虚拟人数字模拟系统在研究生骨科临床教学中的应用

黄晓文 刘久翔＊

（南京医科大学第一附属医院<江苏省人民医院>骨科，江苏 南京 210029）

骨科是外科中独立性较高的学科分支。骨科手术具有对解剖入路要求高，易损伤血管神经，对影像学阅片要求高，手术操作精细复杂，专科器械多，内固定运用多，手术方法更新快等特点。目前在研究生教育分类中，骨科已独立于传统外科成为独立的三级学科。因此在骨科研究生教学特别是专业型研究生教学中，教学要求不断提高。由于四肢、骨盆和脊柱的骨骼三维构型不规则，因此对学生的局部解剖基础、抽象思维和空间想象能力要求均较高，因此骨科临床教学难度较大，缺乏立体直观，教师讲解后学生难以理解，学生畏难情绪重，教学效果较差。

2019年，南京医科大学第一附属医院最初在临床工作中引进了虚拟人数字模拟系统[1]，该系统可按部位提供四肢、骨盆和脊柱全部的二维和三维的虚拟解剖，具有模型图和人体标本库两大特点。学生可通过浸润式学习的方法对各部位的局部和断层解剖进行深入学习和影像学（X线，CT，MRI）图像对比。同时该系统具有100余个骨科病例模型，涵盖四肢骨折，关节和脊柱的多个病种，并具有手术模拟规划功能，可以全方位体现虚拟手术过程。2020年，南京医科大学骨科教研室将虚拟人数字模拟系统引入研究生临床教学中，取得了较好的临床教学效果，现报道如下。

1 方法

1.1 教学分组

选择2020年10-12月在南京医科大学第一附属医院（江苏省人民医院）骨科学习的骨科专业型研究生共36人，均为研究生二年级，已完成骨科住院医师规范化培训第一学年培训，即将进入骨科亚专业轮转，所有学生均通过执业医师实践技能考核。按随机化原则，分为两组，每组18人，全部为男生。A组为虚拟人数字模拟系统教学组，平均年龄（24.2±0.6）岁；B组为传统教学组，平均年龄（24.4±0.5）岁。临床教学内容为踝关节骨折和股骨干骨折的诊疗和手术技巧等。A、B两组在年龄、性别、既往临床轮转科室等一般资料等比较，差异无统计学意义。

1.2 教学方法

骨科临床教学由南京医科大学骨科教研室高年资主治及以上医师担任，主要成员为长期参与临床教学一线的黄晓文、洪顾麒、刘久翔、王前、左强、唐鹏宇等。教学内容包：（1）踝关节和股骨干骨折的诊断，分型，治疗原则；（2）踝关节和股骨干骨折的AO内固定策略和具体手术方法和技巧。骨科教研室在9月底的进行临床教学集体备课，明确学生需要掌握的知识点和进行的教学改革试点方法。

A组（虚拟人数字模拟系统教学组）：骨科教研室在9月底给本组学生发送创伤骨科的参考阅读材料和《骨折治疗的AO原则》相关章节教材，供学生课前预习。集中理论教学约3学时，教师采用PPT结合课堂讲授的方式对踝关节和股骨干骨折涉及的解剖基础、诊断，骨折分型和治疗原则进行阐述，同时对手术入路，手术过程，手术要点，骨折复位技巧，钢板和髓内钉固定原则等进行讲解。虚拟人数字模拟系统技能教学约3学时。教师通过现场演示的方式对虚拟人数字模拟系统进行介绍和讲解。然后对其中各个模块进行演示，重点教会学生运用局部解剖模块帮助加强对入路解剖的理解；同时教会学生使用病例模块进行病例的实操演示，在系统中进行模拟诊疗和模拟手术过程，并根据系统评分结果进行反馈和再学习。在课后和后续临床培训中，学生继续使用该系统进行复习和巩固，教师在临床手术时再次对学员进行术中带教和讲解。

B组（传统教学组）：集中教学和A组基本相同。在3学时的技能教学中采用播放AO教材自带的手术视频和南京医科大学第一附属医院骨科教学操作真实手术录像等方式进行，教师对视频内容进行详细的讲解。并选用踝关节周围钢板和股骨髓内钉等实物对学生展示，告知技术操作要点。在后续临床培训中，教师在临床手术时再次对学员进行术中带教和讲解。

1.3 考核方法

两组学生在创伤骨科出科前接受相同的临床理论和手术技能考核。

1.3.1 临床理论考核

教师根据我科实际案例编写临床案例分析题进行考核，包括影像学资料阅片，病例的诊断，分型，治疗方案，手术入路，手术规划等，满分100分。

1．3．2 手术技能考核

在教师指导下，在骨折分型相同的踝关节和股骨干骨折患者实际手术时进行手术技能考核，包括手术切口选择，局部解剖的认知，手术过程的理解，术中外科基本操作，术中手术复位技巧，术中专科器械操作的熟悉程度等，满分100分。

