可視化技術(shù)在外科學(xué)臨床教學(xué)中的應(yīng)用

廖曉明 蔣奕 唐瑋 姬逸男 李秋云

[摘? ? ? ? ? ?要]? 隨著可視化技術(shù)的發(fā)展，可視化應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域越來(lái)越普遍，取得了較好的教學(xué)效果。探討可視化技術(shù)在外科學(xué)臨床教學(xué)中的應(yīng)用，目的在于提高外科學(xué)臨床教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 可視化;臨床教學(xué);教學(xué)模式

[中圖分類號(hào)]? G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2020）23-0064-02

外科學(xué)是醫(yī)學(xué)科學(xué)的一個(gè)重要組成部分，是連接基礎(chǔ)理論和臨床實(shí)踐的重要課程。外科學(xué)教學(xué)以往通常采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，即CBL（case-based learning）+LBL（lecture-based learning）教學(xué)法。采用該教學(xué)方法時(shí)，對(duì)于一些晦澀難懂的理論知識(shí)和病理學(xué)功能的動(dòng)態(tài)變化學(xué)生通常難以掌握，影響教學(xué)效果。視覺圖像更易于理解和記憶，通過(guò)可視化技術(shù)將形態(tài)學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)整合生成三維動(dòng)畫模型后，學(xué)生的理解能力明顯提高。隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)及計(jì)算機(jī)輔助軟件的快速發(fā)展，可視化技術(shù)輔助的教學(xué)模式逐漸成為一種極具推廣潛力的新興臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)模式。

一、可視化技術(shù)

可視化是通過(guò)一種直觀的、容易感知的圖示方式表達(dá)信息及進(jìn)行信息加工的過(guò)程?？梢暬夹g(shù)是指從原始數(shù)據(jù)中提取有效數(shù)據(jù)并生成幾何原語(yǔ)，利用交互技術(shù)完成繪制和顯示圖像，將圖像生成技術(shù)和圖像理解技術(shù)相結(jié)合的一種技術(shù)。在科學(xué)領(lǐng)域，可視化技術(shù)主要運(yùn)用于建筑、教育、自然科學(xué)、工程分析和仿真、娛樂(lè)和醫(yī)學(xué)等重要領(lǐng)域[1]。近年來(lái)，有學(xué)者提出思維可視化理念，研究者認(rèn)為任何復(fù)雜的思維過(guò)程都可以通過(guò)可視化的方式將其邏輯關(guān)系表示出來(lái)。思維可視化可有效提高信息加工及信息傳遞的效能，是一種有效的教學(xué)模式[2]。

可視化技術(shù)是醫(yī)學(xué)信息學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要組成部分，真實(shí)的3D圖像和醫(yī)學(xué)視頻可以幫助學(xué)生更好地理解空間解剖結(jié)構(gòu)，有助于學(xué)生理解各器官組織之間的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)關(guān)系。在學(xué)習(xí)過(guò)程中視覺符號(hào)能夠更好地提高學(xué)生的專注力。醫(yī)學(xué)可視化技術(shù)將圖像數(shù)據(jù)運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺以及人機(jī)交互技術(shù)，轉(zhuǎn)換為圖形或圖像顯示出來(lái)的方法和技術(shù)。該技術(shù)不僅有利于醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)理論研究，對(duì)臨床醫(yī)學(xué)也有著重大的意義和應(yīng)用價(jià)值。基于計(jì)算機(jī)的視頻教學(xué)已成為可視化教學(xué)的重要載體。

二、可視化教學(xué)

可視化教學(xué)是指將可視化技術(shù)運(yùn)用于整個(gè)教學(xué)過(guò)程（課前、課中、課后）中的一種新興教學(xué)模式?？梢暬夹g(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形，將難以理解的抽象思維通過(guò)形象易懂的可視化模式呈現(xiàn)給學(xué)生，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的臨床分析能力。國(guó)內(nèi)學(xué)者藺晨等采用三維可視化觸屏平臺(tái)技術(shù)用于外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)教學(xué)中，研究發(fā)現(xiàn)三維可視化觸屏技術(shù)的應(yīng)用有助于培養(yǎng)外科住院醫(yī)師良好的臨床思維和診療能力[3]。人類通過(guò)閱讀的知識(shí)保留率大概為10%～15%，通過(guò)聲音（聽覺）獲得的知識(shí)保留率大概是10%～20%，通過(guò)視頻等視覺途徑獲得的知識(shí)保留率為20%～30%。而當(dāng)聽覺和視覺同時(shí)存在時(shí)，知識(shí)保留率提高到40%～50%。可視化教學(xué)能夠簡(jiǎn)單、形象、有效地傳遞信息，顯著提高教學(xué)效率。

