數(shù)字虛擬三維可視化技術(shù)結(jié)合臨床案例教學(xué)在骨科臨床教學(xué)中的應(yīng)用

骨科是臨床重要科室組織之一，其研究和治療方向主要圍繞人體的骨骼肌肉系統(tǒng)等進(jìn)行，而常見的骨科收診疾病包含有頸椎腰椎疾病、各類骨折疾病、脊柱疾病、肌肉拉傷、韌帶撕裂等[1-2]。因骨骼深人人體內(nèi)部、專業(yè)性強(qiáng)的同時(shí)疾病多樣化嚴(yán)重，因此骨科教學(xué)難度較大，而在骨科教學(xué)的過程中，讓規(guī)培生深人地認(rèn)知以及掌握有關(guān)于骨骼、血管、肌肉等組織結(jié)構(gòu)，明確各類骨骼在人體的具體位置以及比鄰關(guān)系是骨科教學(xué)的重點(diǎn)[3-4]。為促使骨科教學(xué)質(zhì)量進(jìn)一步提高，多倡導(dǎo)從既往史真實(shí)病例著手，剖析疾病和組織結(jié)構(gòu)，目的是將規(guī)培生帶人真實(shí)的病理情景內(nèi)，圍繞真實(shí)的臨床案例進(jìn)行分析和處理，提高規(guī)培生的判斷力和應(yīng)變能力[5]

案例教學(xué)是基于真實(shí)案例為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化教學(xué)方法，其本質(zhì)是教育的雙重情景。讓學(xué)生將自身納入案例場(chǎng)景，進(jìn)行討論以及探討，而隨著醫(yī)學(xué)科技的發(fā)展，信息化技術(shù)也開始應(yīng)用于骨科教學(xué)內(nèi)容。數(shù)字虛擬三維可視化技術(shù)是借助VR等虛擬軟件將人體解剖學(xué)結(jié)構(gòu)以三維空間的形式展示，進(jìn)一步彌補(bǔ)二維圖像模型不足，從而給規(guī)培生帶來更多沉浸和直觀的教學(xué)[6]。本文旨在分析在骨科臨床教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字虛擬三維可視化技術(shù)結(jié)合臨床案例教學(xué)的醫(yī)學(xué)價(jià)值。

1研究對(duì)象和方法

1.1研究對(duì)象

將2023年1月至2023年12月內(nèi)于本院骨科輪轉(zhuǎn)的80例規(guī)培生為研究對(duì)象，按照入科時(shí)間的順序分為對(duì)照組40例實(shí)施常規(guī)教學(xué)，觀察組40例實(shí)施數(shù)字虛擬三維可視化技術(shù)結(jié)合臨床案例教學(xué)。對(duì)照組人員男女比例為 27：13 例，年齡最大者23歲，年齡最小者20歲，平均年齡（ 21.48±1.36）歲；觀察組人員男女比例為 25：15 ，年齡最大者24歲，年齡最小者21歲，平均年齡（ 21.32±1.28 ）歲；兩組規(guī)培生基礎(chǔ)資料對(duì)比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具有可比性（ pgt;0.05 。

納入標(biāo)準(zhǔn)： ① 能在輪轉(zhuǎn)期間完整接受教學(xué)；② 教學(xué)資料齊全； ③ 未接觸過數(shù)字虛擬三維可視化技術(shù)結(jié)合臨床案例教學(xué)等學(xué)習(xí)實(shí)踐； ④ 均未使用過三維模擬軟件；

排除標(biāo)準(zhǔn)： ① 教學(xué)期間或有異常情況者； ② 中斷實(shí)習(xí)者； ③ 存在轉(zhuǎn)調(diào)情況。

1.2方法

對(duì)照組規(guī)培生采取常規(guī)教學(xué)方法，即由帶教者教學(xué)按照教學(xué)內(nèi)容大綱等實(shí)施教學(xué)設(shè)計(jì)，以帶教、情景見習(xí)、小組討論等多元化方式教學(xué)，期間帶教者積極地解答學(xué)生問題，促進(jìn)疑問解除。授課教師按照骨科教學(xué)材料等進(jìn)行講學(xué)，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)且使用各類影像學(xué)信息，如CT、X光線片等進(jìn)行手術(shù)方式教學(xué)，講授骨科常見的手術(shù)類型，包含有創(chuàng)傷性骨折修復(fù)術(shù)、關(guān)節(jié)置換術(shù)、腰椎間盤摘除術(shù)以及脊柱融合術(shù)等。

