虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)聯(lián)合SPOC在神經(jīng)外科臨床教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐*

嚴(yán) 峻,文 靜,黃乾榮,郭方舟,蔣 騫,凌國源,鄧 騰,莫立根△

(1.廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院神經(jīng)外科,廣西 南寧 530021;2.廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院風(fēng)濕免疫科,廣西 南寧 530021)

新型冠狀病毒肺炎流行發(fā)生期間,發(fā)展“線上教學(xué),停課不停學(xué)”是國家鼓勵(lì)的教學(xué)方式[1]?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”和“虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)”(VR)能快速融入線上教學(xué)[2],對(duì)神經(jīng)外科臨床教學(xué)質(zhì)量和操作技能的有效提升起到很好的促進(jìn)作用。2013年,由加州大學(xué)伯克利分校ARMANDO FOX教授提出的SPOC是對(duì)大規(guī)模在線開放課程MOOC的改進(jìn)和優(yōu)化,即小型專有網(wǎng)絡(luò)課程,其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在對(duì)選課人員的限制,更具針對(duì)性,有利于課程完成度和教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[3]。在神經(jīng)外科教學(xué)中應(yīng)用“SPOC+學(xué)習(xí)通”的混合教學(xué)模式[4],是本科教學(xué)改革的一次嘗試。隨著醫(yī)學(xué)新技術(shù)的發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)在神經(jīng)外科臨床實(shí)踐中得到了越來越多的應(yīng)用[5-6],作者在前期臨床和教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新性地提出將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與SPOC教學(xué)模式相結(jié)合,應(yīng)用于神經(jīng)外科本科教學(xué)中,旨在發(fā)揮不同技術(shù)的優(yōu)勢,探索更有效的現(xiàn)代神經(jīng)外科教學(xué)模式,從而促進(jìn)神經(jīng)外科本科教學(xué)效果的提高。

1 資料與方法

1.1一般資料 選擇選擇2021年9月至2022年7月240名臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生,在廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院《外科學(xué)》各論實(shí)習(xí),分為試驗(yàn)組和對(duì)照組,每組120人,試驗(yàn)組在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)聯(lián)合SPOC教學(xué)模式,對(duì)照組采用傳統(tǒng)教學(xué)法進(jìn)行臨床教學(xué),具體方案實(shí)施及評(píng)分由各組組長負(fù)責(zé)。

1.2方法

1.2.1研究方法 試驗(yàn)組采用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的SPOC教學(xué)模式,將120名學(xué)生分為20個(gè)學(xué)習(xí)小組,并由學(xué)生自由選出1名組長負(fù)責(zé)活動(dòng)的組織和日常管理。課程分為3個(gè)階段:課前準(zhǔn)備,內(nèi)化課堂知識(shí),拓展課后能力。授課前,教師按照教學(xué)大綱要求,在以往的病例中選擇相應(yīng)典型臨床案例,利用數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)構(gòu)建1∶1現(xiàn)實(shí)模型,進(jìn)行教學(xué),并設(shè)計(jì)相關(guān)討論題目,使臨床案例和教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)與難點(diǎn)相結(jié)合。第二階段,學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行問診、體檢,并提供相應(yīng)的診斷和處理意見,回答病例相關(guān)的問題。討論過程以學(xué)生為主導(dǎo),教師為引導(dǎo)。教師在第三階段進(jìn)行總結(jié),指出學(xué)生普遍存在的問題,并用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)講解疾病診斷方法和選擇治療方案的原因,詳細(xì)講解涉及知識(shí)點(diǎn)的難點(diǎn)。作者采用廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院神經(jīng)外科典型動(dòng)脈瘤患者影像資料作為虛擬現(xiàn)實(shí)模型的數(shù)據(jù)來源,依照動(dòng)脈瘤發(fā)生部位、動(dòng)脈瘤大小、瘤頸比分別入組,建立典型病例數(shù)據(jù)庫,采用標(biāo)準(zhǔn)化分組,格式為DICOM,通過MIMICS17.0軟件重建顱內(nèi)動(dòng)脈,導(dǎo)出格式為STL文件,選取各組典型病例,利用3D打印機(jī)(XYZPRINTING)打印顱內(nèi)血管模型。

對(duì)照組采用傳統(tǒng)教學(xué)方法[7]。即以教師講解為主的學(xué)習(xí)方法,按照課程大綱的要求對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行全面詳細(xì)的講解。

