數(shù)字虛擬三維可視化技術結合臨床案例教學在骨科臨床教學中的應用

骨科是臨床重要科室組織之一，其研究和治療方向主要圍繞人體的骨骼肌肉系統(tǒng)等進行，而常見的骨科收診疾病包含有頸椎腰椎疾病、各類骨折疾病、脊柱疾病、肌肉拉傷、韌帶撕裂等[1-2]。因骨骼深人人體內(nèi)部、專業(yè)性強的同時疾病多樣化嚴重，因此骨科教學難度較大，而在骨科教學的過程中，讓規(guī)培生深人地認知以及掌握有關于骨骼、血管、肌肉等組織結構，明確各類骨骼在人體的具體位置以及比鄰關系是骨科教學的重點[3-4]。為促使骨科教學質(zhì)量進一步提高，多倡導從既往史真實病例著手，剖析疾病和組織結構，目的是將規(guī)培生帶人真實的病理情景內(nèi)，圍繞真實的臨床案例進行分析和處理，提高規(guī)培生的判斷力和應變能力[5]

案例教學是基于真實案例為基礎的現(xiàn)代化教學方法，其本質(zhì)是教育的雙重情景。讓學生將自身納入案例場景，進行討論以及探討，而隨著醫(yī)學科技的發(fā)展，信息化技術也開始應用于骨科教學內(nèi)容。數(shù)字虛擬三維可視化技術是借助VR等虛擬軟件將人體解剖學結構以三維空間的形式展示，進一步彌補二維圖像模型不足，從而給規(guī)培生帶來更多沉浸和直觀的教學[6]。本文旨在分析在骨科臨床教學中應用數(shù)字虛擬三維可視化技術結合臨床案例教學的醫(yī)學價值。

1研究對象和方法

1.1研究對象

將2023年1月至2023年12月內(nèi)于本院骨科輪轉的80例規(guī)培生為研究對象，按照入科時間的順序分為對照組40例實施常規(guī)教學，觀察組40例實施數(shù)字虛擬三維可視化技術結合臨床案例教學。對照組人員男女比例為 27：13 例，年齡最大者23歲，年齡最小者20歲，平均年齡（ 21.48±1.36）歲；觀察組人員男女比例為 25：15 ，年齡最大者24歲，年齡最小者21歲，平均年齡（ 21.32±1.28 ）歲；兩組規(guī)培生基礎資料對比，差異無統(tǒng)計學意義，具有可比性（ pgt;0.05 。

納入標準： ① 能在輪轉期間完整接受教學；② 教學資料齊全； ③ 未接觸過數(shù)字虛擬三維可視化技術結合臨床案例教學等學習實踐； ④ 均未使用過三維模擬軟件；

排除標準： ① 教學期間或有異常情況者； ② 中斷實習者； ③ 存在轉調(diào)情況。

1.2方法

對照組規(guī)培生采取常規(guī)教學方法，即由帶教者教學按照教學內(nèi)容大綱等實施教學設計，以帶教、情景見習、小組討論等多元化方式教學，期間帶教者積極地解答學生問題，促進疑問解除。授課教師按照骨科教學材料等進行講學，結合自身經(jīng)驗且使用各類影像學信息，如CT、X光線片等進行手術方式教學，講授骨科常見的手術類型，包含有創(chuàng)傷性骨折修復術、關節(jié)置換術、腰椎間盤摘除術以及脊柱融合術等。