觀察組實(shí)施數(shù)字虛擬三維可視化技術(shù)結(jié)合臨床案例教學(xué)：（1）尋找案例：選擇具有代表性的教學(xué)案例，收集臨床資料、影像學(xué)信息、手術(shù)信息等確定案例類型。在課堂或者帶教中將該案例作為載體，確定教學(xué)目標(biāo)。案例的要求為典型性、臨床資料齊全。（2）教學(xué)前準(zhǔn)備：根據(jù)教學(xué)大綱要求，提出學(xué)習(xí)的具體要求，而后引導(dǎo)和要求規(guī)培生先自行查閱相關(guān)的參考書籍，針對(duì)案例進(jìn)行相關(guān)的分析，包含有確診思路、發(fā)病原因、早期診斷、治療方向、手術(shù)方式、手術(shù)入路等相關(guān)內(nèi)容，引導(dǎo)規(guī)培生一邊自我學(xué)習(xí)一邊記錄相關(guān)筆記，為虛擬可視化學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備：（3）重建患者骨骼結(jié)構(gòu)：選擇某例接受了骨科經(jīng)皮椎間盤鏡手術(shù)的腰椎間盤突出癥患者CT、MRI圖像資料，將圖像資料應(yīng)用三維重建患者腰椎結(jié)構(gòu)，獲得椎管以及毗鄰組織周圍的可視化圖像。規(guī)培生們佩戴VR虛擬眼鏡觀察椎管、腰椎、脊柱附近的病變情況，以不同的色彩對(duì)以上人體結(jié)構(gòu)實(shí)施渲染，而后將腰椎結(jié)構(gòu)的骨骼、肌肉組織，如椎間盤等實(shí)施拆分和整合，同時(shí)多角度的實(shí)施旋轉(zhuǎn)和透明化處理，更為直觀地了解結(jié)構(gòu)的病灶區(qū)域。還可調(diào)整對(duì)各個(gè)組織部位實(shí)施分割以及提取，了解骨科和軟組織、血管等的關(guān)系，無限制模擬切片以立體旋轉(zhuǎn)。還可借助VR實(shí)施第一視角漫游查看，以了解更多人體解剖細(xì)節(jié)。（4）實(shí)施手術(shù)設(shè)計(jì)：針對(duì)重建的模型給予相關(guān)手術(shù)方式的模擬設(shè)計(jì)，包含有確定切除的范圍、如切除部分或者是全部突出的椎間盤，擴(kuò)大椎管空間、定位手術(shù)人路、拆分手術(shù)步驟，促使手術(shù)方案綜合性和全面性強(qiáng)。數(shù)字虛擬三維可視化技術(shù)還可預(yù)演多種類型的手術(shù)方案。而后在手術(shù)方案的基礎(chǔ)上，應(yīng)用3D打印技術(shù)。如根據(jù)3D打印技術(shù)為患者量身定做樞椎以及腰椎椎間的融合器，促使骨長(zhǎng)入以及骨融合。同時(shí)還可以應(yīng)用3D打印技術(shù)制作手術(shù)導(dǎo)板，協(xié)助規(guī)培生多次練習(xí)精確地控制種植體的位置、方向、長(zhǎng)度以及直徑等，同時(shí)學(xué)習(xí)手術(shù)導(dǎo)板內(nèi)標(biāo)記部分和引導(dǎo)部分，將每個(gè)標(biāo)記和人體一一對(duì)應(yīng)，更深入地進(jìn)行人體組織以及骨骼的了解。還可借助VR眼鏡，觀察變異的血管，組織、骨骼等部位，預(yù)防不必要的出血，提高手術(shù)效果。（5）學(xué)習(xí)后討論：實(shí)施完數(shù)字虛擬三維可視化技術(shù)，組織規(guī)培生進(jìn)行總結(jié)和討論，掌握日常解剖和骨骼以及肌肉組織的相關(guān)學(xué)習(xí)，積極地引導(dǎo)規(guī)培生進(jìn)行提問和發(fā)表自己的言論，由帶教者實(shí)施解答以及針對(duì)性的糾正和處理。

兩組規(guī)培生連續(xù)教學(xué)4個(gè)月。

1.3觀察指標(biāo)

