智能模塊化教學(xué)與宮腔鏡?？漆t(yī)師培訓(xùn)學(xué)習(xí)曲線的相關(guān)性分析

謝秀英，薛 堯，張 欣，馬 崢，錢學(xué)明

(西安交通大學(xué)：1．第二附屬醫(yī)院，2．電信學(xué)部信通學(xué)院，陜西 西安 710032)

宮腔鏡技術(shù)在我國(guó)經(jīng)過20多年的臨床應(yīng)用，已發(fā)展成為常規(guī)診療項(xiàng)目，宮腔鏡檢查直觀、準(zhǔn)確，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)宮內(nèi)病變，就宮腔鏡檢查技術(shù)而言，通過門診學(xué)習(xí)容易掌握。宮腔鏡手術(shù)具有微創(chuàng)、高效、住院時(shí)間短、保留子宮、不影響卵巢功能等的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)和開腹手術(shù)、陰式手術(shù)、 腹腔鏡手術(shù)一起成為婦科手術(shù)的四大基本技能之一[1]。 現(xiàn)階段國(guó)家對(duì)基層?？漆t(yī)師的培養(yǎng)迫在眉睫，隨著宮腔鏡技術(shù)的普及，宮腔鏡手術(shù)的并發(fā)癥值得臨床醫(yī)生足夠引起重視，因?yàn)橐坏┌l(fā)生，可造成嚴(yán)重后果[2]。防范的關(guān)鍵核心是要對(duì)手術(shù)醫(yī)師進(jìn)行嚴(yán)格、規(guī)范、系統(tǒng)的培訓(xùn)。

模塊式教學(xué)即模塊式技能培訓(xùn)是以現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)為主，以技能培訓(xùn)為核心的一種教學(xué)模式。在教學(xué)過程中，不同模塊貫穿于教學(xué)的始終，每個(gè)模塊進(jìn)行細(xì)化，對(duì)婦科醫(yī)師進(jìn)行專項(xiàng)培訓(xùn)學(xué)習(xí)，對(duì)于學(xué)員學(xué)習(xí)過程進(jìn)行優(yōu)化，通過遞進(jìn)性、模塊化的流程，有目的、有內(nèi)容、有步驟、有組織地進(jìn)行教學(xué)?，F(xiàn)階段，隨著人工智能技術(shù)的應(yīng)用，在教學(xué)中通過智能模塊對(duì)醫(yī)師培養(yǎng)，旨在探討該教學(xué)方法對(duì)宮腔鏡技術(shù)專科人才培養(yǎng)的意義。

1 培訓(xùn)

1.1 培訓(xùn)對(duì)象

培訓(xùn)人員為學(xué)習(xí)宮腔鏡的進(jìn)修醫(yī)師及本院醫(yī)師，均為中級(jí)職稱及以上，有一定的婦科理論知識(shí)和臨床經(jīng)驗(yàn)，熟悉婦科的各種傳統(tǒng)手術(shù)，作為?？漆t(yī)師進(jìn)行宮腔鏡培訓(xùn)學(xué)習(xí)。培訓(xùn)醫(yī)師32名，兩組隨機(jī)分組，兩組工作時(shí)間、職稱、學(xué)歷均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.2 培訓(xùn)模式

宮腔疾病教學(xué)系統(tǒng)包括四個(gè)模塊：基礎(chǔ)理論知識(shí)學(xué)習(xí)，設(shè)備功能學(xué)習(xí)，宮腔鏡圖片識(shí)別，圖片答題測(cè)試分析?；A(chǔ)理論知識(shí)學(xué)習(xí)模塊功能，針對(duì)每個(gè)病例，教學(xué)系統(tǒng)提供一段專家給出的癥狀描述與診斷意見，學(xué)員結(jié)合癥狀描述與診斷意見，觀察宮腔鏡圖片。宮腔鏡圖片識(shí)別教學(xué)模塊是基于前述的智能宮腔疾病診斷算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)宮腔鏡圖片自動(dòng)智能識(shí)別診斷。學(xué)員可以通過該模塊學(xué)習(xí)海量的宮腔鏡檢查圖片，并進(jìn)行模擬診斷獲得與專家系統(tǒng)的結(jié)果比對(duì)。

1.3 考核方式

分兩組進(jìn)行：研究組采用智能階梯模塊訓(xùn)練，對(duì)照組采用現(xiàn)場(chǎng)宮腔鏡檢查室觀看學(xué)習(xí)，兩組均有帶教現(xiàn)場(chǎng)講解，經(jīng)過相同時(shí)間學(xué)習(xí)后兩組進(jìn)行考核，對(duì)考試成績(jī)，學(xué)習(xí)時(shí)間，掌握程度方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

