“互联网+”教学模式在临床骨科教学中的应用进展

程丽佳 刘志萍 钟灵允

[摘要]《国家中长期教育改革和发展规划纲要》提出到2020年基本实现教育现代化、加快人力资源强国的筑成。因此教育部对全国各省高校教育实施提出高要求，其医学教育在“互联网+”模式下发生从传统被动式教学到学生主动学习的转变，突破传统教育的时空限制，去适应快速发展的创新信息时代及符合各高校医学人才培养的金标准。本文以“互联网+”教学模式应用于临床教学为主线，分别阐述医学三维图像、医学生物力学建模仿真技术及医学虚拟现实技术几种“互联网+”教学模式在临床骨科教学中的应用及与传统教学融合实现创新教育的实效，为临床骨科教学模式创新提供参考。

[关键词]传统教育;“互联网+”;教学模式创新;骨科教学;高等教育

[中图分类号] R642          [文献标识码] A          [文章编号] 1674-4721（2020）9（b）-0171-04

Application progress of "Internet+" teaching model in clinical orthopedics teaching

CHENG Li-jia1，2   LIU Zhi-ping1，2   ZHONG Ling-yun1

1. School of Nursing， Chengdu University College of Medicine， Sichuan Province， Chengdu   610106， China; 2. Affiliated Hospital of Chengdu University， Sichuan Province， Chengdu   610081， China

[Abstract] The National Medium- and Long-Term Educational Reform and Development Guideline proposes to basically realize the modernization of education and accelerate the building of a country with strong human resources by 2020. The ministry of education has put forward high requirements for higher education nationwide， and the medical education has changed from the traditional passive mode to the student initiative mode under the model of "Internet+". In addition， medical education should break through the time and space limitation of traditional education， to adapt to the rapid development of the innovative information age and meet the gold standard of medical personnel training. This paper focuses on the application of "Internet+" mode in clinical teaching， discusses the effectiveness of innovation education with integration of medical three-dimensional image， medical biomechanics modeling， simulation technology and medical virtual reality technology and traditional teaching in clinical orthopedics teaching， so as to provide reference for clinical orthopedic practice teaching.

[Key words] Traditional education; "Internet+"; Innovation of teaching mode; Orthopedic teaching; Higher education

臨床医学是医学生进入临床为患者诊断和治疗疾病的强实践性专业，其教学实践是培养学生人文道德、职业素养的关键[1]。随着“互联网+”网络时代的不断发展，我国各高校教学方法不断进行探索和改革，临床实践教学模式在各种新方法和新技术的融合下，增强学生自主学习积极性，培养高素质、高能力型医学人才[2]，使传统被动式学习逐渐转变为以学生为核心的自主式临床学习[3]。骨科是研究骨骼肌肉系统病理、生理、药理等性质及相关临床操作的外科型特点鲜明的复杂性学科[4]，涵盖内容广泛，同时也是各大医院常见的科室之一。其实践性极强，对医学生的辨识及动手操作能力要求极为严格，但临床学生在校专业课教学以理论为主，对骨科疾病处于抽象概念了解阶段，导致绝大多数学生进入临床面对患者无法开展疾病检查，因此对于骨科的教学和学习成为教师和学生的一大挑战。自2015年第十二届全国人大三次会议的政府工作汇报中提出了“互联网+”行动计划，将“互联网+”和医疗相结合，以互联网为基础，借助于IT、计算机网络等建立信息医疗实践教学[5]，引入个性化、开放式、多元式的高质量的医学教育[3]，突破传统教学时空及资源限制，使得临床骨科教学及医疗取得新的突破及进展。数字医学技术是当前“互联网+”教学模式在医学教育中的主要实施载体，最广泛应用的有医学三维图像、医学生物力学建模仿真技术及医学虚拟现实技术三种形式，采用了理论知识融合互联网络技术，化抽象为具体，进而高效突破教学难点，实现高效率、高质量教学。本文以“互联网+”教学模式应用于临床教学为主线，分别阐述医学三维图像、医学生物力学建模仿真技术及医学虚拟现实技术“互联网+”教学模式在临床骨科教学中的应用及与传统教学融合在创新教育中的实效，为临床骨科教学模式创新提供参考。

1临床医学课堂现状研究

培养高起点、高水平、潜力大的医学人才是各医学院校的教学目标，而学生主动参与学习及实践是掌握知识及体现能力的关键[6-7]。目前我国各大医学院校医学生临床教学及实践存在诸多问题，导致人才质量直线下降[8]。而学校、教师及学生各自之间的因素及三者之间的相互联系是影响高水平教学、高效率学习进行的关键所在[9]。有研究调查数据显示，当前医学课堂上存在严重问题，约90%学生上课积极性低，近95%的学生因课堂形式单一学习效率低下。其中绝大部分学生以课下找资源学习为主[10]。医学知识抽象难懂，单一的理论知识学习与医院临床实践脱离，在见习及实习过程中，教师设计的临床实践课程可能与实际相悖[7，11]，导致学习实效性降低。医学生实践能力决定了临床的工作质量，对提高医疗水平、维持良好医患关系有重要作用，因此解决目前医学课堂现状，创新教学模式是当下的主要任务。