三、可視化技術(shù)在外科教學(xué)中的應(yīng)用

外科學(xué)解剖知識(shí)點(diǎn)繁多，影像圖像復(fù)雜，各結(jié)構(gòu)之間和周圍組織器官之間的空間關(guān)系是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)和重點(diǎn)?？梢暬夹g(shù)可將枯燥復(fù)雜的外科學(xué)知識(shí)以生動(dòng)、形象、直接的圖像和視頻形式呈現(xiàn)給學(xué)生，吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)習(xí)效率。研究表明，模擬器練習(xí)和3D動(dòng)畫視頻是教授外科技能的有效方法，可視化教學(xué)模式優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式。Crawshaw等[4]指出手術(shù)前觀察教學(xué)視頻可能縮短學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間并提高手術(shù)的安全性。Farquharson等[5]表明，除了口頭反饋之外，視頻使用還有利于提供內(nèi)部反饋，改善學(xué)習(xí)體驗(yàn)，是學(xué)習(xí)外科技能的基礎(chǔ)。此外，Autry[6]還成功使用視頻遠(yuǎn)程會(huì)話進(jìn)行外科學(xué)員的跨地域教育。這種類型的教學(xué)是促進(jìn)持續(xù)合作以及幫助在具有重大地理限制的部門之間建立有意義關(guān)系的好方法。Van Det等[7]研究指出，可視化教學(xué)聯(lián)合傳統(tǒng)教學(xué)方法能有效促進(jìn)學(xué)生更好地理解和掌握知識(shí)，可明顯縮短學(xué)習(xí)時(shí)間。

四、可視化教學(xué)模式的實(shí)施步驟

（一）教學(xué)材料的準(zhǔn)備

我們以人民衛(wèi)生出版社出版的《外科學(xué)》第八版為基礎(chǔ)，將各外科科室的原始手術(shù)錄像、典型病例資料和影像學(xué)資料制作成可視化教學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，還適當(dāng)加入相關(guān)領(lǐng)域最新進(jìn)展，豐富和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生除了能學(xué)到系統(tǒng)的理論知識(shí)，還能與時(shí)俱進(jìn)，捕捉前沿的信息。

（二）教案準(zhǔn)備

授課老師課前應(yīng)充分準(zhǔn)備授課內(nèi)容，根據(jù)相應(yīng)章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容提前準(zhǔn)備好教學(xué)案例。仔細(xì)、認(rèn)真地準(zhǔn)備好影像學(xué)資料、技能操作視頻及相關(guān)手術(shù)視頻等，講授每個(gè)章節(jié)前提前應(yīng)將準(zhǔn)備好的案例及影像學(xué)資料以郵件形式發(fā)送給學(xué)生，讓學(xué)生熟悉授課案例內(nèi)容，并提前查閱相關(guān)資料，自己做出初步診斷及分析，使其帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)。學(xué)生課前準(zhǔn)備是可視化教學(xué)的基礎(chǔ)，通過(guò)課前預(yù)習(xí)可獲得事半功倍的效果。學(xué)生課前運(yùn)用各種輔助教學(xué)手段如手術(shù)錄像、教學(xué)案例材料等可以更好地理解課堂上學(xué)習(xí)的知識(shí)。可視化的教學(xué)資料確保案例得以更生動(dòng)形象地展示，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

