三維虛擬全息投影技術(shù)在神經(jīng)阻滯教學(xué)中的應(yīng)用*

陳 漁，張新宇，李 捷，蔣昌茂，王圣釗，遲明艷，陸 巍1，△

(1.貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院疼痛科，貴州 貴陽(yáng) 550004；2.貴州醫(yī)科大學(xué)麻醉學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550004；3.貴州醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550004；4.貴州醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550004)

神經(jīng)阻滯源自麻醉學(xué)區(qū)域神經(jīng)阻滯技術(shù)，是指將局部麻醉藥注入神經(jīng)周?chē)?，使其傳?dǎo)功能暫時(shí)阻斷，以暫時(shí)或長(zhǎng)期解除患者的急、慢性疼痛[1]。目前，神經(jīng)阻滯已成為臨床鎮(zhèn)痛的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，除了提高恢復(fù)質(zhì)量外，有效的鎮(zhèn)痛還可減少應(yīng)激反應(yīng)，改善患者失眠、焦慮、恐懼、憂(yōu)郁等不良情緒，可為手術(shù)患者提供術(shù)中及術(shù)后鎮(zhèn)痛，加速患者康復(fù)[2-4]。神經(jīng)阻滯是疼痛及麻醉科醫(yī)生必須熟練掌握的一項(xiàng)臨床基本技能，其實(shí)踐操作性極強(qiáng)，既需要掌握扎實(shí)的理論知識(shí)，又需要熟悉多項(xiàng)神經(jīng)阻滯、局部注射及微創(chuàng)手術(shù)等操作技術(shù)[5]。在多年臨床帶教經(jīng)驗(yàn)及學(xué)生反饋中，發(fā)現(xiàn)目前以二維解剖說(shuō)教為主的傳統(tǒng)神經(jīng)阻滯教學(xué)方式存在以下不足：(1)神經(jīng)相關(guān)知識(shí)復(fù)雜抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性差；(2)學(xué)生很難形成三維(3D)空間解剖的概念；(3)體表定位的介紹不夠形象。

3D虛擬全息投影技術(shù)起源于佩珀?duì)柣孟?，?guó)內(nèi)對(duì)于全息投影技術(shù)應(yīng)用的研究是在2015年之后開(kāi)始出現(xiàn)的。有學(xué)者主張將全息投影技術(shù)運(yùn)用在教育教學(xué)領(lǐng)域，因?yàn)?D虛擬全息投影技術(shù)具備沉浸性、裸眼性、交互性、高度適應(yīng)性的特點(diǎn)，適用于需要學(xué)生具備較強(qiáng)的空間想象力和需要情景模擬教學(xué)進(jìn)行互動(dòng)的課程，其能增加課堂的互動(dòng)，使得枯燥乏味的知識(shí)更加形象立體，激發(fā)學(xué)生興趣[6-9]。

因此，本研究基于傳統(tǒng)神經(jīng)阻滯教學(xué)的不足之處，通過(guò)引入具有平移旋轉(zhuǎn)、視圖清晰特點(diǎn)的3D虛擬全息投影技術(shù)，將不同的神經(jīng)解剖、穿刺操作進(jìn)行立體演示及數(shù)字化處理，探索3D虛擬全息投影技術(shù)在神經(jīng)阻滯教學(xué)中的應(yīng)用效果。

1 資料與方法

1.1一般資料 選擇貴州醫(yī)科大學(xué)2018年9月入學(xué)的麻醉專(zhuān)業(yè)學(xué)生共108名為研究對(duì)象，采用隨機(jī)、對(duì)照、單盲的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則將其隨機(jī)分為研究組和對(duì)照組，每組54名。2組學(xué)生之前均未接受過(guò)神經(jīng)阻滯的學(xué)習(xí)，且2組授課教師相同，2組學(xué)生在年齡、性別、入學(xué)考試成績(jī)等方面比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2方法