觀察組實施數(shù)字虛擬三維可視化技術結合臨床案例教學：（1）尋找案例：選擇具有代表性的教學案例，收集臨床資料、影像學信息、手術信息等確定案例類型。在課堂或者帶教中將該案例作為載體，確定教學目標。案例的要求為典型性、臨床資料齊全。（2）教學前準備：根據(jù)教學大綱要求，提出學習的具體要求，而后引導和要求規(guī)培生先自行查閱相關的參考書籍，針對案例進行相關的分析，包含有確診思路、發(fā)病原因、早期診斷、治療方向、手術方式、手術入路等相關內(nèi)容，引導規(guī)培生一邊自我學習一邊記錄相關筆記，為虛擬可視化學習做好準備：（3）重建患者骨骼結構：選擇某例接受了骨科經(jīng)皮椎間盤鏡手術的腰椎間盤突出癥患者CT、MRI圖像資料，將圖像資料應用三維重建患者腰椎結構，獲得椎管以及毗鄰組織周圍的可視化圖像。規(guī)培生們佩戴VR虛擬眼鏡觀察椎管、腰椎、脊柱附近的病變情況，以不同的色彩對以上人體結構實施渲染，而后將腰椎結構的骨骼、肌肉組織，如椎間盤等實施拆分和整合，同時多角度的實施旋轉和透明化處理，更為直觀地了解結構的病灶區(qū)域。還可調(diào)整對各個組織部位實施分割以及提取，了解骨科和軟組織、血管等的關系，無限制模擬切片以立體旋轉。還可借助VR實施第一視角漫游查看，以了解更多人體解剖細節(jié)。（4）實施手術設計：針對重建的模型給予相關手術方式的模擬設計，包含有確定切除的范圍、如切除部分或者是全部突出的椎間盤，擴大椎管空間、定位手術人路、拆分手術步驟，促使手術方案綜合性和全面性強。數(shù)字虛擬三維可視化技術還可預演多種類型的手術方案。而后在手術方案的基礎上，應用3D打印技術。如根據(jù)3D打印技術為患者量身定做樞椎以及腰椎椎間的融合器，促使骨長入以及骨融合。同時還可以應用3D打印技術制作手術導板，協(xié)助規(guī)培生多次練習精確地控制種植體的位置、方向、長度以及直徑等，同時學習手術導板內(nèi)標記部分和引導部分，將每個標記和人體一一對應，更深入地進行人體組織以及骨骼的了解。還可借助VR眼鏡，觀察變異的血管，組織、骨骼等部位，預防不必要的出血，提高手術效果。（5）學習后討論：實施完數(shù)字虛擬三維可視化技術，組織規(guī)培生進行總結和討論，掌握日常解剖和骨骼以及肌肉組織的相關學習，積極地引導規(guī)培生進行提問和發(fā)表自己的言論，由帶教者實施解答以及針對性的糾正和處理。

兩組規(guī)培生連續(xù)教學4個月。

1.3觀察指標

（1）對比兩組規(guī)培生教學前后的教學效果，規(guī)培生核心能力評分參考李明7」等編制的有關于臨床醫(yī)師人員的核心素養(yǎng)評分，包含有臨床工作能力、專業(yè)知識、繼續(xù)教育、工作效率等，優(yōu)秀等級為4級，總分百分制，分數(shù)越高，證實核心能力越高。MSSRLQ醫(yī)護學生自主學習能力評分，包含有學習動機、計劃實施和開展、自我管理等維度，百分制，分數(shù)越高，自主學習能力越高。而規(guī)培生自主學習興趣評分參考張靖華[8]等編制的規(guī)培生興趣評分，包含有專業(yè)學習興趣、對專業(yè)學習的幫助、專業(yè)知識增長等情況，評分等級為5分，總分百分制，分數(shù)和學習興趣成正比。（2）對比兩組規(guī)培生教學后的理論成績和出科操作成績；（3）對比兩組規(guī)培生對教學模式的認可程度，包含有不認同、一般認同、十分認同。

1.4統(tǒng)計學分析

試驗開展期間，以Excel表格做信息統(tǒng)一錄入，上傳至SPSS26.0版本計算，計量數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，以 χ_t 檢驗，形式為均值 ± 標準差 表達，用 χ² 檢驗，計量資料以率（ % ）表達，以plt;0.05 差異有統(tǒng)計學意義。

2結果

2.1對比兩組規(guī)培生教學前后的教學效果

教學前，兩組學生教學指標對比差異無統(tǒng)計學意義（ ρgt;0.05 ），教學后，觀察組學生核心能力評分更高、MSSRLQ醫(yī)護學生自主學習能力評分更高、醫(yī)學生自主學習興趣評分更高，指標對比，差異有統(tǒng)計學意義（ plt;0.05 ），見表1。

2.2對比兩組規(guī)培生教學后的理論成績和出科操作 成績

教學前，兩組規(guī)培生操作考試成績對比差異無統(tǒng)計學意義（ ；教學后，觀察組考

試成績顯著優(yōu)于對照組，且在出科前保持較高的水平，并在出科考操作考試成績中又高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義， plt; 0.05 ，見表2。

2.3對比兩組規(guī)培生對教學模式的認可程度 （17/18），高于對照組 82.35% （14/17），差異有觀察組規(guī)培生對教學的認可度高達 94.44% 統(tǒng)計學意義（ plt;0.05 ），見表3。

