虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的前列腺教學(xué)模型在教學(xué)培訓(xùn)中的應(yīng)用

郝曉偉 夏新澤 賴(lài)文輝 吳洋洋 呂凱凱 黃帥 羅振軍 袁清 *

1 解放軍醫(yī)學(xué)院，北京 100853

2 中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第三醫(yī)學(xué)中心泌尿外科醫(yī)學(xué)部，北京 100039

3 山西醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，太原，030001

4 河北北方學(xué)院研究生學(xué)院，張家口 075000

5 濰坊醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院 ，濰坊261053

泌尿外科是外科學(xué)的重要學(xué)科之一，常見(jiàn)疾病有泌尿系結(jié)石、良性前列腺增生（benign prostatic hyperplasia，BPH）、膀胱腫瘤等［1］。臨床教學(xué)中需對(duì)腎上腺、腎臟、輸尿管、膀胱、前列腺、尿道及男性生殖系統(tǒng)進(jìn)行生理功能和解剖位置的講解，內(nèi)容繁多且復(fù)雜。傳統(tǒng)泌尿外科教學(xué)活動(dòng)中使用的板書(shū)、解剖圖譜、人體模型和手術(shù)觀摩等方法，缺乏逼真的立體感和交互性，教學(xué)效果不佳，學(xué)生較難通過(guò)以上方法全面掌握泌尿系統(tǒng)和男性生殖系統(tǒng)相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)，無(wú)法達(dá)到較好的教學(xué)目的。如何運(yùn)用新技術(shù)改進(jìn)現(xiàn)有教學(xué)模式，使學(xué)生快速掌握泌尿系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)是臨床教學(xué)上的重要課題之一。虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，VR）技術(shù)的出現(xiàn)為解剖教學(xué)及手術(shù)培訓(xùn)提供了一個(gè)潛力巨大的教學(xué)工具。

VR 技術(shù)可以利用計(jì)算機(jī)將人體影像學(xué)資料加以融合，構(gòu)建人體三維解剖模型，為學(xué)生提供一個(gè)直觀、形象、逼真、可重復(fù)操作的虛擬現(xiàn)實(shí)解剖環(huán)境，極大地提高了解剖教學(xué)的直觀性，可讓學(xué)生更準(zhǔn)確牢靠地掌握前列腺解剖結(jié)構(gòu)和生理功能。BPH 是導(dǎo)致老年男性下尿路癥狀（1ower urinary tract symptoms，LUTS）的常見(jiàn)原因，發(fā)病率隨年齡增加而升高。藥物和手術(shù)是BPH 常用的治療方式，針對(duì)藥物無(wú)法控制癥狀的BPH 患者，手術(shù)治療是緩解下尿路癥狀的有效方法，隨著激光技術(shù)的飛速發(fā)展，前列腺剜除術(shù)（enucleation of prostate）因出血量少、組織剜除徹底、止血效果好、術(shù)后恢復(fù)快等優(yōu)勢(shì)而廣泛推廣應(yīng)用［2］。我們?cè)趯?shí)際教學(xué)中，應(yīng)用VR 技術(shù)構(gòu)建膀胱、前列腺、尿道三維模型，對(duì)我院泌尿外科在讀碩士研究生和規(guī)培生進(jìn)行前列腺解剖結(jié)構(gòu)和前列腺剜除術(shù)過(guò)程教學(xué)，現(xiàn)將教學(xué)結(jié)果做如下匯報(bào)。

1 資料與方法

1.1 VR 技術(shù)構(gòu)建的前列腺教學(xué)模型

與VR 技術(shù)相關(guān)的科技信息公司合作，基于構(gòu)建的膀胱、前列腺、尿道三維解剖模型（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“三維解剖模型”），以及經(jīng)尿道前列腺剜除術(shù)的體驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄒ韵潞?jiǎn)稱(chēng)為“三維體驗(yàn)?zāi)Ｐ汀保?，?duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。

1.2 研究對(duì)象

入選2021 年1 月至2022 年7 月在我院泌尿外科輪轉(zhuǎn)的在讀碩士研究生和規(guī)培生為研究對(duì)象，采用隨機(jī)對(duì)照的方法，將40 名學(xué)生按1：1 的比例，分為對(duì)照組和觀察組，每組20 名。入選標(biāo)準(zhǔn)：⑴本科學(xué)歷的規(guī)培生或在該院泌尿外科輪轉(zhuǎn)的在讀碩士研究生；⑵年齡≤30 周歲；⑶無(wú)獨(dú)立完成經(jīng)尿道前列腺手術(shù)的經(jīng)驗(yàn)；⑷無(wú)類(lèi)似項(xiàng)目培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)。研究過(guò)程中共篩選51 人，4 人因?qū)W歷被排除，3 人因年齡被排除，2 人因具有獨(dú)立完成經(jīng)尿道前列腺手術(shù)的經(jīng)驗(yàn)被排除，2 人因年齡超過(guò)30 周歲被排除。

