數字人應用于“麻醉解剖實驗”教學

王潤景，劉 富

（廈門醫學院 解剖教研室，福建 廈門 361023）

麻醉解剖學是以麻醉學的角度研究人體局部結構的學科，作為人體解剖學的分支，它側重于關注麻醉相關的局部解剖知識和基本技能［1］。“麻醉解剖學”課程每個章節內，除了包含大量的局部解剖學知識外，還包括體表標志和麻醉阻滯定位，麻醉解剖學相比于局部解剖學實踐性強。實驗課是學生將理論知識轉化成實踐、形成感性認識的重要環節，所以對于整個課程而言至關重要。

傳統的“麻醉解剖實驗”課程，教師一般先通過幻燈片講解，然后要求學生對標本進行解剖操作，實驗過程中教師進行答疑，整個課堂學生缺乏主動性和體驗感。主要原因是在傳統的教學方式中，實驗課分組后真正進行解剖操作的一般是各組組長，其他組員只能觀看，沒有做到人人參與。傳統的“麻醉解剖實驗”課，教師講解后學生直接面對標本進行練習，缺乏一種過渡的機制，學生反饋解剖操作比較困難。而且傳統的解剖操作方式是在一具標本的左右兩側同時進行，實驗結束后，整個標本的結構被破壞，不利于學生根據標本左側和右側進行對比學習和阻滯穿刺練習。此外學生在實驗過程中還缺乏隨時翻閱的“字典”，學生遇到困難后經常猶豫不決，導致實驗進度緩慢。

傳統的教學方式已經不能滿足現階段人才培養的需要，各個醫學院校對教學模式進行了積極探索。如雨課堂、反思日記、思維導圖等，將這些方法融入“麻醉解剖學”教學中［2-4］。我校將數字人融入了案例分析教學法，結合改良的解剖方式應用于“麻醉解剖學實驗”，對教學方式進行了初步探索。該方法彌補了傳統教學方式的不足，取得了良好的效果。教學方法匯報如下。

一、對象與方法

（一）研究對象

我校以2021級麻醉專業兩個班級的學生為研究對象，其中1班30人，2班31人，一共61人。

（二）研究方法

通過隨機抽樣，1班為對照組，一共30人；2班為實驗組，一共31人。實驗組每間實驗室配備4臺虛擬數字人，4具尸體標本，4套解剖和穿刺器械；對照組配備4具尸體標本，4套解剖和穿刺器械。

（三）授課方式

兩個班由同一位教師授課，教學進度保持一致。根據學號將每個班的學生分為4個小組，每組7～8人。實驗順序為頭面部、頸部、胸部、腹部、盆部及會陰、上肢、下肢和脊柱區。下面以頭面部為例。對照組采用傳統的實驗教學，即教師通過幻燈片講解后，學生對標本的頭面進行解剖操作，解剖過程中教師進行答疑。實驗組通過數字人虛擬平臺與改良的解剖操作方式進行實驗教學，教學過程主要分為兩個階段。

1.第一階段在每次實驗課前。教師使用學習通通知學生進入實驗室，要求學生自主學習數字人虛擬平臺上特定部位的內容，教師也可以在黑板上進行板書，如學生需在平臺上對比面神經和三叉神經的分布及淺深關系，面動、靜脈的走行；需要描述腮腺的位置和穿經腮腺的結構；需要分清顱頂的層次結構。同時，學生可在數字人平臺上找出三叉神經的終末支，如眶上神經、眶下神經、頦神經等。教師將每個小組分成兩個小隊，每個小隊4人左右，在辨識過程中，組內的兩個小隊之間可以相互匯報。

然后學生以組為單位進行虛擬解剖操作，數字人平臺中融入案例分析，可以還原臨床場景。如頭面部的學習，在虛擬解剖操作前給出一個案例，案例中介紹了患者的基本信息、癥狀和體征，以及解決方案。學生根據界面提示點擊“開始”，此時鼠標如同手術刀，鼠標單擊頭面部某個部位時，便會自動去除淺層結構，顯示深面結構。虛擬數字人中的肌肉、血管、神經等結構都用不同顏色進行了處理，相比大體標本顏色灰暗，學生在虛擬解剖時更加得心應手。這個過程對接下來的標本解剖操作起到了很好的過渡作用。學生還可以選擇工具欄中的“結構標注”，對頭面部不熟悉的結構名稱進行辨識。教師可根據學生的操作情況，對重難點知識展開小組討論。