（1）對(duì)比兩組規(guī)培生教學(xué)前后的教學(xué)效果，規(guī)培生核心能力評(píng)分參考李明7」等編制的有關(guān)于臨床醫(yī)師人員的核心素養(yǎng)評(píng)分，包含有臨床工作能力、專業(yè)知識(shí)、繼續(xù)教育、工作效率等，優(yōu)秀等級(jí)為4級(jí)，總分百分制，分?jǐn)?shù)越高，證實(shí)核心能力越高。MSSRLQ醫(yī)護(hù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力評(píng)分，包含有學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、計(jì)劃實(shí)施和開展、自我管理等維度，百分制，分?jǐn)?shù)越高，自主學(xué)習(xí)能力越高。而規(guī)培生自主學(xué)習(xí)興趣評(píng)分參考張靖華[8]等編制的規(guī)培生興趣評(píng)分，包含有專業(yè)學(xué)習(xí)興趣、對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)的幫助、專業(yè)知識(shí)增長(zhǎng)等情況，評(píng)分等級(jí)為5分，總分百分制，分?jǐn)?shù)和學(xué)習(xí)興趣成正比。（2）對(duì)比兩組規(guī)培生教學(xué)后的理論成績(jī)和出科操作成績(jī)；（3）對(duì)比兩組規(guī)培生對(duì)教學(xué)模式的認(rèn)可程度，包含有不認(rèn)同、一般認(rèn)同、十分認(rèn)同。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

試驗(yàn)開展期間，以Excel表格做信息統(tǒng)一錄入，上傳至SPSS26.0版本計(jì)算，計(jì)量數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，以 χ_t 檢驗(yàn)，形式為均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)差 表達(dá)，用 χ² 檢驗(yàn)，計(jì)量資料以率（ % ）表達(dá)，以plt;0.05 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1對(duì)比兩組規(guī)培生教學(xué)前后的教學(xué)效果

教學(xué)前，兩組學(xué)生教學(xué)指標(biāo)對(duì)比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ ρgt;0.05 ），教學(xué)后，觀察組學(xué)生核心能力評(píng)分更高、MSSRLQ醫(yī)護(hù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力評(píng)分更高、醫(yī)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣評(píng)分更高，指標(biāo)對(duì)比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ plt;0.05 ），見表1。

2.2對(duì)比兩組規(guī)培生教學(xué)后的理論成績(jī)和出科操作 成績(jī)

教學(xué)前，兩組規(guī)培生操作考試成績(jī)對(duì)比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ ；教學(xué)后，觀察組考

試成績(jī)顯著優(yōu)于對(duì)照組，且在出科前保持較高的水平，并在出科考操作考試成績(jī)中又高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義， plt; 0.05 ，見表2。

2.3對(duì)比兩組規(guī)培生對(duì)教學(xué)模式的認(rèn)可程度 （17/18），高于對(duì)照組 82.35% （14/17），差異有觀察組規(guī)培生對(duì)教學(xué)的認(rèn)可度高達(dá) 94.44% 統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ plt;0.05 ），見表3。

3討論

常規(guī)性的教學(xué)方法主要以多媒體教學(xué)、理論知識(shí)等為主，存在圖像理解有難度、立體機(jī)構(gòu)表達(dá)不清楚的弊端，無法更高質(zhì)量地提高規(guī)培生對(duì)骨骼等的理解和認(rèn)知[。伴隨著臨床信息化手段的發(fā)展，二維平面圖數(shù)據(jù)已經(jīng)無法滿足規(guī)培生的教學(xué)需求，需要推進(jìn)更加有效的教學(xué)方法。而數(shù)字虛擬三維可視化技術(shù)是一種多元化的現(xiàn)代化技術(shù)，融合多媒體、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及3D打印、鏡像技術(shù)等，涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、傳感技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了虛擬化的數(shù)據(jù)處理，對(duì)病例、研究對(duì)象、人體等可開展多方位的監(jiān)管和分析，同時(shí)依據(jù)其信息虛擬搭建，讓數(shù)據(jù)更加直觀的同時(shí)更能讓人理解[8]。此外，三維可視化計(jì)劃利用人類的視覺特性，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)以及圖像學(xué)技術(shù)，可將在手術(shù)或者教學(xué)過程中產(chǎn)生的二維斷層圖像序列轉(zhuǎn)換成三維數(shù)據(jù)實(shí)施重建，能全面和立體的重構(gòu)出直觀性和立體性的三維空間立體圖像，且在計(jì)算機(jī)上展示。這種展示為骨科手術(shù)的開展、手術(shù)方法的選擇、手術(shù)入路的選擇等奠定了必要的基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)骨科脊椎腰段的可視化研究提供了較大的應(yīng)用空間。