研究組進(jìn)行4小時(shí)的人工智能模塊的學(xué)習(xí)，再進(jìn)行宮腔鏡室圖片識(shí)別診斷，對(duì)照組直接先去宮腔鏡室進(jìn)行4小時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)，再進(jìn)行宮腔鏡室圖片識(shí)別診斷。兩組通過閱讀同等數(shù)量的宮腔鏡圖片，對(duì)短期學(xué)習(xí)的閱片成績(jī)進(jìn)行總結(jié)。隨著學(xué)習(xí)時(shí)間的延長(zhǎng)，每次進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，最后進(jìn)行對(duì)比分析。

2 結(jié)果

通過對(duì)兩組不同訓(xùn)練學(xué)習(xí)的考核，獲得如下結(jié)果。

2.1 診斷符合率

兩組通過第一階段學(xué)習(xí)，進(jìn)行圖片識(shí)別。研究組對(duì)圖片識(shí)別判斷的準(zhǔn)確性為112/160(70.56%)，對(duì)照組59/160(36.88%)。研究組閱覽了海量的圖片，對(duì)各種宮腔鏡下異常圖像均有一定的感性認(rèn)識(shí)，因此進(jìn)入實(shí)際場(chǎng)景中后，診斷符合率明顯提高，差異有極顯著性，見表1。

表1 兩組識(shí)別圖片的準(zhǔn)確性率

2.2 學(xué)習(xí)曲線

兩組通過延長(zhǎng)培訓(xùn)時(shí)間，對(duì)不同時(shí)間段學(xué)習(xí)后，每次進(jìn)行考核，匯總考核成績(jī)，繪制學(xué)習(xí)曲線。橫軸(X)代表學(xué)習(xí)時(shí)間，豎軸(Y)代表識(shí)別圖片準(zhǔn)確性%，結(jié)果如下(見圖1)。

圖1 兩組學(xué)習(xí)曲線圖

從曲線來(lái)看，掌握識(shí)別相似數(shù)量的圖片，研究組學(xué)習(xí)8小時(shí)準(zhǔn)確性為84.38%。觀察組學(xué)習(xí)8小時(shí)準(zhǔn)確性僅38.75%，觀察組學(xué)習(xí)20小時(shí)準(zhǔn)確性達(dá)87.5%。識(shí)別相同數(shù)量的圖片研究組所用時(shí)間明顯縮短。

3 討論

3.1 相關(guān)模塊化及階梯式的教學(xué)研究

我國(guó)相關(guān)模塊化及階梯式的教學(xué)方式方面有很多的研究，有作者對(duì)學(xué)員通過技能模塊的培訓(xùn)后摸底考核中發(fā)現(xiàn)完全符合操作標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)員由20.8%提升93.8%，不僅如此，其熟練程度也有很大的提高[3]。有作者在臨床教學(xué)中針對(duì)專業(yè)手術(shù)的特點(diǎn)方面，例如其操作復(fù)雜,學(xué)習(xí)周期相對(duì)較長(zhǎng)等,對(duì)年輕醫(yī)師的基礎(chǔ)理論,模型訓(xùn)練,大體解剖及臨床觀摩4個(gè)方面進(jìn)行階梯式培訓(xùn), 也取得了良好的教學(xué)效果[4]。泌尿科醫(yī)師將階梯式培訓(xùn)模式應(yīng)用在輸尿管的軟鏡教學(xué)中，通過對(duì)照分析研究，該培訓(xùn)模式可以減少手術(shù)培訓(xùn)的時(shí)間，減少培訓(xùn)的例數(shù)，縮短首例手術(shù)完成的時(shí)間[5]。在學(xué)生的教學(xué)中也有作者通過開展創(chuàng)新人才“階梯式”培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐，在實(shí)際觀察中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力得到了顯著提高[6]。

3.2 宮腔鏡階梯式、模塊化培訓(xùn)模式的培訓(xùn)效果

宮腔鏡技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為婦科領(lǐng)域中必須掌握的技術(shù)，因?yàn)槭中g(shù)操作首先需要特殊的儀器與設(shè)備，其次手術(shù)醫(yī)生通過監(jiān)視屏幕二維圖像進(jìn)行操作，其安全和效果不僅與設(shè)備有關(guān)，更依賴于手術(shù)者的操作水平，因此對(duì)醫(yī)師的嚴(yán)格培訓(xùn)是非常必要的。

在臨床工作中，我們不斷在教學(xué)中積累經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于宮腔鏡醫(yī)師培養(yǎng)，通過20余年的努力與實(shí)踐，總結(jié)出一套適合臨床醫(yī)生的方法，在教學(xué)中，模塊化及階梯式始終貫穿其中，使臨床學(xué)員快速識(shí)別并熟悉宮腔鏡常用器械設(shè)備，掌握宮腔鏡主機(jī)監(jiān)視器、攝像系統(tǒng)、光源系統(tǒng)、膨?qū)m系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)圖文系統(tǒng)、宮腔鏡的檢查、宮腔鏡電切鏡及冷刀器械等設(shè)備。熟悉宮腔鏡檢查的適應(yīng)證和禁忌證。再進(jìn)行技能模塊的操作培訓(xùn)。