1.2.2效果評(píng)價(jià) 本學(xué)期末教研室將采取理論閉卷和臨床技能2種考核形式,各占50%的計(jì)分方法,對(duì)試驗(yàn)組和對(duì)照組進(jìn)行綜合考核;采取問卷形式對(duì)2種教學(xué)方法進(jìn)行滿意度測評(píng),測評(píng)內(nèi)容包括,學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)調(diào)查表:(1)理論大課內(nèi)容是否能較好地理解;(2)能不能喚起學(xué)習(xí)外科學(xué)的興趣;(3)自主學(xué)習(xí)能力能否得到鍛煉;(4)是否喜聞樂見的教學(xué)方式;(5)臨床效率能否提高;(6)對(duì)所學(xué)領(lǐng)域前沿知識(shí)的了解程度。學(xué)習(xí)策略調(diào)查表:(1)是否符合一般方法;(2)是否需要學(xué)習(xí)求助;(3)是否需要安排學(xué)習(xí)計(jì)劃;(4)是否有利于學(xué)習(xí)總結(jié);(5)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)如何;(6)學(xué)習(xí)管理。此次評(píng)估調(diào)查共發(fā)出120份,全部回復(fù)率為100%。

2 結(jié) 果

2.1一般資料 試驗(yàn)組120名學(xué)生,其中男生68名(占56.67%),女生52名(占43.33%)。對(duì)照組120名學(xué)生,其中男生65名(占54.17%),女生55名(占45.83%)。試驗(yàn)組入學(xué)成績62～95分,平均分為(87.60±8.25)分;對(duì)照組入學(xué)成績65～92分,平均分為(82.6±12.48)分;兩組在學(xué)習(xí)能力方面、年齡、性別、家庭籍貫、入學(xué)成績比較,差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 兩組研究對(duì)象一般資料比較

2.2期末考核成績結(jié)果 試驗(yàn)組學(xué)生的理論成績和技能成績均優(yōu)于對(duì)照組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 兩組學(xué)生外科學(xué)理論和臨床技能考試成績比較分)

2.3教學(xué)滿意度問卷調(diào)查結(jié)果 在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)方面,從理論和實(shí)習(xí)緊密度程度,喚起學(xué)習(xí)外科學(xué)的興趣,自主學(xué)習(xí)能力能否得到鍛煉,喜聞樂見的教學(xué)方式,臨床效率能否提高,對(duì)所學(xué)領(lǐng)域前沿知識(shí)的了解程度等子條目,試驗(yàn)組均優(yōu)于對(duì)照組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 兩組學(xué)生自主學(xué)習(xí)量表評(píng)分比較分)

在學(xué)習(xí)策略方面:試驗(yàn)組在學(xué)習(xí)總結(jié)方面與對(duì)照組比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);在其他子條目方面(一般方法、學(xué)習(xí)求助、學(xué)習(xí)計(jì)劃安排、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、學(xué)習(xí)管理),試驗(yàn)組均優(yōu)于對(duì)照組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表4。

表4 教學(xué)問卷調(diào)查結(jié)果效果評(píng)價(jià)-兩組學(xué)生學(xué)習(xí)策略量表評(píng)分比較分)

3 討 論

新型冠狀病毒感染的肺炎疫情期間,學(xué)校呼吁全校師生員工在做好防護(hù)保證健康的情況下,確?！巴Ｕn不停學(xué)不減效”[1]。本科教學(xué)是教學(xué)的重中之重,因此,發(fā)展“線上教學(xué),停課不停學(xué)”是國家鼓勵(lì)的教學(xué)方式,廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院在數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)指導(dǎo)手術(shù)的前提下,更進(jìn)一步將該技術(shù)應(yīng)用于本科臨床見習(xí)教學(xué)實(shí)踐中,其能快速融入SPOC線上教學(xué),有效地提高神經(jīng)外科臨床教學(xué)質(zhì)量及操作技能。本科醫(yī)學(xué)生經(jīng)過模型講解、要點(diǎn)傳授、親手操作等比例模型,從中體會(huì)手術(shù)的得與失,使之盡快掌握的技術(shù)要領(lǐng)[8]。本研究結(jié)果顯示,經(jīng)過新方法的訓(xùn)練,本科醫(yī)學(xué)生對(duì)腦血管病的解剖、支架植入等技術(shù)在短期內(nèi)就能達(dá)到熟悉程度。因此,將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)聯(lián)合神經(jīng)外科學(xué)SPOC的教學(xué)模式運(yùn)用于神經(jīng)外科本科臨床見習(xí)教學(xué)實(shí)踐中是切實(shí)可行且效果明顯的。目前,國內(nèi)較早在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的有楊治榮等[9],他們成功構(gòu)建了側(cè)腦室模型的數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),使學(xué)生對(duì)側(cè)腦室不規(guī)則的形態(tài)有了深刻認(rèn)識(shí)。李珍珠等[10]將數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)用于臨床顱內(nèi)動(dòng)脈瘤教學(xué)中,將數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)模型與傳統(tǒng)影像作對(duì)比,取得了較為滿意的成果,他們的結(jié)論認(rèn)為,數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)教學(xué)更利于提高臨床醫(yī)學(xué)生對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的理解,并可在臨床教學(xué)中加以推廣。侯洋等[11]采用數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)技術(shù),結(jié)合骨科臨床教學(xué),幫助學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi),通過建立骨骼三維立體模型、實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)方案及手術(shù)技巧的全面理解,掌握脊柱骨科疾病。