2“互联网+”教学模式在医学教育中的应用

知识创新是社会持续发展的关键，随着技术的不断发展，新一代信息技术发展催生了创新2.0，服务于技术创新发展的新形态，重塑物联网、云计算、社会计算、大数据等形态，推动知识社会以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新四大特点高速发展[12]。在知识创新2.0的推动下，2015年李克强总理提出“互联网+”计划，“互联网+”是创新发展新形态，应用于互联网和其他传统产业之间，将开放、平等、互动等现代化发展理念与传统观念相融合，经大数据的高效分析和整合，通过改变生产方式、产业结构等内容，来增强各方面的发展动力、提升发展效益[5，12]。党的十九大报告中，习近平总书记强调实现中华民族伟大复兴的基石在于加快教育现代化，办好人民满意的教育[13]。为响应这一号召，各教育部门将“互联网+”教学模式广泛应用于教育当中，使得“互联网+”教育、“互联网+”医疗等新形势逐渐趋于完善，目前应用较为广泛的主要有醫学三维图像、医学生物力学建模仿真技术及医学虚拟现实技术等，这些技术在医学教育中发挥着重要作用，将抽象理论知识具体化，传统教学与互联网络相结合，达到多元化开放性教育，增强学生自主学习积极性及实效性[2]。

2.1医学三维图像在骨科教学中的应用

骨科临床操作性强，外科学是特点鲜明的一门学科，涵盖病理生理及解剖方面相关知识;骨科学，是医学的一个专业或学科，专门研究骨骼肌肉系统的解剖、生理与病理，运动药物、手术及物理方法保持和发展这一系统的正常形态与功能，及治疗该系统伤病[4]，骨科学教学及骨科临床实践都要求医学生及医生熟练掌握相关的组织结构及病理发生状况。教会学生对骨骼疾病的诊断，理解疾病发生，并做出治疗方案。单一的传统理论教学不能解决骨科相关学习内容的抽象难懂性，会极大降低教学质量和学习质量，因此骨科相关教学模式创新是改善学生学习效果的一大挑战。近年，在不断发展的“互联网+”教学模式下，数字医学技术逐渐引入医学教育当中，医学三维图像是目前国际医学影像领域最活跃的数字医学技术，真实直观地呈现物体结构、病变组织空间信息[14]，将抽象难懂的知识具体化，使临床教学生动形象、直观高效。三维图像教学融于传统课堂教学当中，将临床骨科常见的疾病通过计算机扫描转成三维图像，可展示立体模型，逐层解析，以增强学生对于相关知识的逻辑整理，如骨折的解剖基础讲解，通过三维图像将周围血管走行及分布神经表现清楚，弥补了平面图的缺陷。黄义星等[15]利用三维图像动画模型获得良好的骨科教学效果。漆白文等[16]采用数字虚拟技术与骨科教学相结合，利用多种软件呈现三维图像及动画，通过声、光、影有机结合提升教学效果。何凯等[17]使用三维图像动画制作技术进行课堂改革教学，与传统教学方法对比，教学改革组的学生理论知识考核、教学满意度均高于对照组。赵鹏等[18]通过研究调查三维人体解剖软件在骨科教学中的实效，发现三维软件利用三维图像原理，学生更易接受授课方式，学生对骨科疾病和手术入路理解更加深入。实践证明数字医学技术应用于医学教育有助于提高学生学习效率及教师教学效率。

2.2医学生物力学建模仿真技术在骨科教学中的应用

生物力学为生物医学工程及骨科的重要分支，用于解释人体的生理和病理现象[19]。在临床骨科教学中，采用生物力学解释疾病发生机制及治疗措施选择合理性为易忽视的问题[20]，从而造成骨科教学质量差。王向阳等[21]建立了骨科生物力学实验室，配合教学，利于对骨科力学性质及疾病发生机制的理解，有效激发学生的学习热情，提高骨科教学质量。有限元法是生物力学建模仿真技术的主要方法，使人体生物力学建模趋向完善[22]。魏高峰[23]建立了个人骨骼肌系统力学平台，在进行人体骨骼肌系统建模中，建立了有限元模型的肌肉载荷集，模拟应用于模型弯腰搬物动作得以验证平台可靠性。陈伟等[24]建立了女性盆地肛提肌有限元模型，王宝珍等[25]建立了猪后腿本构模型获取相关参数，为模拟领域提供可靠理论依据，并着力于骨科相关研究学习当中。Bartlett等[26]研究表明，自2004～2016年间共发表31篇相关医学建模仿真技术在骨科教学及手术中的文章，反复表明该技术在骨科中的重要应用。