而臨床案例教學(xué)是指借助真實(shí)的案例，以案例為載體對(duì)實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行機(jī)械再現(xiàn)，以此培養(yǎng)規(guī)培生們對(duì)真實(shí)病例的分析和判斷能力[9]。案例教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)主要集中在如下幾個(gè)方面： ① 提高學(xué)生的實(shí)踐能力：如分析實(shí)際案例和病例，有利于學(xué)生們將知識(shí)延伸到實(shí)際問題中，提高其具體實(shí)際操作能力。 ② 加大研究興趣：案例教學(xué)涉及大量的問題以及情景，一定程度上吸引患者的注意力，且激發(fā)其求知欲和探索欲，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更具主動(dòng)性。 ③ 促進(jìn)其批判思維：學(xué)生可通過對(duì)案例的深人分析以及探究，提出自身的見解和相關(guān)看法，可以培養(yǎng)其思維能力以及創(chuàng)新意識(shí)。④ 提供即時(shí)反饋：通過案例分析，授課者可及時(shí)了解以并析學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握情況，針對(duì)性地給予指導(dǎo)，促使其學(xué)習(xí)成果得到鞏固和穩(wěn)定。⑤ 適應(yīng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才的要求：案例分析可以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)以及創(chuàng)新能力，促使其更好地適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，激勵(lì)學(xué)生創(chuàng)造力的同時(shí)，為醫(yī)學(xué)輸出更高質(zhì)量的醫(yī)學(xué)人才。本文以80例規(guī)培生為研究對(duì)象，平均分為對(duì)照組和觀察組實(shí)施數(shù)字虛擬三維可視化技術(shù)結(jié)合臨床案例教學(xué)。教學(xué)前，多項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而在教學(xué)后，觀察組規(guī)培生的觀察組護(hù)生核心能力評(píng)分更高、MSSRLQ醫(yī)護(hù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力評(píng)分更高、規(guī)培生自主學(xué)習(xí)興趣評(píng)分更高，推測(cè)其原因?yàn)橛脭?shù)字虛擬三維可視化技術(shù)有效地彌補(bǔ)了骨科教學(xué)中尸體標(biāo)本缺乏的硬性條件，清晰立體地展示出了人體的三維結(jié)構(gòu)，隨意拆分的同時(shí)也可任意旋轉(zhuǎn)，直觀化觀察的同時(shí)能立即操作。此外，用數(shù)字虛擬三維可視化技術(shù)還可充分地讓規(guī)培生了解疾病的病因、手術(shù)技巧、方法等，能明顯增加其實(shí)踐機(jī)會(huì)，更好地理解骨骼、肌肉以及各類血管之間的關(guān)系，為以后骨科的從業(yè)和手術(shù)奠定基礎(chǔ)。而臨床案例教學(xué)對(duì)真實(shí)問題模擬能把學(xué)生帶入真實(shí)的病情內(nèi)，促使其發(fā)揮主觀能動(dòng)性，對(duì)各類問題進(jìn)行積極的分析和處理，可以明顯地縮短理論和實(shí)踐之間的距離，提高規(guī)培生對(duì)臨床問題的處理能力。陳旭林[1」將40 例骨科學(xué)生作為研究對(duì)象，20例對(duì)照組實(shí)施常規(guī)教學(xué)，20例實(shí)觀察組實(shí)施數(shù)字虛擬三維可視化技術(shù)結(jié)合臨床案例教學(xué)，教學(xué)4個(gè)月后發(fā)現(xiàn)，觀察組學(xué)生的實(shí)習(xí)成績(jī)優(yōu)于對(duì)照組，且臨床實(shí)習(xí)考核也優(yōu)于對(duì)照組。究其原因是數(shù)字虛擬三維可視化技術(shù)為骨科教學(xué)創(chuàng)設(shè)了有效的基礎(chǔ)，能更直觀地掌握和理解骨科復(fù)雜的解剖位置和手術(shù)原理，從而提高學(xué)習(xí)效率，對(duì)于難以直接觀察和操作的內(nèi)容，如脊柱微觀世界以及人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，可以降低學(xué)習(xí)難度，促進(jìn)進(jìn)一步理解，而臨床案例教學(xué)可佐證可視化教學(xué)，帶給學(xué)生真實(shí)感體驗(yàn)，利于重視學(xué)習(xí)以及培養(yǎng)實(shí)習(xí)醫(yī)師的臨床觀念，綜合地提高考核成績(jī)以及實(shí)習(xí)出科成績(jī)，而在觀察指標(biāo)2中，觀察組的規(guī)培生理論成績(jī)和出科操作成績(jī)優(yōu)于對(duì)照組，推測(cè)造成該種情況的原因主要是數(shù)字虛擬三維可視化技術(shù)結(jié)合臨床案例教學(xué)形成了“教”和“學(xué)”相結(jié)合的教育模式，能培養(yǎng)實(shí)際操作能力的同時(shí)，可進(jìn)一步鞏固理論知識(shí)，因此可大幅度地提高其教學(xué)成績(jī)，為骨科臨床輸出更高質(zhì)量綜合性醫(yī)學(xué)人才。教學(xué)方法新穎、有較強(qiáng)的沉浸感、交互作用大，因此，觀察組對(duì)教學(xué)模式的認(rèn)可度也更高。此外，三維可視化教學(xué)還可創(chuàng)造出身臨其境的學(xué)習(xí)氛圍，增加學(xué)習(xí)體驗(yàn)，學(xué)生們可根據(jù)自身的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)側(cè)重點(diǎn)，自由地選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，能較好地實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)的同時(shí)促進(jìn)創(chuàng)新能力，給予學(xué)生安全性的操作環(huán)境，避免實(shí)際操作中的風(fēng)險(xiǎn)。因此，這種全新的教學(xué)方式和傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，在教學(xué)思想以及教學(xué)形式上有了質(zhì)的飛躍。醫(yī)學(xué)生可通過各種裝置將自己投射在具體的虛擬環(huán)境中，且操作和控制這個(gè)虛擬環(huán)境，實(shí)現(xiàn)教學(xué)以及針對(duì)性學(xué)習(xí)。它不但可以提高醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，同時(shí)也可以增加醫(yī)學(xué)生的對(duì)環(huán)境主宰的信心，進(jìn)而形成較深的職業(yè)認(rèn)同感，為日后工作奠定必要基礎(chǔ)。而案例教學(xué)又可提高醫(yī)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，促使醫(yī)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中完成對(duì)骨科知識(shí)的系統(tǒng)性整合，促使骨科臨床知識(shí)體系的構(gòu)建。而在案例教學(xué)法中，教師不但是教學(xué)者，更是引導(dǎo)者和觀察者，有助于構(gòu)造一個(gè)和諧、友好的教學(xué)氛圍，讓師生受益。

