數(shù)字人應(yīng)用于“麻醉解剖實(shí)驗(yàn)”教學(xué)

王潤(rùn)景，劉 富

（廈門(mén)醫(yī)學(xué)院 解剖教研室，福建 廈門(mén) 361023）

麻醉解剖學(xué)是以麻醉學(xué)的角度研究人體局部結(jié)構(gòu)的學(xué)科，作為人體解剖學(xué)的分支，它側(cè)重于關(guān)注麻醉相關(guān)的局部解剖知識(shí)和基本技能［1］?！奥樽斫馄蕦W(xué)”課程每個(gè)章節(jié)內(nèi)，除了包含大量的局部解剖學(xué)知識(shí)外，還包括體表標(biāo)志和麻醉阻滯定位，麻醉解剖學(xué)相比于局部解剖學(xué)實(shí)踐性強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)課是學(xué)生將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成實(shí)踐、形成感性認(rèn)識(shí)的重要環(huán)節(jié)，所以對(duì)于整個(gè)課程而言至關(guān)重要。

傳統(tǒng)的“麻醉解剖實(shí)驗(yàn)”課程，教師一般先通過(guò)幻燈片講解，然后要求學(xué)生對(duì)標(biāo)本進(jìn)行解剖操作，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師進(jìn)行答疑，整個(gè)課堂學(xué)生缺乏主動(dòng)性和體驗(yàn)感。主要原因是在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，實(shí)驗(yàn)課分組后真正進(jìn)行解剖操作的一般是各組組長(zhǎng)，其他組員只能觀看，沒(méi)有做到人人參與。傳統(tǒng)的“麻醉解剖實(shí)驗(yàn)”課，教師講解后學(xué)生直接面對(duì)標(biāo)本進(jìn)行練習(xí)，缺乏一種過(guò)渡的機(jī)制，學(xué)生反饋解剖操作比較困難。而且傳統(tǒng)的解剖操作方式是在一具標(biāo)本的左右兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，整個(gè)標(biāo)本的結(jié)構(gòu)被破壞，不利于學(xué)生根據(jù)標(biāo)本左側(cè)和右側(cè)進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí)和阻滯穿刺練習(xí)。此外學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還缺乏隨時(shí)翻閱的“字典”，學(xué)生遇到困難后經(jīng)常猶豫不決，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)進(jìn)度緩慢。

傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段人才培養(yǎng)的需要，各個(gè)醫(yī)學(xué)院校對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行了積極探索。如雨課堂、反思日記、思維導(dǎo)圖等，將這些方法融入“麻醉解剖學(xué)”教學(xué)中［2-4］。我校將數(shù)字人融入了案例分析教學(xué)法，結(jié)合改良的解剖方式應(yīng)用于“麻醉解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)”，對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行了初步探索。該方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，取得了良好的效果。教學(xué)方法匯報(bào)如下。

一、對(duì)象與方法

（一）研究對(duì)象

我校以2021級(jí)麻醉專業(yè)兩個(gè)班級(jí)的學(xué)生為研究對(duì)象，其中1班30人，2班31人，一共61人。

（二）研究方法

通過(guò)隨機(jī)抽樣，1班為對(duì)照組，一共30人；2班為實(shí)驗(yàn)組，一共31人。實(shí)驗(yàn)組每間實(shí)驗(yàn)室配備4臺(tái)虛擬數(shù)字人，4具尸體標(biāo)本，4套解剖和穿刺器械；對(duì)照組配備4具尸體標(biāo)本，4套解剖和穿刺器械。

（三）授課方式

兩個(gè)班由同一位教師授課，教學(xué)進(jìn)度保持一致。根據(jù)學(xué)號(hào)將每個(gè)班的學(xué)生分為4個(gè)小組，每組7～8人。實(shí)驗(yàn)順序?yàn)轭^面部、頸部、胸部、腹部、盆部及會(huì)陰、上肢、下肢和脊柱區(qū)。下面以頭面部為例。對(duì)照組采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，即教師通過(guò)幻燈片講解后，學(xué)生對(duì)標(biāo)本的頭面進(jìn)行解剖操作，解剖過(guò)程中教師進(jìn)行答疑。實(shí)驗(yàn)組通過(guò)數(shù)字人虛擬平臺(tái)與改良的解剖操作方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教學(xué)過(guò)程主要分為兩個(gè)階段。