3討論

常規(guī)性的教學方法主要以多媒體教學、理論知識等為主，存在圖像理解有難度、立體機構表達不清楚的弊端，無法更高質(zhì)量地提高規(guī)培生對骨骼等的理解和認知[。伴隨著臨床信息化手段的發(fā)展，二維平面圖數(shù)據(jù)已經(jīng)無法滿足規(guī)培生的教學需求，需要推進更加有效的教學方法。而數(shù)字虛擬三維可視化技術是一種多元化的現(xiàn)代化技術，融合多媒體、互聯(lián)網(wǎng)技術以及3D打印、鏡像技術等，涉及計算機圖形學、傳感技術、人機交互技術、人工智能等多個領域，實現(xiàn)了虛擬化的數(shù)據(jù)處理，對病例、研究對象、人體等可開展多方位的監(jiān)管和分析，同時依據(jù)其信息虛擬搭建，讓數(shù)據(jù)更加直觀的同時更能讓人理解[8]。此外，三維可視化計劃利用人類的視覺特性，借助計算機技術以及圖像學技術，可將在手術或者教學過程中產(chǎn)生的二維斷層圖像序列轉換成三維數(shù)據(jù)實施重建，能全面和立體的重構出直觀性和立體性的三維空間立體圖像，且在計算機上展示。這種展示為骨科手術的開展、手術方法的選擇、手術入路的選擇等奠定了必要的基礎，同時對骨科脊椎腰段的可視化研究提供了較大的應用空間。

而臨床案例教學是指借助真實的案例，以案例為載體對實踐活動進行機械再現(xiàn)，以此培養(yǎng)規(guī)培生們對真實病例的分析和判斷能力[9]。案例教學的優(yōu)點主要集中在如下幾個方面： ① 提高學生的實踐能力：如分析實際案例和病例，有利于學生們將知識延伸到實際問題中，提高其具體實際操作能力。 ② 加大研究興趣：案例教學涉及大量的問題以及情景，一定程度上吸引患者的注意力，且激發(fā)其求知欲和探索欲，促使學生在學習過程中更具主動性。 ③ 促進其批判思維：學生可通過對案例的深人分析以及探究，提出自身的見解和相關看法，可以培養(yǎng)其思維能力以及創(chuàng)新意識。④ 提供即時反饋：通過案例分析，授課者可及時了解以并析學生對相關知識的掌握情況，針對性地給予指導，促使其學習成果得到鞏固和穩(wěn)定。⑤ 適應現(xiàn)代醫(yī)學對高素質(zhì)醫(yī)學人才的要求：案例分析可以提高學生的綜合素質(zhì)以及創(chuàng)新能力，促使其更好地適應社會發(fā)展的需要，激勵學生創(chuàng)造力的同時，為醫(yī)學輸出更高質(zhì)量的醫(yī)學人才。本文以80例規(guī)培生為研究對象，平均分為對照組和觀察組實施數(shù)字虛擬三維可視化技術結合臨床案例教學。教學前，多項指標對比無統(tǒng)計學意義，而在教學后，觀察組規(guī)培生的觀察組護生核心能力評分更高、MSSRLQ醫(yī)護學生自主學習能力評分更高、規(guī)培生自主學習興趣評分更高，推測其原因為用數(shù)字虛擬三維可視化技術有效地彌補了骨科教學中尸體標本缺乏的硬性條件，清晰立體地展示出了人體的三維結構，隨意拆分的同時也可任意旋轉，直觀化觀察的同時能立即操作。此外，用數(shù)字虛擬三維可視化技術還可充分地讓規(guī)培生了解疾病的病因、手術技巧、方法等，能明顯增加其實踐機會，更好地理解骨骼、肌肉以及各類血管之間的關系，為以后骨科的從業(yè)和手術奠定基礎。而臨床案例教學對真實問題模擬能把學生帶入真實的病情內(nèi)，促使其發(fā)揮主觀能動性，對各類問題進行積極的分析和處理，可以明顯地縮短理論和實踐之間的距離，提高規(guī)培生對臨床問題的處理能力。陳旭林[1」將40 例骨科學生作為研究對象，20例對照組實施常規(guī)教學，20例實觀察組實施數(shù)字虛擬三維可視化技術結合臨床案例教學，教學4個月后發(fā)現(xiàn)，觀察組學生的實習成績優(yōu)于對照組，且臨床實習考核也優(yōu)于對照組。究其原因是數(shù)字虛擬三維可視化技術為骨科教學創(chuàng)設了有效的基礎，能更直觀地掌握和理解骨科復雜的解剖位置和手術原理，從而提高學習效率，對于難以直接觀察和操作的內(nèi)容，如脊柱微觀世界以及人體內(nèi)部結構等，可以降低學習難度，促進進一步理解，而臨床案例教學可佐證可視化教學，帶給學生真實感體驗，利于重視學習以及培養(yǎng)實習醫(yī)師的臨床觀念，綜合地提高考核成績以及實習出科成績，而在觀察指標2中，觀察組的規(guī)培生理論成績和出科操作成績優(yōu)于對照組，推測造成該種情況的原因主要是數(shù)字虛擬三維可視化技術結合臨床案例教學形成了“教”和“學”相結合的教育模式，能培養(yǎng)實際操作能力的同時，可進一步鞏固理論知識，因此可大幅度地提高其教學成績，為骨科臨床輸出更高質(zhì)量綜合性醫(yī)學人才。教學方法新穎、有較強的沉浸感、交互作用大，因此，觀察組對教學模式的認可度也更高。此外，三維可視化教學還可創(chuàng)造出身臨其境的學習氛圍，增加學習體驗，學生們可根據(jù)自身的學習進度和學習側重點，自由地選擇學習內(nèi)容，能較好地實現(xiàn)個性化教學的同時促進創(chuàng)新能力，給予學生安全性的操作環(huán)境，避免實際操作中的風險。因此，這種全新的教學方式和傳統(tǒng)的教學模式相比，在教學思想以及教學形式上有了質(zhì)的飛躍。醫(yī)學生可通過各種裝置將自己投射在具體的虛擬環(huán)境中，且操作和控制這個虛擬環(huán)境，實現(xiàn)教學以及針對性學習。它不但可以提高醫(yī)學生的學習能力，同時也可以增加醫(yī)學生的對環(huán)境主宰的信心，進而形成較深的職業(yè)認同感，為日后工作奠定必要基礎。而案例教學又可提高醫(yī)學生分析問題和解決問題的能力，促使醫(yī)學生在學習的過程中完成對骨科知識的系統(tǒng)性整合，促使骨科臨床知識體系的構建。而在案例教學法中，教師不但是教學者，更是引導者和觀察者，有助于構造一個和諧、友好的教學氛圍，讓師生受益。