1．3．3 教学效果评估

采用微信小程序提供的问卷调查方式进行，包括激发学习兴趣、加深对解剖入路的理解，提高了手术规划的能力，提高了手术技术，提高临床思维能力、教学方法满意度等6个方面，每项总分10分，按1~10分进行赋值。

1.4 统计学方法

运用STATA 15.0软件进行统计分析，计量资料均以“均数±标准差”表示，满足正态分布的两组连续数值变量行独立样本t检验，检验水准α=0.05，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 客观教学效果评估

通过临床理论和手术技能考核的方法对两组学生进行客观教学效果评估。

A组学生较B组学生在临床理论和手术技能的掌握程度上有明显优势，A组学生能将临床理论知识更好地运用到临床实际中，差异有统计学意义（P＜0.05，详见表1）。

表1 A组与B组关于客观教学效果评价的比较（x±s，分）

2.2 主观教学效果评估

主观教学效果评估通过问卷调查方式进行。总计发送36份问卷，回收36份，回收率100%。从6个方面的反馈结果显示，A组学生对运用虚拟人数字模拟系统的教学改革的认可度高，在主观教学效果的评估伤，A组较B组有明显优势，差异有统计学意义（P＜0.05，详见表2）。

表2 A组与B组关于教学效果评价的比较（±s，分）

表2 A组与B组关于教学效果评价的比较（±s，分）

?

3 讨论

目前，对临床研究生的培养逐渐从学术型培养向专业型培养过度，因此临床教学的重要性越来越受到重视。骨科研究生临床教学的重点是教师作为引导者教会他们专业学习的方法，培养学生临床思维和临床基本手术操作的能力，帮助学生顺利完成住院医师规范化培训，从医学生转变为合格的临床医生。和本科生临床教学相比，教学深度和教学要求有着明显的上升，对临床技能的要求有着明显的提高。虽然在临床教学改革中，逐渐放弃了填鸭式的传统教学手段，增加了多媒体教学，视频教学，模型教学甚至3D打印教学等，但由于骨科教学的特殊性，特别是骨骼三维空间构型不规则，周围血管神经关系错综复杂，手术入路繁多，学生对教学内容难以理解，学生抽象思维能力弱，缺乏空间结构的立体直观感受，教学效果差[2-4]。

骨科手术入路多，对局部解剖基础要求高，因此骨科入路解剖的教学至关重要。但传统的解剖教学均依赖于尸体解剖标本，由于受解剖标本数量和质量的影响，学生对解剖学的理解较差，真实手术临床运用和迁移能力较弱[5，6]。此外，传统的临床手术技能教学主要由教师通过手术视频进行讲解以及实际手术进行临床带教完成。但手术视频只有二维图像，而且拍摄距离常较远，角度固定，无法全面观察手术过程，学生学习时容易产生困惑，教师的讲解学生也无法完全领会。由于研究生教育的扩招，教学资源紧缺和带教教师时间和精力限制，教师的术中临床技能带教时间不足和深度不够，导致学生对临床教学满意度低，降低了研究生的学习的热情[2，3，7]。

虚拟人数字模拟系统在教学中的应用一定程度上解决了上述教学中的存在的问题，提高了教学质量。虚拟人数字模拟系统在骨科的运用原理是将数字技术与人体解剖学知识和骨科专科疾病进行结合，运用数字技术对相关信息进行提取、处理和重建，建立了四肢、骨盆和脊柱等多个部位的人体解剖标本，通过二维和三维的图像重现，使学生从立体的角度学习解剖，熟悉三维的解剖构型。同时该系统利用数字化技术对骨科100余种常见疾病进行了建模，模拟疾病的诊疗过程，特别是模拟了多种骨折手术，髋膝关节置换手术和脊柱手术的手术过程，提高了学生的临床思维能力和手术规划能力[7]。从两组的教学效果比较可以充分体现虚拟人数字模拟系统教学的有效性。学生对手术入路解剖的熟悉程度明显提高，在实际手术中和教师的教学配合度明显提高。模拟手术规划的功能使学生如身临其境般参与手术模拟，通过自己规划手术过程，进行手术预操作，体验虚拟手术流程，培养了手术技能，充分培养了学生的学习兴趣，增加了学生的教学投入感，提高学习效率，更好地掌握相关知识，提高了对临床教学和规培的满意度，加深了对骨科专业的热爱。

4 结语

综上所述，将虚拟人数字模拟系统引入研究生临床教学中，可以提高骨科解剖教学和骨科临床技能教学的质量，弥补传统教学的不足，提高教学满意度，为研究生临床教学提供了新思路。