1.第一階段在每次實(shí)驗(yàn)課前。教師使用學(xué)習(xí)通通知學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)數(shù)字人虛擬平臺(tái)上特定部位的內(nèi)容，教師也可以在黑板上進(jìn)行板書(shū)，如學(xué)生需在平臺(tái)上對(duì)比面神經(jīng)和三叉神經(jīng)的分布及淺深關(guān)系，面動(dòng)、靜脈的走行；需要描述腮腺的位置和穿經(jīng)腮腺的結(jié)構(gòu)；需要分清顱頂?shù)膶哟谓Y(jié)構(gòu)。同時(shí)，學(xué)生可在數(shù)字人平臺(tái)上找出三叉神經(jīng)的終末支，如眶上神經(jīng)、眶下神經(jīng)、頦神經(jīng)等。教師將每個(gè)小組分成兩個(gè)小隊(duì)，每個(gè)小隊(duì)4人左右，在辨識(shí)過(guò)程中，組內(nèi)的兩個(gè)小隊(duì)之間可以相互匯報(bào)。

然后學(xué)生以組為單位進(jìn)行虛擬解剖操作，數(shù)字人平臺(tái)中融入案例分析，可以還原臨床場(chǎng)景。如頭面部的學(xué)習(xí)，在虛擬解剖操作前給出一個(gè)案例，案例中介紹了患者的基本信息、癥狀和體征，以及解決方案。學(xué)生根據(jù)界面提示點(diǎn)擊“開(kāi)始”，此時(shí)鼠標(biāo)如同手術(shù)刀，鼠標(biāo)單擊頭面部某個(gè)部位時(shí)，便會(huì)自動(dòng)去除淺層結(jié)構(gòu)，顯示深面結(jié)構(gòu)。虛擬數(shù)字人中的肌肉、血管、神經(jīng)等結(jié)構(gòu)都用不同顏色進(jìn)行了處理，相比大體標(biāo)本顏色灰暗，學(xué)生在虛擬解剖時(shí)更加得心應(yīng)手。這個(gè)過(guò)程對(duì)接下來(lái)的標(biāo)本解剖操作起到了很好的過(guò)渡作用。學(xué)生還可以選擇工具欄中的“結(jié)構(gòu)標(biāo)注”，對(duì)頭面部不熟悉的結(jié)構(gòu)名稱進(jìn)行辨識(shí)。教師可根據(jù)學(xué)生的操作情況，對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)展開(kāi)小組討論。

2.第二階段在實(shí)驗(yàn)課上。教師要求每組的兩個(gè)小隊(duì)分別站在一具標(biāo)本的左右兩側(cè)，用記號(hào)筆將標(biāo)本以正中線為界標(biāo)記為左右對(duì)稱的兩個(gè)部分。每組都配備有注射器、染料、皮尺、記號(hào)筆等。與傳統(tǒng)的麻醉解剖實(shí)驗(yàn)課不同，標(biāo)本的左側(cè)不進(jìn)行解剖操作，主要用于組內(nèi)成員模擬穿刺和體表定位練習(xí)，左右兩側(cè)的小隊(duì)按學(xué)號(hào)依次進(jìn)行操作。組員需要用記號(hào)筆標(biāo)記體表標(biāo)志，比如眶上切跡、眶下孔、頦孔、乳突等。模擬穿刺練習(xí)時(shí)教師同樣可以融入相關(guān)的臨床案例，比如針對(duì)眶上神經(jīng)阻滯操作，教師給出一個(gè)場(chǎng)景：女性，30歲，三天前佩戴護(hù)目鏡游泳，現(xiàn)兩側(cè)眶上區(qū)持續(xù)性疼痛、前額部偶發(fā)感覺(jué)異常，入院后診斷為眶上神經(jīng)壓迫，需要進(jìn)行眶上神經(jīng)阻滯。根據(jù)相關(guān)場(chǎng)景，組內(nèi)每個(gè)成員輪流完成穿刺操作并注入染料，體會(huì)穿刺手感。