2.第二階段在實驗課上。教師要求每組的兩個小隊分別站在一具標本的左右兩側，用記號筆將標本以正中線為界標記為左右對稱的兩個部分。每組都配備有注射器、染料、皮尺、記號筆等。與傳統的麻醉解剖實驗課不同，標本的左側不進行解剖操作，主要用于組內成員模擬穿刺和體表定位練習，左右兩側的小隊按學號依次進行操作。組員需要用記號筆標記體表標志，比如眶上切跡、眶下孔、頦孔、乳突等。模擬穿刺練習時教師同樣可以融入相關的臨床案例，比如針對眶上神經阻滯操作，教師給出一個場景：女性，30歲，三天前佩戴護目鏡游泳，現兩側眶上區持續性疼痛、前額部偶發感覺異常，入院后診斷為眶上神經壓迫，需要進行眶上神經阻滯。根據相關場景，組內每個成員輪流完成穿刺操作并注入染料，體會穿刺手感。

右側的小隊配備有手術刀、鑷子，止血鉗等器械，主要任務是代表該組進行標本的層次解剖操作，驗證左側小隊的穿刺是否成功。在右側小隊進行標本解剖前，教師一般先做皮膚的示范切口，最后讓學生完成接下來的層次解剖操作。需要注意的是，與傳統解剖方式不同，操作過程中切開的皮膚應該盡量保留，并與標本左側進行對比，便于體表定位的“再學習”。學生進行解剖操作時，可參考第一階段在數字人平臺中的虛擬解剖過程。解剖過程一般由右側小隊中的兩位組員進行，另外兩位組員進行“指導”，若遇到問題，負責“指導”的兩位組員需返回數字人平臺中尋找答案，并在組內討論。若問題經討論后仍未解決，每組將問題記錄后統一上交，由教師進行解答。

二、教學效果評價

教學效果評價包括問卷調查和標本考試，問卷調查面對實驗組，以不記名的方式收集學生對數字人平臺與標本結合教學的滿意度。標本考試面對實驗組和對照組，教師選取20張拍攝的真實標本圖片，制作成20道選擇題，每題下方有5個選項，學生每題選擇正確得5分，一共100分。

（一）問卷調查結果

問卷調查針對實驗組，實際發放問卷31份，回收30份，回收率96.8%。調查結果顯示：83%的學生對數字人平臺的結構和標注感興趣。96%的學生認為虛擬平臺上的結構比尸體標本更容易辨識。93%的學生在尸體解剖操作過程中，若遇見困難，會在數字人虛擬實驗平臺中尋找答案。80%的學生認為進行數字人虛擬解剖操作，對培養自主學習能力有幫助。86%的學生認為在平臺上通過手動分離進行解剖操作可以鍛煉空間思維。96%的學生認為數字人虛擬平臺可以彌補尸體標本解剖操作過程中破壞性強這方面的不足。

（二）標本考試結果

對照組平均分為76分，實驗組平均分為88分，實驗組高于對照組。對照組30人，實驗組31人。考試成績在90～100分之間為優秀，75～89之間為良好，60～74分之間為合格。兩個班的學生實驗成績都多于60分，對照組成績優秀的學生有8人，占總人數的27%；良好的學生有7人，占總人數的23%；合格的學生有15人，占總人數的50%。實驗組優秀的學生有19人，占總人數的61%；良好的學生有9人，占總人數的29%；合格的學生有3人，占總人數的10%。實驗組標本考試成績的優秀率明顯高于對照組。

三、討論

關于“麻醉解剖學”的教學研究，近年來不同院校進行了積極探索。雨課堂是將復雜的信息技術與微信、PPT結合，有效地增強學生和教師的線上互動。高校將該教學工具運用于“麻醉解剖學”中，教師與學生注冊和登錄雨課堂，整個教學活動都在雨課堂上進行，包括學生的出勤考核、教師的提問及答疑等，學生還可以發表彈幕的形式和教師交流，使整個課堂永不下線［2］。研究顯示，雨課堂應用于“麻醉解剖學”教學提高了學生的理論成績，有助于學生學習能力的培養。但是麻醉解剖學作為一門實踐性較強的形態學科，涵蓋大量體表定位的測量、體表投影的觀察等，若在實驗課上使用雨課堂教學，學生的關注點都在線上的互動中，學生沒有時間將其轉化成實操，不利于實踐能力的培養。而數字人與改良的解剖方式結合進行教學，實驗全程學生為主，教師為輔，整個過程以提高動手能力為目的。