1.3 研究方法

1.3.1 對(duì)照組 對(duì)照組學(xué)生采用“板書(shū)+臨床觀摩”模式。⑴使用現(xiàn)有教學(xué)幻燈片（PPT）和教學(xué)模具，為學(xué)生講授關(guān)于前列腺解剖結(jié)構(gòu)和生理功能的相關(guān)學(xué)習(xí)；⑵手術(shù)室現(xiàn)場(chǎng)觀摩經(jīng)尿道前列腺剜除術(shù)，由帶教老師進(jìn)行演示和講解，要求學(xué)生進(jìn)行兩臺(tái)完整手術(shù)的觀摩。

1.3.2 觀察組 觀察組學(xué)生采用“三維解剖模型聯(lián)合板書(shū)+臨床觀摩+三維體驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?xùn)練”模式。⑴使用三維解剖模型結(jié)合教學(xué)PPT，為學(xué)生講授關(guān)于前列腺解剖結(jié)構(gòu)和生理功能的相關(guān)學(xué)習(xí)；⑵手術(shù)室現(xiàn)場(chǎng)觀摩經(jīng)尿道前列腺剜除術(shù)，由帶教老師進(jìn)行演示和講解，要求學(xué)生進(jìn)行兩臺(tái)完整手術(shù)的觀摩；⑶使用三維體驗(yàn)?zāi)Ｐ?，由帶教老師進(jìn)行演示和講解，然后每位學(xué)生在此模型中進(jìn)行所有手術(shù)動(dòng)作的操作體驗(yàn)。

1.4 評(píng)價(jià)方法

⑴培訓(xùn)開(kāi)始前，對(duì)兩組學(xué)生進(jìn)行理論專(zhuān)業(yè)知識(shí)摸底。培訓(xùn)結(jié)束后，對(duì)兩組學(xué)生進(jìn)行理論專(zhuān)業(yè)知識(shí)的考核，采用百分制，內(nèi)容包括膀胱、前列腺、尿道的解剖結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生理功能以及經(jīng)尿道前列腺剜除術(shù)的手術(shù)操作要點(diǎn)、解剖標(biāo)志等。⑵對(duì)兩組學(xué)生進(jìn)行手術(shù)操作的考核，采用百分制，內(nèi)容包括器械使用熟練度、操作時(shí)間、剜除完整性。⑶使用自制評(píng)分問(wèn)卷進(jìn)行教學(xué)滿意度的調(diào)查，采用百分制，內(nèi)容包括教學(xué)后對(duì)于教學(xué)方式是否滿意，是否對(duì)前列腺增生相關(guān)理論知識(shí)掌握更牢固，是否較好地了解手術(shù)操作以及注意事項(xiàng)等。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS22.0 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。計(jì)量資料符合正態(tài)分布用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間比較采用t 檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料用例數(shù)（百分率）表示，組間比較用χ2檢驗(yàn)。

P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組學(xué)生一般情況比較

兩組學(xué)生年齡、性別、學(xué)歷相比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具有可比性，見(jiàn)表1。

表1 兩組學(xué)生基本信息比較 （n=20）

2.2 兩組學(xué)生理論知識(shí)成績(jī)比較

經(jīng)過(guò)不同方法教學(xué)后，觀察組學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度顯著優(yōu)于對(duì)照組，兩組結(jié)果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），見(jiàn)表2。

表2 兩組學(xué)生理論知識(shí)成績(jī)比較 （n=20，x ±s，分）

2.3 兩組學(xué)生手術(shù)操作成績(jī)和教學(xué)滿意度比較

經(jīng)過(guò)不同方法教學(xué)后，觀察組學(xué)生對(duì)手術(shù)操作的掌握程度和教學(xué)滿意度顯著優(yōu)于對(duì)照組，兩組結(jié)果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），見(jiàn)表3.

