虛擬人數字模擬系統在研究生骨科臨床教學中的應用

黃曉文 劉久翔＊

（南京醫科大學第一附屬醫院<江蘇省人民醫院>骨科，江蘇 南京 210029）

骨科是外科中獨立性較高的學科分支。骨科手術具有對解剖入路要求高，易損傷血管神經，對影像學閱片要求高，手術操作精細復雜，?？破餍刀啵瑑裙潭ㄟ\用多，手術方法更新快等特點。目前在研究生教育分類中，骨科已獨立于傳統外科成為獨立的三級學科。因此在骨科研究生教學特別是專業型研究生教學中，教學要求不斷提高。由于四肢、骨盆和脊柱的骨骼三維構型不規則，因此對學生的局部解剖基礎、抽象思維和空間想象能力要求均較高，因此骨科臨床教學難度較大，缺乏立體直觀，教師講解后學生難以理解，學生畏難情緒重，教學效果較差。

2019年，南京醫科大學第一附屬醫院最初在臨床工作中引進了虛擬人數字模擬系統[1]，該系統可按部位提供四肢、骨盆和脊柱全部的二維和三維的虛擬解剖，具有模型圖和人體標本庫兩大特點。學生可通過浸潤式學習的方法對各部位的局部和斷層解剖進行深入學習和影像學（X線，CT，MRI）圖像對比。同時該系統具有100余個骨科病例模型，涵蓋四肢骨折，關節和脊柱的多個病種，并具有手術模擬規劃功能，可以全方位體現虛擬手術過程。2020年，南京醫科大學骨科教研室將虛擬人數字模擬系統引入研究生臨床教學中，取得了較好的臨床教學效果，現報道如下。

1 方法

1.1 教學分組

選擇2020年10-12月在南京醫科大學第一附屬醫院（江蘇省人民醫院）骨科學習的骨科專業型研究生共36人，均為研究生二年級，已完成骨科住院醫師規范化培訓第一學年培訓，即將進入骨科亞專業輪轉，所有學生均通過執業醫師實踐技能考核。按隨機化原則，分為兩組，每組18人，全部為男生。A組為虛擬人數字模擬系統教學組，平均年齡（24.2±0.6）歲；B組為傳統教學組，平均年齡（24.4±0.5）歲。臨床教學內容為踝關節骨折和股骨干骨折的診療和手術技巧等。A、B兩組在年齡、性別、既往臨床輪轉科室等一般資料等比較，差異無統計學意義。

1.2 教學方法

骨科臨床教學由南京醫科大學骨科教研室高年資主治及以上醫師擔任，主要成員為長期參與臨床教學一線的黃曉文、洪顧麒、劉久翔、王前、左強、唐鵬宇等。教學內容包：（1）踝關節和股骨干骨折的診斷，分型，治療原則；（2）踝關節和股骨干骨折的AO內固定策略和具體手術方法和技巧。骨科教研室在9月底的進行臨床教學集體備課，明確學生需要掌握的知識點和進行的教學改革試點方法。

A組（虛擬人數字模擬系統教學組）：骨科教研室在9月底給本組學生發送創傷骨科的參考閱讀材料和《骨折治療的AO原則》相關章節教材，供學生課前預習。集中理論教學約3學時，教師采用PPT結合課堂講授的方式對踝關節和股骨干骨折涉及的解剖基礎、診斷，骨折分型和治療原則進行闡述，同時對手術入路，手術過程，手術要點，骨折復位技巧，鋼板和髓內釘固定原則等進行講解。虛擬人數字模擬系統技能教學約3學時。教師通過現場演示的方式對虛擬人數字模擬系統進行介紹和講解。然后對其中各個模塊進行演示，重點教會學生運用局部解剖模塊幫助加強對入路解剖的理解；同時教會學生使用病例模塊進行病例的實操演示，在系統中進行模擬診療和模擬手術過程，并根據系統評分結果進行反饋和再學習。在課后和后續臨床培訓中，學生繼續使用該系統進行復習和鞏固，教師在臨床手術時再次對學員進行術中帶教和講解。

B組（傳統教學組）：集中教學和A組基本相同。在3學時的技能教學中采用播放AO教材自帶的手術視頻和南京醫科大學第一附屬醫院骨科教學操作真實手術錄像等方式進行，教師對視頻內容進行詳細的講解。并選用踝關節周圍鋼板和股骨髓內釘等實物對學生展示，告知技術操作要點。在后續臨床培訓中，教師在臨床手術時再次對學員進行術中帶教和講解。

1.3 考核方法

兩組學生在創傷骨科出科前接受相同的臨床理論和手術技能考核。

1.3.1 臨床理論考核

教師根據我科實際案例編寫臨床案例分析題進行考核，包括影像學資料閱片，病例的診斷，分型，治療方案，手術入路，手術規劃等，滿分100分。

1．3．2 手術技能考核

在教師指導下，在骨折分型相同的踝關節和股骨干骨折患者實際手術時進行手術技能考核，包括手術切口選擇，局部解剖的認知，手術過程的理解，術中外科基本操作，術中手術復位技巧，術中?？破餍挡僮鞯氖煜こ潭鹊?，滿分100分。