右側(cè)的小隊(duì)配備有手術(shù)刀、鑷子，止血鉗等器械，主要任務(wù)是代表該組進(jìn)行標(biāo)本的層次解剖操作，驗(yàn)證左側(cè)小隊(duì)的穿刺是否成功。在右側(cè)小隊(duì)進(jìn)行標(biāo)本解剖前，教師一般先做皮膚的示范切口，最后讓學(xué)生完成接下來(lái)的層次解剖操作。需要注意的是，與傳統(tǒng)解剖方式不同，操作過(guò)程中切開(kāi)的皮膚應(yīng)該盡量保留，并與標(biāo)本左側(cè)進(jìn)行對(duì)比，便于體表定位的“再學(xué)習(xí)”。學(xué)生進(jìn)行解剖操作時(shí)，可參考第一階段在數(shù)字人平臺(tái)中的虛擬解剖過(guò)程。解剖過(guò)程一般由右側(cè)小隊(duì)中的兩位組員進(jìn)行，另外兩位組員進(jìn)行“指導(dǎo)”，若遇到問(wèn)題，負(fù)責(zé)“指導(dǎo)”的兩位組員需返回?cái)?shù)字人平臺(tái)中尋找答案，并在組內(nèi)討論。若問(wèn)題經(jīng)討論后仍未解決，每組將問(wèn)題記錄后統(tǒng)一上交，由教師進(jìn)行解答。

二、教學(xué)效果評(píng)價(jià)

教學(xué)效果評(píng)價(jià)包括問(wèn)卷調(diào)查和標(biāo)本考試，問(wèn)卷調(diào)查面對(duì)實(shí)驗(yàn)組，以不記名的方式收集學(xué)生對(duì)數(shù)字人平臺(tái)與標(biāo)本結(jié)合教學(xué)的滿意度。標(biāo)本考試面對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，教師選取20張拍攝的真實(shí)標(biāo)本圖片，制作成20道選擇題，每題下方有5個(gè)選項(xiàng)，學(xué)生每題選擇正確得5分，一共100分。

（一）問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果

問(wèn)卷調(diào)查針對(duì)實(shí)驗(yàn)組，實(shí)際發(fā)放問(wèn)卷31份，回收30份，回收率96.8%。調(diào)查結(jié)果顯示：83%的學(xué)生對(duì)數(shù)字人平臺(tái)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)注感興趣。96%的學(xué)生認(rèn)為虛擬平臺(tái)上的結(jié)構(gòu)比尸體標(biāo)本更容易辨識(shí)。93%的學(xué)生在尸體解剖操作過(guò)程中，若遇見(jiàn)困難，會(huì)在數(shù)字人虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中尋找答案。80%的學(xué)生認(rèn)為進(jìn)行數(shù)字人虛擬解剖操作，對(duì)培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力有幫助。86%的學(xué)生認(rèn)為在平臺(tái)上通過(guò)手動(dòng)分離進(jìn)行解剖操作可以鍛煉空間思維。96%的學(xué)生認(rèn)為數(shù)字人虛擬平臺(tái)可以彌補(bǔ)尸體標(biāo)本解剖操作過(guò)程中破壞性強(qiáng)這方面的不足。

（二）標(biāo)本考試結(jié)果

對(duì)照組平均分為76分，實(shí)驗(yàn)組平均分為88分，實(shí)驗(yàn)組高于對(duì)照組。對(duì)照組30人，實(shí)驗(yàn)組31人?？荚嚦煽?jī)?cè)?0～100分之間為優(yōu)秀，75～89之間為良好，60～74分之間為合格。兩個(gè)班的學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)都多于60分，對(duì)照組成績(jī)優(yōu)秀的學(xué)生有8人，占總?cè)藬?shù)的27%；良好的學(xué)生有7人，占總?cè)藬?shù)的23%；合格的學(xué)生有15人，占總?cè)藬?shù)的50%。實(shí)驗(yàn)組優(yōu)秀的學(xué)生有19人，占總?cè)藬?shù)的61%；良好的學(xué)生有9人，占總?cè)藬?shù)的29%；合格的學(xué)生有3人，占總?cè)藬?shù)的10%。實(shí)驗(yàn)組標(biāo)本考試成績(jī)的優(yōu)秀率明顯高于對(duì)照組。

