放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境在腫瘤放射治療臨床教學(xué)中的應(yīng)用

胡翔 周云 溫翠俠

放射腫瘤學(xué)是多學(xué)科的重要組成部分，大多數(shù)癌癥患者在疾病治療中需要接受放射治療[1]。然而，放射腫瘤學(xué)并未納入本科生的教學(xué)大綱，許多住培生對(duì)放射腫瘤學(xué)所掌握的知識(shí)較有限。對(duì)于放射腫瘤學(xué)專業(yè)的醫(yī)學(xué)生，腫瘤放射治療學(xué)的教學(xué)仍以應(yīng)試教學(xué)為主[2]。讓醫(yī)學(xué)生高效的學(xué)習(xí)掌握放療的基本知識(shí)便成了臨床教學(xué)的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式顯然已經(jīng)不能適應(yīng)放射腫瘤學(xué)的發(fā)展。放射學(xué)定位訓(xùn)練是放射學(xué)專業(yè)學(xué)生臨床教育的重要組成部分。盡管與真實(shí)患者的接觸為學(xué)生提供了發(fā)展技能的最佳條件，但臨床環(huán)境無(wú)法為學(xué)生提供安全的學(xué)習(xí)環(huán)境。此外，患者有權(quán)獲得盡可能最好和最安全的治療，這使得在學(xué)生教育中使用模擬學(xué)習(xí)環(huán)境變得至關(guān)重要[3]。2013 年，伍倫貢大學(xué)首次研制了放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境（放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境）系統(tǒng)。放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境被用于放療治療教育和放射治療培訓(xùn)。該系統(tǒng)軟件建立了虛擬治療室，醫(yī)學(xué)生可對(duì)放療患者進(jìn)行治療。這些工具可以讓學(xué)生掌握動(dòng)手技能，設(shè)置和決策，并整合其在課堂上學(xué)到的知識(shí)[4]。既往研究證實(shí)，虛擬環(huán)境有助于解剖學(xué)教學(xué)和放療治療[5]。然而，放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境在促進(jìn)醫(yī)學(xué)生理解放射治療計(jì)劃概念方面的價(jià)值尚不清楚，關(guān)于此類教學(xué)課程的結(jié)構(gòu)和結(jié)果的詳細(xì)研究有限。本研究旨在探討放射治療培訓(xùn)環(huán)境是否能改善醫(yī)學(xué)生放射治療學(xué)的學(xué)習(xí)效果，并根據(jù)學(xué)生自評(píng)和成績(jī)衡量學(xué)生學(xué)習(xí)成果。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2020 年7 月—2021 年6 月在徐州市中心醫(yī)院放療科進(jìn)行臨床實(shí)習(xí)的67 名本科臨床醫(yī)學(xué)生作為研究對(duì)象，納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）全日制腫瘤放射治療學(xué)專業(yè)實(shí)習(xí)生。（2）在校成績(jī)合格。（3）經(jīng)過(guò)了本專業(yè)系統(tǒng)的教學(xué)培訓(xùn)。（4）自愿且同意參與研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）負(fù)面情緒較高。（2）因個(gè)人原因中途退出。（3）有精神疾病，不能完成全程教學(xué)。根據(jù)教學(xué)方法的不同分為放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境組及傳統(tǒng)教學(xué)組。其中放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境組中男性10 名，女性22 名，年齡20～23 歲，平均（21.34±2.57）歲；傳統(tǒng)教學(xué)組中男性12 名，女性23 名，年齡21～23 歲，平均（21.59±2.44）歲。對(duì)2 組學(xué)生的性別和年齡進(jìn)行比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。所有學(xué)生之前沒(méi)有接受過(guò)放射治療方面的知識(shí)。接受腫瘤學(xué)教學(xué)的臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生。

1.2 方法

授課教師由教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富及腫瘤放射治療經(jīng)驗(yàn)豐富，且取得醫(yī)師資格證和教師證的專業(yè)醫(yī)師擔(dān)任，2 組授課時(shí)間相同，所有授課教師根據(jù)腫瘤放射治療的教材和指南進(jìn)行授課。共6 個(gè)學(xué)時(shí)。