綜上所述，骨科臨床教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字虛擬三維可視化技術(shù)結(jié)合臨床案例教學(xué)可增加規(guī)培生的學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)自主學(xué)習(xí)能力提高，教學(xué)成果最大化，為臨床培養(yǎng)核心素質(zhì)高的醫(yī)學(xué)人才，且同時(shí)規(guī)培生認(rèn)可教學(xué)模式，有較好的學(xué)習(xí)氛圍和交流氛圍。

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The Application of Digital Virtual 3D Visualization Technology Combined with Clinical Case Teaching in Orthopedic Clinical Teaching

ZHANG Yu （Department of Spinal Surgery，Yijishan Hospital，Wuhu，Anhui 241OOl，China）

ABSTRACTObjective To analyze the medical value of applying digital virtual three-dimensional visualization technologycombined with clinicalcase teaching inorthopedicclinicalteaching.MethodAtotal of8Oresidents who interned intheorthopedicsdepartmentofourhospitalfromJanuary2O23to December2O23 wereselectedastheresearch subjectsanddivided intoacontrol groupof 40cases receiving conventional teachingandanobservationgroupof 4Ocases receiving digitalvirtual three-dimensionalvisualization technologycombinedwithclinicalcaseteaching.Theteaching efects，theoreticalscores，andfinal operationscoresof thetwo groupsof residents beforeandafter teaching，as wellas their recognitionofthe teaching method，were compared.Result Before teaching，there was nostatistically significant difference in the observation indicators between the two groups of residents（ pgt;0.05 ）．However，after teaching，the coreabilityscores，MSSRLQself-studyabilityscores，andself-studyinterestscoresof theresidentsintheobservation groupwere higher，andtheir theoretical scoresandfinaloperation scores werealso higher.Atthesame time，theresidents intheobservation grouphadahigherrecognitionoftheteaching mode，andthediferences intheindicators were statistically significant（ plt;0.05 ）.Conclusion The application of digital virtual three-dimensional visualization technology combined with clinicalcase teaching inorthopedic clinical teachingcan increase the learning interestof residents，promote theimprovementoftheirself-studyabilities，maximize teaching outcomes，and cultivate medical talentswith high core competencies for clinical practice.Moreover，theresidents recognize the teaching method，creating agood leaming and communication atmosphere.

KEYWORDSdigital virtual three-dimensional visualization technology；clinical case teaching；orthopedic clinical teaching；orthopedics；medical students

（責(zé)任編輯 寧梵西）