三、討論

關(guān)于“麻醉解剖學(xué)”的教學(xué)研究，近年來(lái)不同院校進(jìn)行了積極探索。雨課堂是將復(fù)雜的信息技術(shù)與微信、PPT結(jié)合，有效地增強(qiáng)學(xué)生和教師的線上互動(dòng)。高校將該教學(xué)工具運(yùn)用于“麻醉解剖學(xué)”中，教師與學(xué)生注冊(cè)和登錄雨課堂，整個(gè)教學(xué)活動(dòng)都在雨課堂上進(jìn)行，包括學(xué)生的出勤考核、教師的提問(wèn)及答疑等，學(xué)生還可以發(fā)表彈幕的形式和教師交流，使整個(gè)課堂永不下線［2］。研究顯示，雨課堂應(yīng)用于“麻醉解剖學(xué)”教學(xué)提高了學(xué)生的理論成績(jī)，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。但是麻醉解剖學(xué)作為一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的形態(tài)學(xué)科，涵蓋大量體表定位的測(cè)量、體表投影的觀察等，若在實(shí)驗(yàn)課上使用雨課堂教學(xué)，學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)都在線上的互動(dòng)中，學(xué)生沒(méi)有時(shí)間將其轉(zhuǎn)化成實(shí)操，不利于實(shí)踐能力的培養(yǎng)。而數(shù)字人與改良的解剖方式結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，實(shí)驗(yàn)全程學(xué)生為主，教師為輔，整個(gè)過(guò)程以提高動(dòng)手能力為目的。

有學(xué)者使用反思教學(xué)法打破僵化的教學(xué)模式，將反思日記融入麻醉解剖教學(xué)［3］。學(xué)生課后對(duì)上節(jié)課掌握的內(nèi)容和未理解的內(nèi)容進(jìn)行反思、查找資料并解決未理解的內(nèi)容、記錄查找過(guò)程中遇到的困難，最后寫(xiě)成反思日記并上交。反思教學(xué)法是在下一次課上，教師對(duì)學(xué)生的反思日記進(jìn)行收集或講評(píng)，具有延遲性，可能影響當(dāng)天的教學(xué)進(jìn)度。每個(gè)學(xué)校麻醉解剖課程的理論和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)存在差異，對(duì)于理論或?qū)嶒?yàn)學(xué)時(shí)較少的院校，采用反思日記進(jìn)行教學(xué)并不適合。筆者將數(shù)字人與改良的解剖方式結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)課的后半段，各組組員通過(guò)查找數(shù)字人，在組內(nèi)對(duì)解剖遇到的困難進(jìn)行討論，和反思日記的教學(xué)方式相比，解決問(wèn)題更加注重時(shí)效性，而且有助于培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

還有學(xué)者將思維導(dǎo)圖應(yīng)用于“麻醉解剖學(xué)”教學(xué)中，主要方法是在每次課程結(jié)束后，學(xué)生以小組為單位，課下制作思維導(dǎo)圖［4］。這種方法圖文并茂，把各級(jí)主題的關(guān)系用相互隸屬以及相關(guān)的層級(jí)圖表現(xiàn)出來(lái)，將復(fù)雜的內(nèi)容簡(jiǎn)化，層次清晰，可以有效地鞏固大量的解剖學(xué)知識(shí)點(diǎn)。思維導(dǎo)圖適合對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的輪廓進(jìn)行勾畫(huà)，麻醉解剖學(xué)含有許多沒(méi)有隸屬關(guān)系或?qū)蛹?jí)關(guān)系的知識(shí)點(diǎn)，有些內(nèi)容比較零散，比如體表定位、體表投影，通過(guò)思維導(dǎo)圖很難將其完整地串聯(lián)在一起。這些體表投影和體表定位需要學(xué)生在尸體標(biāo)本上進(jìn)行實(shí)際測(cè)量和觸摸，將理論知識(shí)形成感性認(rèn)識(shí)。

數(shù)字人與改良的解剖方式結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，相比兩段式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，模擬阻滯穿刺和解剖操作分別在一個(gè)標(biāo)本的左右兩側(cè)進(jìn)行，而且與傳統(tǒng)的解剖方式不同，標(biāo)本一側(cè)不進(jìn)行解剖［5］。學(xué)生可在標(biāo)本未被解剖的一側(cè)反復(fù)穿刺練習(xí)，穿刺過(guò)程可以將標(biāo)本解剖的一側(cè)作為參考進(jìn)行“翻看”學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生對(duì)局部層次結(jié)構(gòu)的理解。兩段式實(shí)驗(yàn)教學(xué)將局部解剖過(guò)程與模擬穿刺分為不同學(xué)時(shí)，人為地將解剖與模擬穿刺分為兩個(gè)部分，在不同的時(shí)間段進(jìn)行授課，學(xué)生在進(jìn)行模擬穿刺時(shí)，局部解剖的知識(shí)可能大部分已經(jīng)遺忘。若學(xué)生先做完局部解剖，標(biāo)本的體表標(biāo)志會(huì)被破壞，深層組織比如血管和神經(jīng)會(huì)發(fā)生一定的位移，后續(xù)課程進(jìn)行模擬穿刺時(shí)，會(huì)導(dǎo)致人為的誤差。