1.2.1 傳統(tǒng)教學(xué)組教學(xué)方法

采用傳統(tǒng)授課方法，將腫瘤放療內(nèi)容以幻燈片的形式展現(xiàn)，并結(jié)合板書講授。課程包括：教師講解，學(xué)生提問(wèn)，案例分析，學(xué)生討論，教師總結(jié)的形式。

1.2.2 放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境組教學(xué)方法

放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境組教學(xué)方法采用了案例教學(xué)方法，并提供包括患者診斷、使用劑量、治療計(jì)劃、患者特征等信息。放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境旨在提供放射腫瘤學(xué)理論以外的知識(shí)，并使學(xué)生接觸到虛擬的環(huán)境中。放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境包括治療室模型、直線加速器、治療機(jī)、各種治療輔助工具、治療床和家具。為了可視化患者的放射治療方法，腫瘤科醫(yī)生或放射技師可以將患者的計(jì)算機(jī)斷層掃描（computerized tomography，CT）數(shù)據(jù)集和放射計(jì)劃導(dǎo)入放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境，并將患者放在治療床上。虛擬治療室中幾乎所有設(shè)備的動(dòng)作和噪音都與現(xiàn)實(shí)一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)患者的個(gè)體化照射計(jì)劃（包括解剖結(jié)構(gòu)、危及器官、劑量分布、靶區(qū)）可以3D（在大屏幕上）呈現(xiàn)屏幕，有助于解釋復(fù)雜繁瑣的程序。

1.3 觀察指標(biāo)

2 組教學(xué)方法課時(shí)結(jié)束后，采用試卷對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。試卷分為三個(gè)部分：理論考試，病理分析考試和靶區(qū)勾畫考試。每個(gè)部分滿分均為100 分。分別計(jì)算醫(yī)學(xué)生的考試成績(jī)。

2 組教學(xué)方法的效果評(píng)價(jià)采用Likert 1～5 分問(wèn)卷調(diào)查[6]方式進(jìn)行評(píng)分。評(píng)價(jià)的內(nèi)容包括：知識(shí)掌握程度、自主學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)效率、課程難易度、課程參與度、教學(xué)滿意度、課堂氣氛以及教學(xué)節(jié)奏。最好為5 分，最差為1 分。每名學(xué)生根據(jù)自己的感受對(duì)以上幾項(xiàng)進(jìn)行賦值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，所有數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，計(jì)量資料以（）表示，采用兩獨(dú)立樣本均數(shù)t檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以n（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)。P＜0.05，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同教學(xué)模式的學(xué)生學(xué)習(xí)效果的比較

放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境組醫(yī)學(xué)生的理論考試成績(jī)、病例分析考試成績(jī)和靶區(qū)勾畫考試成績(jī)高于傳統(tǒng)教學(xué)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表1。

表1 放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境組和傳統(tǒng)教學(xué)組學(xué)生學(xué)習(xí)效果的比較（分，）

表1 放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境組和傳統(tǒng)教學(xué)組學(xué)生學(xué)習(xí)效果的比較（分，）

2.2 不同教學(xué)模式教學(xué)效果的比較

放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境組和傳統(tǒng)教學(xué)組醫(yī)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和課程難易度得分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境組學(xué)生知識(shí)掌握程度、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)效率、課程參與度、教學(xué)滿意度、課堂氣氛以及教學(xué)節(jié)奏得分高于傳統(tǒng)教學(xué)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表2。

表2 放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境組和傳統(tǒng)教學(xué)組學(xué)生自評(píng)得分的比較（分，）

表2 放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境組和傳統(tǒng)教學(xué)組學(xué)生自評(píng)得分的比較（分，）

