梁 晨，李 擴，牛 晨，魏 婷，高 珊，李瑞春，杜昌旺，郭世文

西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院：1.神經(jīng)外科；2.醫(yī)學(xué)影像科；3.眼科， 西安 710061

住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)是醫(yī)學(xué)教育的重要組成部分[1]，旨在通過規(guī)范化、系統(tǒng)化的培訓(xùn)，使醫(yī)學(xué)生成為具有良好的職業(yè)道德、扎實的醫(yī)學(xué)理論知識和臨床技能，以及能獨立、規(guī)范地承擔(dān)所學(xué)專業(yè)常見多發(fā)疾病診療工作的臨床醫(yī)師，對于醫(yī)學(xué)生畢業(yè)后臨床能力及整體醫(yī)療質(zhì)量的提升具有極為重要的意義[2]。相比其他學(xué)科，神經(jīng)外科由于其涉及病種的復(fù)雜性及診療手段的特殊性，對從業(yè)醫(yī)師的基礎(chǔ)理論水平及臨床操作技能有更高的要求[3]，也對神經(jīng)外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)教學(xué)提出了巨大挑戰(zhàn)?；趩栴}的學(xué)習(xí)(pro- blem-based learning，PBL)教學(xué)模式是近年來國內(nèi)逐步興起的一種全新的醫(yī)學(xué)教學(xué)模式，它以學(xué)生為主體，以問題為導(dǎo)向，相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，能更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，提高學(xué)生解決實際問題的能力[4]。隨著科技的發(fā)展，多模態(tài)影像融合(multi-mod- ality image fusion，MMIF)及增強現(xiàn)實(augmented rea- lity，AR)等新技術(shù)越來越多地被應(yīng)用于神經(jīng)外科臨床實踐，基于前期的臨床及教學(xué)實踐，筆者創(chuàng)新性地提出將MMIF及AR技術(shù)結(jié)合PBL教學(xué)模式應(yīng)用到神經(jīng)外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)中，旨在充分發(fā)揮不同技術(shù)的優(yōu)勢，探索更加有效的現(xiàn)代神經(jīng)外科教學(xué)模式，以提升神經(jīng)外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)臨床教學(xué)效果。

1 研究對象與方法

該研究選取2016年10月—2020年7月在西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科輪轉(zhuǎn)的神經(jīng)外科專業(yè)住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)學(xué)員40人，隨機分為試驗組和對照組，每組各20人。

1.2.1教學(xué)組織形式

①試驗組教師以臨床真實病例為基礎(chǔ)，通過MM- IF構(gòu)建病灶及周圍解剖結(jié)構(gòu)的可視化三維模型，直觀展現(xiàn)顱內(nèi)病變與周圍組織結(jié)構(gòu)(如血管、顱神經(jīng)、重要腦功能區(qū))之間的位置關(guān)系(如圖1A所示)，讓學(xué)員更好地理解顱內(nèi)病變引起的相應(yīng)癥狀、體征、解剖及病理學(xué)基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計相關(guān)問題。學(xué)員充分利用PBL教學(xué)的特點，以小組為單位圍繞問題采用各種渠道進行資料收集，開展獨立探索，在這一過程中掌握該疾病相關(guān)的解剖、病理及病理生理基礎(chǔ)知識以及診斷要點和治療原則。在訓(xùn)練學(xué)員解決有關(guān)手術(shù)方案規(guī)劃的問題上，教師將MMIF技術(shù)構(gòu)建的顱內(nèi)病灶可視化三維模型利用AR技術(shù)與患者頭部真實影像相融合(如圖1B所示)，使學(xué)員能夠更加直觀地觀察顱內(nèi)病變的位置、大小，并以此為依據(jù)查閱資料、規(guī)劃手術(shù)方案。在手術(shù)操作教學(xué)中，手術(shù)開始前教師根據(jù)手術(shù)的操作重點步驟及注意事項設(shè)計相關(guān)問題；術(shù)中教師利用AR技術(shù)將MMIF構(gòu)建的病灶圖像與術(shù)區(qū)真實影像融合(如圖1C所示)，學(xué)員作為助手全程參與手術(shù)，使學(xué)員在手術(shù)進程中能直觀地體會相應(yīng)手術(shù)入路的特點及手術(shù)操作技巧；術(shù)后學(xué)員以自身參與手術(shù)的體會結(jié)合查閱資料，通過小組討論解決相應(yīng)問題，提高手術(shù)操作能力。