還有學(xué)者提出體表標(biāo)記的教學(xué)方法，實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生找一個(gè)搭檔，使用記號(hào)筆相互在各自身上做體表標(biāo)記［6］。這種方式特點(diǎn)是在活體上進(jìn)行，初衷是想更貼近臨床場(chǎng)景。但實(shí)際操作起來(lái)比較困難，除了面部和頸部的體表定位操作，學(xué)生相互之間可以觸摸定位外，其他比如胸部、背部、腋部、臀部、會(huì)陰等部位不方便暴露。因?yàn)檫@些都涉及學(xué)生的隱私，實(shí)驗(yàn)課上不是每名學(xué)生都愿意去主動(dòng)暴露各個(gè)穿刺部位。同時(shí)男女學(xué)生之間也不宜進(jìn)行體表標(biāo)記，存在著倫理問(wèn)題。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式還受到環(huán)境氣候和季節(jié)因素等影響，在不同地區(qū)的不同院校廣泛實(shí)踐不太現(xiàn)實(shí)。我們將數(shù)字人虛擬平臺(tái)與標(biāo)本結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生先虛擬解剖，后在尸體標(biāo)本上進(jìn)行操作，虛擬操作對(duì)實(shí)操起到很好的過(guò)渡作用，更利于學(xué)生理解。

數(shù)字人與改良的解剖操作應(yīng)用于麻醉解剖實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生在數(shù)字人平臺(tái)中自主學(xué)習(xí)，小組成員之間進(jìn)行討論，可以充分激發(fā)學(xué)生的探索欲。傳統(tǒng)的麻醉解剖實(shí)驗(yàn)課每名學(xué)生操作的機(jī)會(huì)并不多，一般都是組長(zhǎng)進(jìn)行，組員作為助手沒(méi)有動(dòng)手解剖的機(jī)會(huì)。我們將數(shù)字人和改良的解剖操作融入麻醉解剖實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以改善這種情況，有的組員進(jìn)行了虛擬解剖操作，有的組員完成標(biāo)本解剖，組內(nèi)分工明確，每個(gè)組員都能參與其中。傳統(tǒng)的解剖操作破壞性強(qiáng)，標(biāo)本相對(duì)淺層的結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)解剖后一般需要切除，無(wú)法再次觀察。而改良的解剖操作核心是標(biāo)本的一側(cè)只用于穿刺，另一側(cè)只用于解剖，盡可能地保留淺層的結(jié)構(gòu)，學(xué)生在模擬穿刺過(guò)程中可由淺入深，對(duì)結(jié)構(gòu)比鄰進(jìn)行左右對(duì)比和“翻看”學(xué)習(xí)。

結(jié)語(yǔ)

數(shù)字人應(yīng)用于“麻醉解剖實(shí)驗(yàn)”課程，可培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高他們的實(shí)驗(yàn)成績(jī)。與傳統(tǒng)的教學(xué)方式不同，數(shù)字人中融入案例分析和操作場(chǎng)景，將虛擬仿真技術(shù)真正應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育，培養(yǎng)學(xué)生的臨床思維和動(dòng)手能力。改良的解剖操作方式給予學(xué)生對(duì)比學(xué)習(xí)、反復(fù)穿刺練習(xí)的機(jī)會(huì)，標(biāo)本的利用率更高。隨著人工智能時(shí)代的到來(lái)，虛擬與實(shí)體的結(jié)合將是未來(lái)醫(yī)學(xué)教育的趨勢(shì)。數(shù)字人平臺(tái)應(yīng)用于“麻醉解剖實(shí)驗(yàn)”教學(xué)，希望能為教學(xué)質(zhì)量的提高提供參考。