三维虚拟全息投影技术在神经阻滞教学中的应用*

陈 渔，张新宇，李 捷，蒋昌茂，王圣钊，迟明艳，陆 巍1，△

(1.贵州医科大学附属医院疼痛科，贵州 贵阳 550004；2.贵州医科大学麻醉学院，贵州 贵阳 550004；3.贵州医科大学基础医学院，贵州 贵阳 550004；4.贵州医科大学药学院，贵州 贵阳 550004)

神经阻滞源自麻醉学区域神经阻滞技术，是指将局部麻醉药注入神经周围，使其传导功能暂时阻断，以暂时或长期解除患者的急、慢性疼痛[1]。目前，神经阻滞已成为临床镇痛的关键环节，除了提高恢复质量外，有效的镇痛还可减少应激反应，改善患者失眠、焦虑、恐惧、忧郁等不良情绪，可为手术患者提供术中及术后镇痛，加速患者康复[2-4]。神经阻滞是疼痛及麻醉科医生必须熟练掌握的一项临床基本技能，其实践操作性极强，既需要掌握扎实的理论知识，又需要熟悉多项神经阻滞、局部注射及微创手术等操作技术[5]。在多年临床带教经验及学生反馈中，发现目前以二维解剖说教为主的传统神经阻滞教学方式存在以下不足：(1)神经相关知识复杂抽象，学生学习积极性差；(2)学生很难形成三维(3D)空间解剖的概念；(3)体表定位的介绍不够形象。

3D虚拟全息投影技术起源于佩珀尔幻象，国内对于全息投影技术应用的研究是在2015年之后开始出现的。有学者主张将全息投影技术运用在教育教学领域，因为3D虚拟全息投影技术具备沉浸性、裸眼性、交互性、高度适应性的特点，适用于需要学生具备较强的空间想象力和需要情景模拟教学进行互动的课程，其能增加课堂的互动，使得枯燥乏味的知识更加形象立体，激发学生兴趣[6-9]。

因此，本研究基于传统神经阻滞教学的不足之处，通过引入具有平移旋转、视图清晰特点的3D虚拟全息投影技术，将不同的神经解剖、穿刺操作进行立体演示及数字化处理，探索3D虚拟全息投影技术在神经阻滞教学中的应用效果。

1 资料与方法

1.1一般资料 选择贵州医科大学2018年9月入学的麻醉专业学生共108名为研究对象，采用随机、对照、单盲的实验设计原则将其随机分为研究组和对照组，每组54名。2组学生之前均未接受过神经阻滞的学习，且2组授课教师相同，2组学生在年龄、性别、入学考试成绩等方面比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

1.2方法

1.2.1教学方法

1.2.1.1对照组 采用传统教学方式，以PPT讲解理论、解剖图谱辅助的方式进行教学。使用的教材为国家卫生健康委员会“十三五”规划教材《疼痛诊疗学》第四版，授课内容为第五章神经阻滞内容。

1.2.1.2研究组 采用3D虚拟全息投影技术进行神经阻滞的教学。带教教师利用3D虚拟全息投影技术，一边进行投影展示，一边进行神经阻滞应用解剖、注意事项的讲解和操作技术的教学。利用3D虚拟技术所具有的立体、直观、新颖的特点，将包括骨骼、韧带、神经、血管、肌肉等不同的解剖部位和神经阻滞穿刺操作进行立体可视化的教学展示。此外，还通过3D虚拟全息投影技术将神经阻滞常用的体表定位标志、神经分布情况进行直观展示，有助于学生更好地掌握神经阻滞要点。

1.2.2观察指标 授课结束后对研究组、对照组使用同一考试题进行测试。主要考查神经阻滞相关解剖知识、操作方法等方面的熟悉度；采用主观问卷调查的方式，课后对研究组和对照组进行学习效果问卷调查，并单独对研究组进行学习满意度评价的问卷调查。学习效果问卷设置10个分量表：1分表示不满意，10分表示非常满意，问卷共发放108份，回收有效问卷108份，有效回收率为100%；学习满意度评价问卷设置5个等级(完全同意、比较同意、一般同意、一般不同意、完全不同意)，问卷共发放54份，回收有效问卷54份，有效回收率为100%。

2 结 果

2.12组理论考核成绩比较 研究组理论考核成绩为(69.50±22.19)分，明显高于对照组的(47.41±18.50)分，差异有统计学意义(P<0.05)。见图1。

注：与对照组比较，t=5.615,aP<0.05。

2.22组学习效果评价结果比较 研究组在“体表标志辨识能力”“局部解剖空间构想能力”“神经穿刺方向与深度把握能力”方面的学习效果显著优于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 2组学习效果评价结果比较分)

2.3研究组学生对3D虚拟全息投影技术在神经阻滞教学中的应用评价情况 90.74%的学生认为3D虚拟全息投影技术在神经阻滞教学中的应用有助于与临床无缝对接，90.74%的学生认为3D虚拟全息投影技术在神经阻滞教学中的应用有助于提高学习兴趣；90.74%的学生认为3D虚拟全息投影技术在神经阻滞教学中的应用有助于提升学习效率；92.59%的学生认为3D虚拟全息投影技术在神经阻滞教学中的应用可提高课堂氛围；90.74%的学生认为3D虚拟全息投影技术在神经阻滞教学中的应用有助于提高实践操作能力；96.30%的学生希望推广此教学方式。见表2。