3 討論

放射腫瘤學(xué)是涵蓋放射物理學(xué)、放射生物學(xué)、臨床腫瘤學(xué)、解剖學(xué)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)、放射技術(shù)學(xué)及免疫學(xué)的學(xué)科，在醫(yī)療保健領(lǐng)域內(nèi)又相對(duì)獨(dú)立，?？菩詷O強(qiáng)[7]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息學(xué)的快速發(fā)展，放射腫瘤學(xué)的發(fā)展日新月異，已經(jīng)從原來(lái)的普通放射治療技術(shù)發(fā)展為成熟的調(diào)強(qiáng)放射治療和圖像引導(dǎo)放射治療技術(shù)，并在臨床廣泛應(yīng)用[8]。目前，放射腫瘤學(xué)已成為癌癥治療的支柱。由于全世界腫瘤發(fā)病率逐漸增高，放射腫瘤學(xué)的重要性不容忽視[9]。在衛(wèi)生保健專業(yè)教育中，模擬臨床環(huán)境是醫(yī)學(xué)生獲得與患者治療相關(guān)的技能、知識(shí)和行為的基本工具之一[10]。目前，模擬臨床環(huán)境已經(jīng)成為醫(yī)療保健專業(yè)教育的技術(shù)增強(qiáng)的主要方式。研究表明，在技能結(jié)果、獲得技能和知識(shí)的時(shí)間、醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果以及對(duì)患者治療結(jié)局的影響取得了積極的結(jié)果[11]。

過(guò)去十幾年，模擬臨床環(huán)境的技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[12]。最近的一項(xiàng)系統(tǒng)綜述評(píng)估了在衛(wèi)生專業(yè)教育中使用技術(shù)增強(qiáng)模擬的結(jié)果，確定了609 項(xiàng)相關(guān)研究模擬被證明對(duì)與學(xué)生知識(shí)、程序技能和與患者護(hù)理相關(guān)的行為相關(guān)的領(lǐng)域有顯著的好處[13]。既往研究證實(shí)與基于現(xiàn)實(shí)模擬的培訓(xùn)一樣，虛擬模擬已經(jīng)在各種醫(yī)療保健應(yīng)用中得到使用。虛擬培訓(xùn)環(huán)境可以補(bǔ)充現(xiàn)有資源，例如講座、書籍或電子學(xué)習(xí)資源。此外，三維（three-dimensional，3D）教育環(huán)境可以改善學(xué)習(xí)的情境化并增加學(xué)生的參與度[14]。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行實(shí)踐培訓(xùn)可以提供一個(gè)安全有效的環(huán)境，將理論上獲得的知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐。這些實(shí)驗(yàn)室需要配備射線照相設(shè)備，這些都增加了實(shí)現(xiàn)角色扮演場(chǎng)景和幻影研究等動(dòng)手模擬培訓(xùn)所需的費(fèi)用。虛擬仿真使學(xué)生能夠隨時(shí)復(fù)習(xí)所學(xué)內(nèi)容，而不必受實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的限制[15]。

放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境系統(tǒng)是一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，為用戶呈現(xiàn)直線加速器、病床、設(shè)備所在的掩體和虛擬患者。與系統(tǒng)的交互具有不同程度的沉浸感，該系統(tǒng)中實(shí)際直線加速器控制手持設(shè)備與軟件和觸摸屏控件的接口可使環(huán)境以二維（2D）或三維（3D）形式呈現(xiàn)[16]。利用3D 投影系統(tǒng)，放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境軟件模擬放射治療室，該系統(tǒng)允許虛擬直線加速器的交互式操作，并可以可視化導(dǎo)入的患者CT 掃描和治療計(jì)劃[17-18]。該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)是讓學(xué)生在不占用臨床資源的情況下使用直線加速器。研究表明放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境 可以提高學(xué)生操作直線加速器的心理運(yùn)動(dòng)技能[19]。此外，治療射束可以在視覺(jué)上呈現(xiàn)，患者可以呈現(xiàn)為實(shí)體人，或者患者的內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)可以通過(guò)器官或相關(guān)CT 圖像來(lái)呈現(xiàn)。以上方式可以與患者的治療計(jì)劃相結(jié)合，以3D 形式真實(shí)地表示給定治療技術(shù)或設(shè)置的劑量學(xué)對(duì)患者治療效果的影響[20]。該系統(tǒng)的完全沉浸式版本允許用戶通過(guò)在虛擬環(huán)境中移動(dòng)來(lái)控制用戶所看到的內(nèi)容。其主要限制是無(wú)法手動(dòng)將虛擬患者定位在治療床上。即使如此，放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境也為醫(yī)學(xué)生提供了相對(duì)高保真的體驗(yàn)[21]。