綜上所述，骨科臨床教學中應用數(shù)字虛擬三維可視化技術結合臨床案例教學可增加規(guī)培生的學習興趣、促進自主學習能力提高，教學成果最大化，為臨床培養(yǎng)核心素質(zhì)高的醫(yī)學人才，且同時規(guī)培生認可教學模式，有較好的學習氛圍和交流氛圍。

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The Application of Digital Virtual 3D Visualization Technology Combined with Clinical Case Teaching in Orthopedic Clinical Teaching

ZHANG Yu （Department of Spinal Surgery，Yijishan Hospital，Wuhu，Anhui 241OOl，China）

ABSTRACTObjective To analyze the medical value of applying digital virtual three-dimensional visualization technologycombined with clinicalcase teaching inorthopedicclinicalteaching.MethodAtotal of8Oresidents who interned intheorthopedicsdepartmentofourhospitalfromJanuary2O23to December2O23 wereselectedastheresearch subjectsanddivided intoacontrol groupof 40cases receiving conventional teachingandanobservationgroupof 4Ocases receiving digitalvirtual three-dimensionalvisualization technologycombinedwithclinicalcaseteaching.Theteaching efects，theoreticalscores，andfinal operationscoresof thetwo groupsof residents beforeandafter teaching，as wellas their recognitionofthe teaching method，were compared.Result Before teaching，there was nostatistically significant difference in the observation indicators between the two groups of residents（ pgt;0.05 ）．However，after teaching，the coreabilityscores，MSSRLQself-studyabilityscores，andself-studyinterestscoresof theresidentsintheobservation groupwere higher，andtheir theoretical scoresandfinaloperation scores werealso higher.Atthesame time，theresidents intheobservation grouphadahigherrecognitionoftheteaching mode，andthediferences intheindicators were statistically significant（ plt;0.05 ）.Conclusion The application of digital virtual three-dimensional visualization technology combined with clinicalcase teaching inorthopedic clinical teachingcan increase the learning interestof residents，promote theimprovementoftheirself-studyabilities，maximize teaching outcomes，and cultivate medical talentswith high core competencies for clinical practice.Moreover，theresidents recognize the teaching method，creating agood leaming and communication atmosphere.

KEYWORDSdigital virtual three-dimensional visualization technology；clinical case teaching；orthopedic clinical teaching；orthopedics；medical students

（責任編輯 寧梵西）