1.2.1教學(xué)方法

1.2.1.1對(duì)照組 采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，以PPT講解理論、解剖圖譜輔助的方式進(jìn)行教學(xué)。使用的教材為國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)“十三五”規(guī)劃教材《疼痛診療學(xué)》第四版，授課內(nèi)容為第五章神經(jīng)阻滯內(nèi)容。

1.2.1.2研究組 采用3D虛擬全息投影技術(shù)進(jìn)行神經(jīng)阻滯的教學(xué)。帶教教師利用3D虛擬全息投影技術(shù)，一邊進(jìn)行投影展示，一邊進(jìn)行神經(jīng)阻滯應(yīng)用解剖、注意事項(xiàng)的講解和操作技術(shù)的教學(xué)。利用3D虛擬技術(shù)所具有的立體、直觀、新穎的特點(diǎn)，將包括骨骼、韌帶、神經(jīng)、血管、肌肉等不同的解剖部位和神經(jīng)阻滯穿刺操作進(jìn)行立體可視化的教學(xué)展示。此外，還通過(guò)3D虛擬全息投影技術(shù)將神經(jīng)阻滯常用的體表定位標(biāo)志、神經(jīng)分布情況進(jìn)行直觀展示，有助于學(xué)生更好地掌握神經(jīng)阻滯要點(diǎn)。

1.2.2觀察指標(biāo) 授課結(jié)束后對(duì)研究組、對(duì)照組使用同一考試題進(jìn)行測(cè)試。主要考查神經(jīng)阻滯相關(guān)解剖知識(shí)、操作方法等方面的熟悉度；采用主觀問(wèn)卷調(diào)查的方式，課后對(duì)研究組和對(duì)照組進(jìn)行學(xué)習(xí)效果問(wèn)卷調(diào)查，并單獨(dú)對(duì)研究組進(jìn)行學(xué)習(xí)滿(mǎn)意度評(píng)價(jià)的問(wèn)卷調(diào)查。學(xué)習(xí)效果問(wèn)卷設(shè)置10個(gè)分量表：1分表示不滿(mǎn)意，10分表示非常滿(mǎn)意，問(wèn)卷共發(fā)放108份，回收有效問(wèn)卷108份，有效回收率為100%；學(xué)習(xí)滿(mǎn)意度評(píng)價(jià)問(wèn)卷設(shè)置5個(gè)等級(jí)(完全同意、比較同意、一般同意、一般不同意、完全不同意)，問(wèn)卷共發(fā)放54份，回收有效問(wèn)卷54份，有效回收率為100%。

2 結(jié) 果

2.12組理論考核成績(jī)比較 研究組理論考核成績(jī)?yōu)?69.50±22.19)分，明顯高于對(duì)照組的(47.41±18.50)分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)圖1。

注：與對(duì)照組比較，t=5.615,aP<0.05。

2.22組學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)結(jié)果比較 研究組在“體表標(biāo)志辨識(shí)能力”“局部解剖空間構(gòu)想能力”“神經(jīng)穿刺方向與深度把握能力”方面的學(xué)習(xí)效果顯著優(yōu)于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表1。

表1 2組學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)結(jié)果比較分)

2.3研究組學(xué)生對(duì)3D虛擬全息投影技術(shù)在神經(jīng)阻滯教學(xué)中的應(yīng)用評(píng)價(jià)情況 90.74%的學(xué)生認(rèn)為3D虛擬全息投影技術(shù)在神經(jīng)阻滯教學(xué)中的應(yīng)用有助于與臨床無(wú)縫對(duì)接，90.74%的學(xué)生認(rèn)為3D虛擬全息投影技術(shù)在神經(jīng)阻滯教學(xué)中的應(yīng)用有助于提高學(xué)習(xí)興趣；90.74%的學(xué)生認(rèn)為3D虛擬全息投影技術(shù)在神經(jīng)阻滯教學(xué)中的應(yīng)用有助于提升學(xué)習(xí)效率；92.59%的學(xué)生認(rèn)為3D虛擬全息投影技術(shù)在神經(jīng)阻滯教學(xué)中的應(yīng)用可提高課堂氛圍；90.74%的學(xué)生認(rèn)為3D虛擬全息投影技術(shù)在神經(jīng)阻滯教學(xué)中的應(yīng)用有助于提高實(shí)踐操作能力；96.30%的學(xué)生希望推廣此教學(xué)方式。見(jiàn)表2。