1．3．3 教學效果評估

采用微信小程序提供的問卷調查方式進行，包括激發學習興趣、加深對解剖入路的理解，提高了手術規劃的能力，提高了手術技術，提高臨床思維能力、教學方法滿意度等6個方面，每項總分10分，按1~10分進行賦值。

1.4 統計學方法

運用STATA 15.0軟件進行統計分析，計量資料均以“均數±標準差”表示，滿足正態分布的兩組連續數值變量行獨立樣本t檢驗，檢驗水準α=0.05，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 客觀教學效果評估

通過臨床理論和手術技能考核的方法對兩組學生進行客觀教學效果評估。

A組學生較B組學生在臨床理論和手術技能的掌握程度上有明顯優勢，A組學生能將臨床理論知識更好地運用到臨床實際中，差異有統計學意義（P＜0.05，詳見表1）。

表1 A組與B組關于客觀教學效果評價的比較（x±s，分）

2.2 主觀教學效果評估

主觀教學效果評估通過問卷調查方式進行?？傆嫲l送36份問卷，回收36份，回收率100%。從6個方面的反饋結果顯示，A組學生對運用虛擬人數字模擬系統的教學改革的認可度高，在主觀教學效果的評估傷，A組較B組有明顯優勢，差異有統計學意義（P＜0.05，詳見表2）。

表2 A組與B組關于教學效果評價的比較（±s，分）

表2 A組與B組關于教學效果評價的比較（±s，分）

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3 討論

目前，對臨床研究生的培養逐漸從學術型培養向專業型培養過度，因此臨床教學的重要性越來越受到重視。骨科研究生臨床教學的重點是教師作為引導者教會他們專業學習的方法，培養學生臨床思維和臨床基本手術操作的能力，幫助學生順利完成住院醫師規范化培訓，從醫學生轉變為合格的臨床醫生。和本科生臨床教學相比，教學深度和教學要求有著明顯的上升，對臨床技能的要求有著明顯的提高。雖然在臨床教學改革中，逐漸放棄了填鴨式的傳統教學手段，增加了多媒體教學，視頻教學，模型教學甚至3D打印教學等，但由于骨科教學的特殊性，特別是骨骼三維空間構型不規則，周圍血管神經關系錯綜復雜，手術入路繁多，學生對教學內容難以理解，學生抽象思維能力弱，缺乏空間結構的立體直觀感受，教學效果差[2-4]。

骨科手術入路多，對局部解剖基礎要求高，因此骨科入路解剖的教學至關重要。但傳統的解剖教學均依賴于尸體解剖標本，由于受解剖標本數量和質量的影響，學生對解剖學的理解較差，真實手術臨床運用和遷移能力較弱[5，6]。此外，傳統的臨床手術技能教學主要由教師通過手術視頻進行講解以及實際手術進行臨床帶教完成。但手術視頻只有二維圖像，而且拍攝距離常較遠，角度固定，無法全面觀察手術過程，學生學習時容易產生困惑，教師的講解學生也無法完全領會。由于研究生教育的擴招，教學資源緊缺和帶教教師時間和精力限制，教師的術中臨床技能帶教時間不足和深度不夠，導致學生對臨床教學滿意度低，降低了研究生的學習的熱情[2，3，7]。

虛擬人數字模擬系統在教學中的應用一定程度上解決了上述教學中的存在的問題，提高了教學質量。虛擬人數字模擬系統在骨科的運用原理是將數字技術與人體解剖學知識和骨科專科疾病進行結合，運用數字技術對相關信息進行提取、處理和重建，建立了四肢、骨盆和脊柱等多個部位的人體解剖標本，通過二維和三維的圖像重現，使學生從立體的角度學習解剖，熟悉三維的解剖構型。同時該系統利用數字化技術對骨科100余種常見疾病進行了建模，模擬疾病的診療過程，特別是模擬了多種骨折手術，髖膝關節置換手術和脊柱手術的手術過程，提高了學生的臨床思維能力和手術規劃能力[7]。從兩組的教學效果比較可以充分體現虛擬人數字模擬系統教學的有效性。學生對手術入路解剖的熟悉程度明顯提高，在實際手術中和教師的教學配合度明顯提高。模擬手術規劃的功能使學生如身臨其境般參與手術模擬，通過自己規劃手術過程，進行手術預操作，體驗虛擬手術流程，培養了手術技能，充分培養了學生的學習興趣，增加了學生的教學投入感，提高學習效率，更好地掌握相關知識，提高了對臨床教學和規培的滿意度，加深了對骨科專業的熱愛。

4 結語

綜上所述，將虛擬人數字模擬系統引入研究生臨床教學中，可以提高骨科解剖教學和骨科臨床技能教學的質量，彌補傳統教學的不足，提高教學滿意度，為研究生臨床教學提供了新思路。