圖1 MMIF+AR技術(shù)實現(xiàn)顱內(nèi)病灶可視化及體表精確定位

②對照組在教學(xué)過程的組織形式上與試驗組類似，采用標(biāo)準(zhǔn)的PBL教學(xué)流程，教師以真實病例為基礎(chǔ)提出臨床問題，但不提供可視化三維模型及增強現(xiàn)實影像融合，學(xué)員圍繞問題進行資料收集及討論。

1.2.2效果評價

該研究通過問卷調(diào)查、理論知識考核以及模擬手術(shù)方案規(guī)劃進行教學(xué)效果評估：①問卷調(diào)查采用無記名方式回答關(guān)于教學(xué)模式的問題，包括三個方面：是否有助于其激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、是否有助于訓(xùn)練臨床思維及提高解決實際臨床問題的能力、是否有助于提高手術(shù)方案規(guī)劃能力及手術(shù)操作能力。②理論知識考核針對臨床涉及的解剖、病理生理、診斷及治療設(shè)計題目，均為客觀題。按題型：單選題20個，每題3分，共60分；多選題10個，每題4分，共40分。按考核內(nèi)容：解剖相關(guān)題目為42分，病理生理相關(guān)題目為10分，診斷及治療相關(guān)題目為48分。滿分為100分。③模擬手術(shù)方案規(guī)劃要求學(xué)員在患者術(shù)前自行選擇手術(shù)入路并設(shè)計手術(shù)切口，教師對學(xué)員選擇的手術(shù)入路及設(shè)計的手術(shù)切口進行評分，分為優(yōu)秀(設(shè)計手術(shù)切口完全滿足手術(shù)要求)、良好(設(shè)計手術(shù)切口大致滿足手術(shù)要求)、一般(設(shè)計手術(shù)切口難以滿足手術(shù)要求)三等。

2 結(jié)果

試驗組20位學(xué)員中，男性17人(85%)，女性3人(15%)，平均年齡(24.7±1.30)歲；對照組20位學(xué)員中，男性19人(95%)，女性1人(5%)，平均年齡(24.9±0.97)歲。兩組學(xué)員性別(χ2=0.278，P=0.598)及年齡(t=-0.551，P=0.585)分布均無統(tǒng)計學(xué)差異。

試驗組有20位(100%)學(xué)員認(rèn)為MMIF及AR技術(shù)結(jié)合PBL有助于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，而對照組有15位(75%)學(xué)員認(rèn)為所在組的教學(xué)方法能夠激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，兩組比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.047)；試驗組有17位(85%)學(xué)員認(rèn)為MMIF及AR技術(shù)結(jié)合PBL教學(xué)模式有助于其訓(xùn)練臨床思維及提高解決實際臨床問題的能力，這一比例與對照組16位(80%)相當(dāng)，兩組的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=1.000)；試驗組有19位(95%)學(xué)生認(rèn)為MMIF及AR技術(shù)結(jié)合PBL教學(xué)模式對其提高手術(shù)方案規(guī)劃能力及手術(shù)操作能力具有很大幫助，而對照組僅有10位(50%)學(xué)員認(rèn)為所在組的訓(xùn)練方法在此方面有幫助，兩組的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=10.157，P=0.001)，如表1所示。

表1 兩組學(xué)員對不同教學(xué)模式教學(xué)效果評價的問卷調(diào)查結(jié)果

試驗組學(xué)員理論知識考核平均得分為(90.20±8.43)，對照組學(xué)員理論知識考核平均得分為(87.95±8.92)，兩組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=0.820，P=0.418)。

在模擬手術(shù)方案規(guī)劃評價中，試驗組有15位(75%)學(xué)員為優(yōu)秀，對照組有5位(25%)學(xué)員為優(yōu)秀，試驗組優(yōu)秀率明顯高于對照組，兩組的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=10.000，P=0.002)。