在早期教學(xué)中我們采用手把手的方式，在教學(xué)中使用不同模塊，即系統(tǒng)理論學(xué)習(xí)，宮腔鏡圖文報(bào)告，宮腔鏡檢查助手，宮腔鏡檢查術(shù)者等，模塊化教學(xué)融入其中，在臨床教學(xué)中取得很好的效果[7]。 臨床對(duì)宮腔鏡醫(yī)師的培養(yǎng)，宮腔鏡檢查下的診斷簡(jiǎn)單易學(xué)，而對(duì)于宮腔鏡下手術(shù)，大多數(shù)均為三、四級(jí)內(nèi)鏡手術(shù)，我們?cè)谂R床中也采用階梯化與模塊化教學(xué)，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的階梯式，漸進(jìn)性貫穿于多個(gè)模塊的每個(gè)模塊，對(duì)學(xué)習(xí)培訓(xùn)效果進(jìn)行評(píng)估，合格后方可進(jìn)入下一個(gè)模塊。所有模塊中理論講解始終貫穿其中。模塊化教學(xué)，在臨床已得到廣泛應(yīng)用和認(rèn)可。

3.3 人工智能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)影像一直是疾病診斷和治療中不可或缺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。近年來(lái)，圖像篩查是人工智能在輔助醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域中的最早應(yīng)用，是指將檢查圖像作為輸入，通過訓(xùn)練好的模型對(duì)其預(yù)測(cè)，輸出一個(gè)表示是否患某種疾病或嚴(yán)重程度分級(jí)的診斷變量。人工智能在醫(yī)學(xué)圖像上的應(yīng)用，主要是得益于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)的發(fā)展。在多個(gè)項(xiàng)目研究的基礎(chǔ)上[8-10]，CNN大幅度提升了圖像分類的準(zhǔn)確度。目前，CNN正逐漸成為醫(yī)學(xué)圖像檢查分類中的核心技術(shù)，其廣泛應(yīng)用于各醫(yī)學(xué)場(chǎng)景。

Xue等人在[11]中將CNN和壓縮感知技術(shù)整合，提出病理圖像中癌細(xì)胞有絲分裂檢測(cè)方法，自動(dòng)地識(shí)別癌細(xì)胞并統(tǒng)計(jì)其數(shù)目，計(jì)算免疫組化ki67指標(biāo)，為后續(xù)確定是否為乳腺癌患者采用輔助性化學(xué)治療快速提供病理參數(shù)。此外，Xue等人在[12]提出的基于位置編碼的密集環(huán)境中目標(biāo)識(shí)別方案，為密集場(chǎng)景中大量癌細(xì)胞高精度檢測(cè)提供了技術(shù)鋪墊。

3.4 人工智能模塊遞進(jìn)性培養(yǎng)模式

教學(xué)模式是人才培養(yǎng)模式的核心，人工智能模塊化培養(yǎng)模式，可以通過建立可循環(huán)的培訓(xùn)機(jī)制，對(duì)經(jīng)驗(yàn)豐富的專家掌握的知識(shí)，通過模塊按程序化的步驟，通過計(jì)算機(jī)對(duì)需要培養(yǎng)的目標(biāo)核心技術(shù)進(jìn)行分解，隨后對(duì)醫(yī)生進(jìn)行短時(shí)間快速?gòu)?qiáng)化集中學(xué)習(xí)，使其盡快掌握宮腔鏡的基礎(chǔ)理論知識(shí)、圖片識(shí)別，使其在開展臨床工作前量化指標(biāo)，熟練掌握后再進(jìn)入下一階段的手術(shù)操作，進(jìn)入下一階梯的臨床操作模塊化培訓(xùn)，從助手逐漸過渡為手術(shù)醫(yī)生。

臨床通過手把手操作，雖可以迅速掌握操作技巧，縮短學(xué)習(xí)曲線。但對(duì)于理論教學(xué)，需要教師足夠的代課時(shí)間，而且其重復(fù)性受到限制。特別是宮腔鏡圖像識(shí)別學(xué)習(xí)，隨機(jī)獲取各種宮腔疾病宮腔鏡下圖片的學(xué)習(xí)，需要較長(zhǎng)的學(xué)習(xí)周期，而通過人工智能系統(tǒng)，可以將大量有意義的診斷圖片通過模塊學(xué)習(xí)在最短時(shí)間達(dá)到掌握。提高學(xué)習(xí)效能，縮短學(xué)習(xí)曲線。