2.3医学虚拟现实技术在骨科教学中的应用

虚拟现实技术是图像技术和生物力学领域迅猛发展的产物，本质是通过操控反馈设备、三维重建及人机交互，实时获取手术台上医师对患者的诊疗行为，将其数字化，再投影，使用排演程序对虚拟人遥控开刀的动画[27-30]。该数字医学技术被广泛应用于临床，韩曼曼等[31]对骨折患者的足踝进行三维重建，将处理后的三维模型导入虚拟现实系统中，进行模拟手术，帮助医生选择手术入路和接骨板的种类、位置及方向，效果良好。杨波等[32]采用南方医科大学虚拟人数据集，完成腰4～5锥体及周围结构的三维重建及可视化研究，结果显示，数字化虚拟腰椎可真实地显示腰椎及其周围组织的重要结构，为腰椎解剖学、个性化诊疗规划提供了形态学依据。同时不断地有研究证明虚拟技术学习及培养的技能可以高质量的应用在救治患者当中[33]。Vaughan等[34]开发了包含各种体重指数（body mass index，BMI）组织层厚度的患者特异性体型图形模型，特定患者的建模是通过模拟器来演示的，其中包括定制制造植入体组件以适应个别患者的能力。近年来，虚拟现实技术也逐渐引入医学骨科理论教学课堂中，Ammanuel等[35]通过建立虚拟现实技术建立三维模块应用于骨科放射影像教学中，增加了教育的用户交互性，表明对三维空间解剖结构的直观理解，增强了医学生、住院医生和患者的学习体验。Wang等[36]研究表明，骨科教学课堂中使用虚拟现实技术有潜力提高临床知识以及正确管理骨科患者。同时，蒙德鹏等[37]通过对虚拟现实技术在骨科临床带教中的作用进行评估，发现虚拟现实技术结合传统教学较单纯传统教学方法效果更佳。以上研究均证明，虚拟现实技术的应用极大地促进了医学教育的高效革新，可做到无阻碍、任意角度的观摩和实践学习。

[24]陈伟，吴立军，严志汉，等.老年健康女性盆底肛提肌有限元模型的建立及意义[J].生物医学工程学杂志，2011， 28（5）：927-931.

[25]王宝珍，胡时胜.冲击载荷下猪后腿肌肉的横向同性本构模型[J].爆炸与冲击，2011，31（6）：567-572.

[26]Bartlett JD，Lawrence JE，Stewart ME，et al.Does virtual reality simulation have a role in training trauma and orthopaedic surgeons？[J].Bone Joint J，2018，100（5）：559-565.

[27]趙蔚，段红.虚拟现实软件研究[J].计算机技术与发展，2012，22（2）：229-233.

[28]迟翔.虚拟手术力反馈设备关键技术研究[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2012.

[29]沙聪雪，沈建新，梁春.虚拟手术系统开发软件平台研究[J].计算机技术与发展，2014，24（3）：11-14，18.

[30]彭鳒侨，白波.关节置换虚拟手术的数字化背景[J].中华关节外科杂志（电子版），2014，8（5）：659-663.

[31]韩曼曼，崔权维，乌日开西·艾依提，等.虚拟现实技术在足部骨折辅助手术中的应用[J].中国组织工程研究，2017， 21（3）：378-382.

[32]杨波，方世兵，唐雷，等.数字化虚拟腰椎的三维重建及可视化研究[J].中华骨科杂志，2013，33（1）：71-75.

[33]Sutherland LM，Middleton PF，Anthony A，et al.Surgical simulation：a systematic review[J].Ann Surg，2006，243（3）：291-300.

[34]Vaughan N，Dubey VN，Wee MYK，et al.Parametric model of human body shape and ligaments for patient-specific epidural simulation[J].Artif Intell Med，2014，62（2）：129-140.

[35]Ammanuel S，Brown I，Uribe J，et al.Creating 3D models from radiologic images for virtual reality medical education modules[J].J Med Syst，2019，43（6）：166.

[36]Wang HX，Lyu F，Sugand K，et al.Learning Acetabular Fracture Classification using a Three-Dimensional Interactive Software： A Randomized Controlled Trial[J].Anat Sci Educ，2019，12（6）：655-663.

[37]蒙德鹏，赵良瑜，欧阳跃平，等.虚拟现实技术在骨科临床带教中的应用[J].医学信息，2018，31（22）：17-19.

[38]顾冬云.数字医学与骨科临床诊疗技术的新发展[J].中华创伤骨科杂志，2008，10（2）：111-112.

[39]方驰华.我国数字医学的发展状况与前景[J].实用医学杂志，2014，30（2）：169-171.

[40]王曼娜，贾新云，杨燕平，等.数字医学技术在人体解剖学教学中的研究和应用[J].中国数字医学，2012，7（12）：6-8.

[41]熊功友，张传旗，徐伟，等.探索“互联网+”医养结合模式的实践[J].当代医学，2019，25（4）：120-122.

（收稿日期：2020-02-19）