2]李锋涛，王栋，贺西京，等.3D打印技术结合PACS系统在骨科PBL临床教学模式中的应用[J].中国医学教育技术，2015，29（3）：288-290.
[3]王红，韩秉艳，王云玲，等.PACS系统在影像医学问题式教学模式中的应用[J].教育教学论坛，2014，（18）：53-54.
[4]黄庆，王刚，张洪兵.3D打印技术在脑血管疾病临床教学中的应用[J].医学教育，2017，4（3）：090-092.
[5]程文俊，勘武生，郑琼，等.3D打印钦合金骨小梁金属杯全 髋关节置换术的短期疗效[J].中华骨科杂志，2014，（8）：816-823.
[6]马立敏，张余，周烨，等.3D打印技术在股骨远端骨肿瘤的应用[J].中国数字医学，2013，8（8）：70-72.
[7]王萍.3D打印及其教育应用初探[J].中国远程教育，2013，（8）：83-85.
[8]杨洁，刘瑞儒，霍惠芳.3D打印在教育中的创新应用［J］.中国医学教育技术，2014，28（1）：10-13.
[9]杜衡，周晓玲，白斌，等.3D打印技术在骨科临床PBL教学中的应用[J].西北医学教育.2015，23（4）：701-704.
论文作者:阳志军,罗红霞
论文发表刊物:《中国蒙医药》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/29
标签：骨科论文; 技术论文; 教学法论文; 系统论文; 影像论文; 疾病论文; 模型论文; 《中国蒙医药》2018年第7期论文;