表2 研究組學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)滿(mǎn)意度的評(píng)價(jià)結(jié)果[n(%)，n=54]

3 討 論

3.1傳統(tǒng)神經(jīng)阻滯教學(xué)缺點(diǎn) 在傳統(tǒng)的神經(jīng)阻滯教學(xué)模式中，教師常運(yùn)用標(biāo)本、模型、掛圖、PPT 方式進(jìn)行平面的教學(xué)演示。但是，由于相關(guān)神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)容抽象，學(xué)生對(duì)所要學(xué)習(xí)的神經(jīng)走行分布及其與體表定位標(biāo)志的關(guān)系難以清晰掌握，臨床操作時(shí)仍然不知進(jìn)針的位置、方向及深度，對(duì)于穿刺針在皮下走向路徑理解不強(qiáng)[10-11]。在實(shí)際操作中可能會(huì)出現(xiàn)誤傷神經(jīng)，局部麻醉藥入血，阻滯效果不理想等情況[12-13]。這種先理論教授后臨床實(shí)踐的“灌輸式”教學(xué)方法，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效率低下，積極性差。如何提高學(xué)生的參與積極性，使學(xué)生快速簡(jiǎn)易地掌握神經(jīng)阻滯的要點(diǎn)，一直是神經(jīng)阻滯教學(xué)中的難題。

3.23D虛擬全息投影技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用 3D虛擬全息投影技術(shù)具有裸眼臨場(chǎng)、深度感知、現(xiàn)實(shí)觀感模擬的特性，可給人以接近實(shí)物的體驗(yàn)感[14]。近年來(lái)，隨著3D虛擬全息投影技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用成本的降低，3D虛擬全息投影技術(shù)與課堂相結(jié)合的可視化教學(xué)方式成為可能。不斷有學(xué)者在探索其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，包括3D全息投影教輔設(shè)備的研制和3D全息投影技術(shù)與教學(xué)的結(jié)合[15-16]。有學(xué)者提出，3D全息投影有助于讓學(xué)生進(jìn)行沉浸式學(xué)習(xí)，通過(guò)參與、互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生求知欲、好奇心，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率[17]。吳婷婷等[18]研究顯示，3D全息投影技術(shù)能很好地將課堂情境與學(xué)生的生活情境相融合，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力；美國(guó)肯特州立大學(xué)LEE[19]的研究發(fā)現(xiàn)，3D全息投影可使學(xué)生提高專(zhuān)注力；麻省理工媒體實(shí)驗(yàn)室WALKER[20]認(rèn)為，全息技術(shù)可幫助學(xué)生通過(guò)探討知識(shí)的共性建立一種社會(huì)化紐帶。理論上，將3D虛擬全息投影技術(shù)與神經(jīng)阻滯的教學(xué)相結(jié)合，可把抽象難懂的神經(jīng)解剖知識(shí)、體表定位標(biāo)志、神經(jīng)阻滯穿刺進(jìn)針位置進(jìn)行可視化的立體展示，以前衛(wèi)的高科技吸引學(xué)生注意力，以精彩的內(nèi)容提高學(xué)生主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)枯燥冗長(zhǎng)的刻板神經(jīng)阻滯學(xué)習(xí)的課堂感受。

3.33D虛擬全息投影技術(shù)教學(xué)顯著提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果 本研究結(jié)果顯示，采用3D虛擬全息投影技術(shù)與神經(jīng)阻滯相結(jié)合的教學(xué)方式的研究組學(xué)生理論考核成績(jī)顯著高于對(duì)照組(P<0.05)；并且學(xué)習(xí)效果問(wèn)卷調(diào)查顯示，研究組在“體表標(biāo)志辨識(shí)能力”“局部解剖空間構(gòu)想能力”“神經(jīng)穿刺方向與深度把握能力”等方面顯著優(yōu)于對(duì)照組(P<0.05)。當(dāng)教師在進(jìn)行3D虛擬全息投影時(shí)，可把教科書(shū)上枯燥乏味的神經(jīng)解剖知識(shí)和穿刺方法以3D立體可互動(dòng)的方式為學(xué)生進(jìn)行展示，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生解剖結(jié)構(gòu)的空間想象能力，潛移默化地記住知識(shí)點(diǎn)。