（三）可視化教學(xué)的實(shí)施

課堂教學(xué)的過(guò)程中，授課老師應(yīng)先對(duì)外科各章節(jié)的理論知識(shí)進(jìn)行詳細(xì)的講解，突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，并與后續(xù)的案例教學(xué)有機(jī)結(jié)合，將理論知識(shí)與臨床教學(xué)融會(huì)貫通。每個(gè)章節(jié)中，授課老師應(yīng)精選至少1個(gè)病例作為示教案例，在病例中設(shè)計(jì)該章節(jié)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。由學(xué)生床旁采集病史、體格檢查，根據(jù)病例特點(diǎn)做出初步診斷及擬定后續(xù)的治療方案。然后回到教室，以計(jì)算機(jī)多媒體作為媒介開展課內(nèi)討論會(huì)。討論形式以問(wèn)答及學(xué)生主動(dòng)發(fā)言等形式為主，討論過(guò)程中教師通過(guò)分析患者的病案資料、影像學(xué)材料及手術(shù)錄像，將操作或手術(shù)視頻進(jìn)行解讀，通過(guò)這種教學(xué)模式，增加課程的可視化效果，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。在討論過(guò)程中教師應(yīng)以典型案例中提出的問(wèn)題作為切入點(diǎn)，圍繞案例中患者存在的主要問(wèn)題，抓住重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行討論，對(duì)學(xué)生存在疑惑的問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)解答，活躍課堂氛圍，促使學(xué)生主動(dòng)地參與授課，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和記憶。

（四）可視化教學(xué)的效果評(píng)價(jià)

授課老師對(duì)討論的內(nèi)容進(jìn)行歸納、總結(jié)和分析，記錄每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對(duì)學(xué)生在各個(gè)章節(jié)的學(xué)習(xí)難點(diǎn)和存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和總結(jié)，并與交叉學(xué)科相關(guān)知識(shí)進(jìn)行橫向關(guān)聯(lián)，使學(xué)生對(duì)疾病的臨床表現(xiàn)與病因、病理、發(fā)病機(jī)制等有更深入的理解。并將其內(nèi)在聯(lián)系串聯(lián)起來(lái)，形成一個(gè)完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。為了檢驗(yàn)可視化教學(xué)的效果，我們采用理論知識(shí)考核及技能操作考核的方法對(duì)學(xué)生的掌握情況進(jìn)行考核。課程結(jié)束后對(duì)學(xué)生進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，了解學(xué)生對(duì)可視化教學(xué)模式的滿意度。

可視化教學(xué)是一個(gè)可以跨越時(shí)間和地域的教學(xué)平臺(tái)，支持教學(xué)資源的共享，有助于教學(xué)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，也有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，促使學(xué)生形成多角度解決問(wèn)題的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生在解決問(wèn)題過(guò)程中的自主分析能力。可視化教學(xué)也存在一些缺點(diǎn)，如視頻教育可能會(huì)忽略、遺漏一些技術(shù)細(xì)節(jié)，這時(shí)可通過(guò)聯(lián)合傳統(tǒng)教學(xué)模式對(duì)手術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)分解，幫助學(xué)生更好地掌握手術(shù)技巧。通過(guò)學(xué)生的主動(dòng)思考和教師的深入分析，在實(shí)際案例中引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握理論知識(shí)，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。綜上，可視化技術(shù)輔助的教學(xué)模式是提高本科生外科教學(xué)效果的有效方法，值得進(jìn)一步推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]S Gorbis，Richard CH.Visualization Technology in Medical Education[J].T H E Journal，1999，6（26）：66.

[2]劉濯源.思維可視化與教育教學(xué)的有效整合[J].中國(guó)信息技術(shù)教育，2015（21）：5-7.

[3]藺晨，趙峻，楊華，等.規(guī)范化外科教學(xué)中三維可視化觸屏平臺(tái)應(yīng)用的師資培訓(xùn)效果分析[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床，2016，3（36）：419-423.

[4]Crawshaw BP，Steele SR，Lee EC，et al. Failing to prepare is preparing to fail： a single-blinded， randomized controlled trial to determine the impact of a preoperative instructional video on the ability of residents to perform laparoscopic right colectomy[J].Dis Colon Rectum，2016，59（1）：28-34.

[5]Farquharson AL，Cresswell AC，Beard JD，et al.Random-ized trial of the effect of video feedback on the acquisition of surgical skills[J]. Br J Surg，2013，100（11）：1448-1453.

[6]Autry AM， Knight S，Lester F，et al. Teaching surgical skills using video internet communication in a resource-limited setting[J].Obstet Gynecol，2013，122（1）：127-131.

[7]Van Det MJ，Meijerink WJ，Hoff C，et al. The learning effect of intraoperative video-enhanced surgical procedure training.Surg Endosc[J].2011，25（7）：2261-2267.

編輯 馮永霞