我國腦血管病發(fā)病率呈逐年上升趨勢,腦血管病往往以腦動(dòng)脈瘤和動(dòng)靜脈畸形為主,需要手術(shù)治療,由于顱內(nèi)血管走形的復(fù)雜性和多變性,術(shù)中一旦操作失誤,極易損傷腦部血管,輕者造成癱瘓,重者可導(dǎo)致患者腦梗死大面積發(fā)生或腦動(dòng)脈瘤破裂,直接導(dǎo)致患者死亡。所以,對(duì)神經(jīng)外科本科臨床見習(xí)醫(yī)學(xué)生的教育就變得非常重要[12]。

目前,神經(jīng)外科本科臨床見習(xí)教學(xué)和手術(shù)技能培訓(xùn)存在著很大的局限。傳統(tǒng)教學(xué)方法只能是對(duì)著解剖圖譜或者標(biāo)本講解各種手術(shù)技術(shù),而臨床實(shí)習(xí)中,年輕醫(yī)師只能經(jīng)過長時(shí)間的手術(shù)觀摩后,在經(jīng)驗(yàn)豐富的高級(jí)別醫(yī)師的指導(dǎo)下進(jìn)行手術(shù)操作,但是醫(yī)院要為患者負(fù)責(zé),不可能頻繁地讓低年資醫(yī)師進(jìn)行較為危險(xiǎn)的手術(shù)操作,以免對(duì)患者造成損傷。因此,在臨床教學(xué)中,年輕醫(yī)師很難理解手術(shù)方案,這限制了年輕醫(yī)師的成長。

利用計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)和磁共振成像(MRI)采集的原始數(shù)據(jù),經(jīng)過處理后的2D圖像可以轉(zhuǎn)換成3D圖像[13]。廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院的教師可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)聯(lián)合SPOC的教學(xué)模式為學(xué)生提供一個(gè)方便,直觀、體驗(yàn)感強(qiáng)的個(gè)性化學(xué)習(xí)平臺(tái),以高度逼真和精確的形式呈現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu),手持傳感器模擬手術(shù)刀解剖人體完整內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整個(gè)過程[14]。醫(yī)學(xué)生在傳統(tǒng)手術(shù)中無法獲得的寶貴經(jīng)驗(yàn)和財(cái)富,可以在虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)模式中實(shí)現(xiàn),讓醫(yī)學(xué)生直接在現(xiàn)實(shí)模擬平臺(tái)上進(jìn)行關(guān)鍵手術(shù),親身感受主刀的視野。這項(xiàng)技術(shù)能讓本科學(xué)生縮短培訓(xùn)時(shí)間,盡早更好地理解和掌握手術(shù)原理和相關(guān)手術(shù)技巧[15]。因此,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)聯(lián)合SPOC教學(xué)模式,能將體驗(yàn)感有效融入線上教學(xué),彌補(bǔ)了線上教學(xué)缺乏直觀性和體驗(yàn)感的不足,既符合國家目前鼓勵(lì)的教學(xué)模式,又能提高教學(xué)效果。

本研究中,雖然試驗(yàn)組的考試成績和問卷滿意度調(diào)查均高于對(duì)照組,但研究存在一定缺陷:一是所納入的研究樣本數(shù)量較少,存在采樣偏差的可能,需要進(jìn)一步在RCT研究中采用大樣本進(jìn)行核實(shí)。二是評(píng)估制度不夠健全,自行制定的問卷調(diào)查在科學(xué)性上有一定欠缺。以往的評(píng)價(jià)體系是通過期末考試+問卷調(diào)查為主,缺乏統(tǒng)一的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和大規(guī)模的問卷調(diào)查,因此,目前對(duì)于數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)體系尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

總之,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)聯(lián)合神經(jīng)外科學(xué)SPOC的教學(xué)模式能快速融入線上教學(xué),不再受時(shí)間和空間的限制,本教學(xué)研究表明,對(duì)神經(jīng)外科實(shí)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)聯(lián)合神經(jīng)外科學(xué)SPOC的教學(xué)模式后,本科醫(yī)學(xué)生能更好地掌握本科醫(yī)學(xué)知識(shí)并應(yīng)用于今后的臨床中。