有學者使用反思教學法打破僵化的教學模式，將反思日記融入麻醉解剖教學［3］。學生課后對上節課掌握的內容和未理解的內容進行反思、查找資料并解決未理解的內容、記錄查找過程中遇到的困難，最后寫成反思日記并上交。反思教學法是在下一次課上，教師對學生的反思日記進行收集或講評，具有延遲性，可能影響當天的教學進度。每個學校麻醉解剖課程的理論和實驗學時存在差異，對于理論或實驗學時較少的院校，采用反思日記進行教學并不適合。筆者將數字人與改良的解剖方式結合進行教學，在實驗課的后半段，各組組員通過查找數字人，在組內對解剖遇到的困難進行討論，和反思日記的教學方式相比，解決問題更加注重時效性，而且有助于培養團隊協作能力。

還有學者將思維導圖應用于“麻醉解剖學”教學中，主要方法是在每次課程結束后，學生以小組為單位，課下制作思維導圖［4］。這種方法圖文并茂，把各級主題的關系用相互隸屬以及相關的層級圖表現出來，將復雜的內容簡化，層次清晰，可以有效地鞏固大量的解剖學知識點。思維導圖適合對重要知識點的輪廓進行勾畫，麻醉解剖學含有許多沒有隸屬關系或層級關系的知識點，有些內容比較零散，比如體表定位、體表投影，通過思維導圖很難將其完整地串聯在一起。這些體表投影和體表定位需要學生在尸體標本上進行實際測量和觸摸，將理論知識形成感性認識。

數字人與改良的解剖方式結合進行教學，相比兩段式實驗教學，模擬阻滯穿刺和解剖操作分別在一個標本的左右兩側進行，而且與傳統的解剖方式不同，標本一側不進行解剖［5］。學生可在標本未被解剖的一側反復穿刺練習，穿刺過程可以將標本解剖的一側作為參考進行“翻看”學習，有助于學生對局部層次結構的理解。兩段式實驗教學將局部解剖過程與模擬穿刺分為不同學時，人為地將解剖與模擬穿刺分為兩個部分，在不同的時間段進行授課，學生在進行模擬穿刺時，局部解剖的知識可能大部分已經遺忘。若學生先做完局部解剖，標本的體表標志會被破壞，深層組織比如血管和神經會發生一定的位移，后續課程進行模擬穿刺時，會導致人為的誤差。

還有學者提出體表標記的教學方法，實驗課上學生找一個搭檔，使用記號筆相互在各自身上做體表標記［6］。這種方式特點是在活體上進行，初衷是想更貼近臨床場景。但實際操作起來比較困難，除了面部和頸部的體表定位操作，學生相互之間可以觸摸定位外，其他比如胸部、背部、腋部、臀部、會陰等部位不方便暴露。因為這些都涉及學生的隱私，實驗課上不是每名學生都愿意去主動暴露各個穿刺部位。同時男女學生之間也不宜進行體表標記，存在著倫理問題。這種實驗教學方式還受到環境氣候和季節因素等影響，在不同地區的不同院校廣泛實踐不太現實。我們將數字人虛擬平臺與標本結合進行教學，學生先虛擬解剖，后在尸體標本上進行操作，虛擬操作對實操起到很好的過渡作用，更利于學生理解。

數字人與改良的解剖操作應用于麻醉解剖實驗教學，學生在數字人平臺中自主學習，小組成員之間進行討論，可以充分激發學生的探索欲。傳統的麻醉解剖實驗課每名學生操作的機會并不多，一般都是組長進行，組員作為助手沒有動手解剖的機會。我們將數字人和改良的解剖操作融入麻醉解剖實驗教學，可以改善這種情況，有的組員進行了虛擬解剖操作，有的組員完成標本解剖，組內分工明確，每個組員都能參與其中。傳統的解剖操作破壞性強，標本相對淺層的結構經過解剖后一般需要切除，無法再次觀察。而改良的解剖操作核心是標本的一側只用于穿刺，另一側只用于解剖，盡可能地保留淺層的結構，學生在模擬穿刺過程中可由淺入深，對結構比鄰進行左右對比和“翻看”學習。

結語

數字人應用于“麻醉解剖實驗”課程，可培養學生學習的主動性，提高他們的實驗成績。與傳統的教學方式不同，數字人中融入案例分析和操作場景，將虛擬仿真技術真正應用于醫學教育，培養學生的臨床思維和動手能力。改良的解剖操作方式給予學生對比學習、反復穿刺練習的機會，標本的利用率更高。隨著人工智能時代的到來，虛擬與實體的結合將是未來醫學教育的趨勢。數字人平臺應用于“麻醉解剖實驗”教學，希望能為教學質量的提高提供參考。