3.43D虛擬全息投影技術(shù)教學(xué)提高了教學(xué)滿(mǎn)意度 運(yùn)用3D虛擬全息投影技術(shù)后，為學(xué)生帶來(lái)了較強(qiáng)的視覺(jué)震撼，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。本研究通過(guò)學(xué)習(xí)滿(mǎn)意度問(wèn)卷調(diào)查顯示，90.74%的學(xué)生認(rèn)為3D虛擬全息投影技術(shù)在神經(jīng)阻滯教學(xué)中的應(yīng)用有助于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)積極性；90.74%的學(xué)生認(rèn)為3D虛擬全息投影技術(shù)在神經(jīng)阻滯教學(xué)中的應(yīng)用有助于提升學(xué)習(xí)效率；92.59%的學(xué)生認(rèn)為3D虛擬全息投影技術(shù)在神經(jīng)阻滯教學(xué)中的應(yīng)用有助于提高課堂氛圍；96.30%的學(xué)生希望推廣這種新的神經(jīng)阻滯教學(xué)方式。將3D虛擬全息投影技術(shù)應(yīng)用在神經(jīng)阻滯教學(xué)中，可轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)神經(jīng)阻滯教學(xué)晦澀難懂、抽象枯燥的學(xué)生課堂感受，學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，課堂氛圍輕松愉悅，回答問(wèn)題的熱情不斷高漲，學(xué)習(xí)效果優(yōu)于對(duì)照組。

3.53D虛擬全息投影技術(shù)的局限性 本研究通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，1.85%的學(xué)生認(rèn)為3D虛擬全息投影技術(shù)在提高體表標(biāo)志辨識(shí)能力和提高局部解剖空間構(gòu)想能力方面沒(méi)有明顯幫助；3.70%的學(xué)生認(rèn)為3D虛擬全息投影技術(shù)對(duì)提高神經(jīng)穿刺方向與深度把握能力的效果不明顯；結(jié)合對(duì)學(xué)生的反饋調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，這可能是由于3D虛擬全息投影技術(shù)在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作能力方面的局限，其并沒(méi)有為學(xué)生提供理論學(xué)習(xí)與動(dòng)手實(shí)際操作相結(jié)合的反復(fù)練習(xí)，造成了學(xué)生在實(shí)際神經(jīng)穿刺時(shí)對(duì)于穿刺方向、深度把握和局部解剖空間構(gòu)想、體表標(biāo)志辨識(shí)等方面存在疑惑。

結(jié)合目前大多數(shù)醫(yī)學(xué)院校教師教育資源稀缺的現(xiàn)狀[21-22]，如何在實(shí)踐機(jī)會(huì)缺乏的現(xiàn)狀下提供給學(xué)生虛擬仿真的穿刺體驗(yàn)，提高學(xué)生在進(jìn)入臨床前的穿刺技術(shù)，探尋合適的3D虛擬全息投影技術(shù)與虛擬仿真技術(shù)結(jié)合的方法，將理論學(xué)習(xí)與反復(fù)練習(xí)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，對(duì)未來(lái)的醫(yī)學(xué)教育實(shí)踐具有重要的教學(xué)模式改革意義。

綜上所述，3D虛擬全息投影技術(shù)雖然在學(xué)生實(shí)踐神經(jīng)阻滯操作能力培養(yǎng)方面還有所欠缺，但其在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性、思辨能力、空間構(gòu)想方面等方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)方式，其在神經(jīng)阻滯教學(xué)中的應(yīng)用在一定程度上改善了傳統(tǒng)教學(xué)方式的弊端，為學(xué)生帶來(lái)了新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，值得進(jìn)一步推廣。