表3 兩組學(xué)生手術(shù)操作成績(jī)和教學(xué)滿意度比較 （n=20，x ±s，分）

3 討論

VR 技術(shù)利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，通過(guò)對(duì)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等感官的模擬，讓使用者身臨其境，具有沉浸性、交互性、自主性等優(yōu)勢(shì)，虛擬仿真學(xué)習(xí)環(huán)境，為求學(xué)者提供生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，親身經(jīng)歷的“自主學(xué)習(xí)”環(huán)境比傳統(tǒng)的說(shuō)教學(xué)習(xí)方式更有說(shuō)服力［3］。有調(diào)查顯示，超過(guò)6 成的受訪人群認(rèn)為VR 具有定位準(zhǔn)確、克服傳統(tǒng)盲點(diǎn)問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)有效緩解學(xué)習(xí)人員的心理壓力［4］。臨床醫(yī)學(xué)的學(xué)習(xí)由于其對(duì)實(shí)踐操作具有極高要求，VR 技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用很大程度的解決了臨床教學(xué)工作中的放手學(xué)員操作與減少病患痛苦的矛盾問(wèn)題，目前VR 在口腔醫(yī)學(xué)［5］、中西醫(yī)結(jié)合［6］、護(hù)理學(xué)［7］、藥學(xué)［8，9］、解剖學(xué)［10］、骨科學(xué)［11］、婦產(chǎn)科學(xué)［12］、神經(jīng)外科學(xué)［13］、心血管?。?4］、眼科學(xué)［15］、康復(fù)醫(yī)學(xué)［16］、急診醫(yī)學(xué)［17］、麻醉學(xué)［18］、影像學(xué)［19］等學(xué)科教學(xué)中廣泛應(yīng)用。

黃海鵬等［20］對(duì)于VR 在泌尿外科領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了綜合分析，宮再興教授對(duì)VR 在泌尿外科教學(xué)進(jìn)行了多維度的評(píng)價(jià)［21］。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，泌尿外科手術(shù)方式逐漸從開(kāi)放手術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楦骨荤R和自然腔鏡手術(shù)，手術(shù)方法朝著微創(chuàng)化和精細(xì)化的方向發(fā)展［22］，更微創(chuàng)和更精細(xì)的手術(shù)要求醫(yī)師需對(duì)泌尿系統(tǒng)的解剖結(jié)構(gòu)和生理功能理解得更深刻，理論基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)。由于手術(shù)視野的限制，通常僅術(shù)者可直接體驗(yàn)、觀察術(shù)中操作過(guò)程［23］。初學(xué)者難以將鏡下視野與操作體驗(yàn)相結(jié)合，手術(shù)學(xué)習(xí)周期長(zhǎng)，操作風(fēng)險(xiǎn)高［24］。傳統(tǒng)教學(xué)方式無(wú)法直觀地將泌尿系統(tǒng)的解剖結(jié)構(gòu)展現(xiàn)在學(xué)生面前，因此我們探索利用VR 技術(shù)構(gòu)建三維解剖模型，允許學(xué)生全面了解膀胱、前列腺、尿道表面和深面的解剖結(jié)構(gòu)，且可對(duì)解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從不同角度觀察泌尿系統(tǒng)解剖結(jié)構(gòu)，有助于學(xué)生構(gòu)建人體復(fù)雜結(jié)構(gòu)的立體圖，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)效果。另外利用VR 技術(shù)構(gòu)建的經(jīng)尿道前列腺剜除術(shù)的體驗(yàn)?zāi)Ｐ停梢宰寣W(xué)生初步了解經(jīng)尿道前列腺剜除術(shù)的過(guò)程以及體驗(yàn)手術(shù)操作動(dòng)作，為后期該術(shù)式的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。但也有不足之處，如觸覺(jué)反饋欠佳，操作中缺乏溝通、人文關(guān)懷等。

本研究探討了VR 技術(shù)對(duì)泌尿外科碩士研究生和規(guī)培生掌握前列腺解剖結(jié)構(gòu)及經(jīng)尿道前列腺剜除術(shù)過(guò)程的教學(xué)中的應(yīng)用效果，結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)不同方法教學(xué)后，觀察組學(xué)生對(duì)理論知識(shí)和手術(shù)操作的掌握程度、對(duì)教學(xué)滿意度顯著優(yōu)于對(duì)照組，表明VR 技術(shù)構(gòu)建的前列腺教學(xué)模型的應(yīng)用，不僅可使初學(xué)者重復(fù)、直觀地觀察前列腺與膀胱、尿道的相對(duì)解剖結(jié)構(gòu)，理解結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的生理功能，更容易掌握經(jīng)尿道前列腺剜除術(shù)的過(guò)程及操作要點(diǎn)，更深刻地理解理論知識(shí)，從而達(dá)到滿意的教學(xué)效果。同時(shí)，避免了教學(xué)過(guò)程中初學(xué)者操作不熟練造成患者損傷的風(fēng)險(xiǎn)，縮短了教學(xué)培訓(xùn)周期，有利于前列腺剜除術(shù)的進(jìn)一步推廣。