BARTELLA 等[22]研究了放射學(xué)學(xué)生對(duì)使用虛擬放射學(xué)模擬的看法。該試點(diǎn)研究以基于計(jì)算機(jī)的軟件Projection-VR 的形式引入了虛擬射線照相模擬。該模擬為本科放射照相學(xué)課程第二年的臨床前技術(shù)技能的發(fā)展提供了支持。為了評(píng)估學(xué)生的自信心和技能發(fā)展，以及學(xué)生可能遇到的可用性問(wèn)題，該研究使用了包含李克特量表和開(kāi)放式問(wèn)題的混合問(wèn)卷。教育工作者也可能低估了用戶在有效利用虛擬仿真之前所需的指導(dǎo)和培訓(xùn)水平[22]?；谟?jì)算機(jī)并通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)控制，Shaderware提供相對(duì)較低的保真度。為了研究更身臨其境、更高保真度模擬的影響，并將其與基于計(jì)算機(jī)的軟件進(jìn)行比較，SAPKAROSKI 等[23]開(kāi)發(fā)了一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件并將其集成到放射照相程序的課程中。虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境以模擬臨床場(chǎng)景中的語(yǔ)音識(shí)別動(dòng)態(tài)患者交互為特色[23]。與其他研究一致，調(diào)查問(wèn)卷的結(jié)果表明，虛擬仿真的使用有助于學(xué)生進(jìn)行射線照相程序培訓(xùn)。

自2007 年以來(lái)，放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境系統(tǒng)已在全球范圍內(nèi)應(yīng)用于放射治療培訓(xùn)[15]。已有多項(xiàng)研究展開(kāi)，旨在探索放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境在提高放射腫瘤醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和模擬實(shí)踐中的價(jià)值[15]。垂直輻射在醫(yī)學(xué)劑量測(cè)定中的應(yīng)用，已被證明不同治療技術(shù)的劑量效應(yīng)，以此評(píng)估患者可能的副作用[11]。然而，當(dāng)前關(guān)于放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境作為放射治療訓(xùn)練模擬工具的文獻(xiàn)比較有限。此外，放射治療在醫(yī)療保健領(lǐng)域是一門相對(duì)較小的學(xué)科。該系統(tǒng)的發(fā)明者最初將放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境的開(kāi)發(fā)作為一個(gè)概念發(fā)布，后來(lái)提供了操作系統(tǒng)功能和特性的描述，概述了該系統(tǒng)在培訓(xùn)放射治療師方面的潛在好處[15]。既往研究顯示，放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境納入醫(yī)學(xué)劑量學(xué)教育可以通過(guò)提高學(xué)生的自信心以及減少他們自學(xué)和實(shí)踐所需的時(shí)間來(lái)改善學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)[14]。此外，還有研究顯示放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境可用于加強(qiáng)對(duì)治療計(jì)劃評(píng)估技能、質(zhì)量保證和教育教學(xué)[22]。在本研究中，將放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境用于臨床前教學(xué)，結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)教學(xué)相比，放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境可提高醫(yī)學(xué)生考試成績(jī)，病例分析和靶區(qū)勾畫的能力，并提高學(xué)生知識(shí)掌握程度、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)效率、課程參與度、教學(xué)滿意度、課堂氣氛以及教學(xué)節(jié)奏，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。因此，放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境可能有助于提高醫(yī)學(xué)生實(shí)踐技能技術(shù)，以便他們更好地為臨床環(huán)境做好準(zhǔn)備。

本研究存在以下局限性：（1）本研究的樣本量較小。（2）采用評(píng)分方式為李克特1～5 評(píng)分；（3）其中部分評(píng)價(jià)指標(biāo)為學(xué)生自評(píng)指標(biāo)；（4）2 組教學(xué)方式中學(xué)生的基線水平僅劃定了年齡和性別，未能評(píng)估其他指標(biāo)對(duì)學(xué)習(xí)效果的比較。

盡管存在以上局限性，本研究發(fā)現(xiàn)放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境在放療腫瘤學(xué)教學(xué)效果好于傳統(tǒng)教學(xué)，尤其是病例分析和靶區(qū)勾畫，此外，放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境組醫(yī)學(xué)生的滿意度較高，學(xué)習(xí)積極性較強(qiáng)。總之，放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境可使醫(yī)學(xué)生較快掌握放射腫瘤學(xué)臨床技能，建議放射治療培訓(xùn)虛擬環(huán)境應(yīng)納入放射治療方面的培訓(xùn)課程中。