3 討論

傳統(tǒng)的神經(jīng)外科教學(xué)模式以教師口頭講述為主要教學(xué)手段，以專業(yè)書籍、仿真模型、手術(shù)錄像、大體標(biāo)本等為主要教學(xué)工具[5]。在這種教學(xué)模式下，學(xué)員在整個知識傳播體系中多處于被動接受的地位，難以調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，也不利于學(xué)員掌握學(xué)科前沿知識及培養(yǎng)解決實際問題能力[6]。在以問題為導(dǎo)向的PBL教學(xué)模式中，教師通過設(shè)計與臨床相關(guān)的一系列問題，引導(dǎo)學(xué)生通過資料收集、整理、討論的方式在解決問題的過程中逐步掌握相關(guān)知識要點，不僅能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，也能提升學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題的能力，是培養(yǎng)新世紀(jì)醫(yī)學(xué)科技人才的重要方法，對培養(yǎng)自我思考能力、自我實現(xiàn)能力和自我創(chuàng)新能力具有重要意義[7]。將PBL教學(xué)模式引入住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)臨床教學(xué)當(dāng)中，通過以問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)員自主學(xué)習(xí)、主動思考的能力，在解決問題的過程中掌握相關(guān)專業(yè)知識，能夠有效提升學(xué)員的學(xué)習(xí)效率；但是，由于神經(jīng)系統(tǒng)解剖及功能的復(fù)雜性，神經(jīng)系統(tǒng)疾病一直以來都是臨床教學(xué)的難點[8]。在教學(xué)實踐中我們發(fā)現(xiàn)，住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)學(xué)員接觸神經(jīng)外科專業(yè)時間尚短，難以短時間內(nèi)通過影像資料等二維信息在頭腦中形成對疾病的全面具體印象，因此影響規(guī)培學(xué)員在疾病的診斷、治療方案的選擇及規(guī)劃手術(shù)方案方面形成自己的見解，不利于學(xué)員臨床診療水平的提高；而傳統(tǒng)的PBL教學(xué)模式應(yīng)用于神經(jīng)外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)時，神經(jīng)解剖及疾病定性、定位診斷仍然是教學(xué)的“瓶頸”問題：因此，為了更好地滿足神經(jīng)外科專業(yè)住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)臨床教學(xué)的需求，傳統(tǒng)的PBL教學(xué)模式也需要進行一些針對性的改良。

MMIF技術(shù)是指通過將CT、CTA、MRI等多種模態(tài)的影像學(xué)檢查數(shù)據(jù)利用計算機技術(shù)進行數(shù)字化綜合處理，將不同組織結(jié)構(gòu)的圖像進行三維重建及重組融合，從而實現(xiàn)顱腦結(jié)構(gòu)的三維可視化，用來模擬正常的顱腦解剖以及手術(shù)入路，輔助醫(yī)學(xué)診斷及治療。AR技術(shù)被定義為由計算機生成的，將集成信息與現(xiàn)實環(huán)境相融合的實時交互系統(tǒng)。該技術(shù)可以將攝像頭采集的真實圖像與計算機生成的虛擬圖像實時地疊加到同一個畫面中，從而將真實世界中無法觀察到的結(jié)構(gòu)直觀地顯示出來，實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實的統(tǒng)一。以上兩種技術(shù)在解剖結(jié)構(gòu)的三維可視化、手術(shù)方式的選擇與手術(shù)路徑規(guī)劃等方面顯示出強大的優(yōu)勢，被越來越廣泛地運用于神經(jīng)外科臨床診治中[9-10]。在前期的研究中，我們利用MMIF及AR技術(shù)，實現(xiàn)了顱內(nèi)病灶的可視化精準(zhǔn)定位，相比傳統(tǒng)定位方法，病灶的定位精確度大幅提升[11]。有學(xué)者嘗試將MMIF技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床教學(xué)，收到了較為滿意的教學(xué)效果[12]。而將MM- IF+AR技術(shù)運用于神經(jīng)外科專業(yè)住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)PBL教學(xué)中，則是一次全新的嘗試。在MMIF+AR技術(shù)結(jié)合PBL教學(xué)模式中，教學(xué)的組織形式嚴(yán)格按照PBL教學(xué)規(guī)范進行，PBL教案的編寫、問題的設(shè)計、學(xué)員分組等均符合PBL教學(xué)要求。MMIF+AR技術(shù)的加入，實現(xiàn)了理論教學(xué)及實踐過程中大量涉及的神經(jīng)解剖概念的可視化，大大降低學(xué)員的學(xué)習(xí)難度，提升了學(xué)員的體驗感和對知識的接受程度，也能有效提高PBL教學(xué)的整體效果。該研究還發(fā)現(xiàn)，MMIF+AR技術(shù)結(jié)合PBL教學(xué)模式能顯著激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，尤其在提高學(xué)員手術(shù)方案規(guī)劃能力方面具有顯著的優(yōu)勢，這可能正是由于MMIF+AR技術(shù)解決了神經(jīng)解剖及疾病定性、定位診斷這一“瓶頸”問題而實現(xiàn)的。

綜上所述，MMIF+AR技術(shù)結(jié)合PBL教學(xué)模式在神經(jīng)外科專業(yè)住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)臨床教學(xué)中具有一定的優(yōu)勢，可作為一種有益探索，為神經(jīng)外科臨床教學(xué)改良提供新的思路。