表2 研究组学生对学习满意度的评价结果[n(%)，n=54]

3 讨 论

3.1传统神经阻滞教学缺点 在传统的神经阻滞教学模式中，教师常运用标本、模型、挂图、PPT 方式进行平面的教学演示。但是，由于相关神经解剖结构复杂，内容抽象，学生对所要学习的神经走行分布及其与体表定位标志的关系难以清晰掌握，临床操作时仍然不知进针的位置、方向及深度，对于穿刺针在皮下走向路径理解不强[10-11]。在实际操作中可能会出现误伤神经，局部麻醉药入血，阻滞效果不理想等情况[12-13]。这种先理论教授后临床实践的“灌输式”教学方法，导致学生的学习效率低下，积极性差。如何提高学生的参与积极性，使学生快速简易地掌握神经阻滞的要点，一直是神经阻滞教学中的难题。

3.23D虚拟全息投影技术在教学中的应用 3D虚拟全息投影技术具有裸眼临场、深度感知、现实观感模拟的特性，可给人以接近实物的体验感[14]。近年来，随着3D虚拟全息投影技术的发展和应用成本的降低，3D虚拟全息投影技术与课堂相结合的可视化教学方式成为可能。不断有学者在探索其在教育领域的应用，包括3D全息投影教辅设备的研制和3D全息投影技术与教学的结合[15-16]。有学者提出，3D全息投影有助于让学生进行沉浸式学习，通过参与、互动，激发学生求知欲、好奇心，提高学生学习效率[17]。吴婷婷等[18]研究显示，3D全息投影技术能很好地将课堂情境与学生的生活情境相融合，激发学生的自主学习能力；美国肯特州立大学LEE[19]的研究发现，3D全息投影可使学生提高专注力；麻省理工媒体实验室WALKER[20]认为，全息技术可帮助学生通过探讨知识的共性建立一种社会化纽带。理论上，将3D虚拟全息投影技术与神经阻滞的教学相结合，可把抽象难懂的神经解剖知识、体表定位标志、神经阻滞穿刺进针位置进行可视化的立体展示，以前卫的高科技吸引学生注意力，以精彩的内容提高学生主观能动性，激发学生的学习热情，调动学生的积极性，转变传统枯燥冗长的刻板神经阻滞学习的课堂感受。

3.33D虚拟全息投影技术教学显著提高了学生的学习效果 本研究结果显示，采用3D虚拟全息投影技术与神经阻滞相结合的教学方式的研究组学生理论考核成绩显著高于对照组(P<0.05)；并且学习效果问卷调查显示，研究组在“体表标志辨识能力”“局部解剖空间构想能力”“神经穿刺方向与深度把握能力”等方面显著优于对照组(P<0.05)。当教师在进行3D虚拟全息投影时，可把教科书上枯燥乏味的神经解剖知识和穿刺方法以3D立体可互动的方式为学生进行展示，吸引学生注意力，激发学生兴趣，培养学生解剖结构的空间想象能力，潜移默化地记住知识点。

3.43D虚拟全息投影技术教学提高了教学满意度 运用3D虚拟全息投影技术后，为学生带来了较强的视觉震撼，激发了学生的学习热情，调动了学生的积极性。本研究通过学习满意度问卷调查显示，90.74%的学生认为3D虚拟全息投影技术在神经阻滞教学中的应用有助于激发学习兴趣，提高学习积极性；90.74%的学生认为3D虚拟全息投影技术在神经阻滞教学中的应用有助于提升学习效率；92.59%的学生认为3D虚拟全息投影技术在神经阻滞教学中的应用有助于提高课堂氛围；96.30%的学生希望推广这种新的神经阻滞教学方式。将3D虚拟全息投影技术应用在神经阻滞教学中，可转变传统神经阻滞教学晦涩难懂、抽象枯燥的学生课堂感受，学生由被动学习转变为主动学习，课堂氛围轻松愉悦，回答问题的热情不断高涨，学习效果优于对照组。

3.53D虚拟全息投影技术的局限性 本研究通过对学习效果评价发现，1.85%的学生认为3D虚拟全息投影技术在提高体表标志辨识能力和提高局部解剖空间构想能力方面没有明显帮助；3.70%的学生认为3D虚拟全息投影技术对提高神经穿刺方向与深度把握能力的效果不明显；结合对学生的反馈调查研究发现，这可能是由于3D虚拟全息投影技术在培养学生实践操作能力方面的局限，其并没有为学生提供理论学习与动手实际操作相结合的反复练习，造成了学生在实际神经穿刺时对于穿刺方向、深度把握和局部解剖空间构想、体表标志辨识等方面存在疑惑。

结合目前大多数医学院校教师教育资源稀缺的现状[21-22]，如何在实践机会缺乏的现状下提供给学生虚拟仿真的穿刺体验，提高学生在进入临床前的穿刺技术，探寻合适的3D虚拟全息投影技术与虚拟仿真技术结合的方法，将理论学习与反复练习进行有机结合，对未来的医学教育实践具有重要的教学模式改革意义。

综上所述，3D虚拟全息投影技术虽然在学生实践神经阻滞操作能力培养方面还有所欠缺，但其在激发学生学习主观能动性、思辨能力、空间构想方面等方面明显优于传统教学方式，其在神经阻滞教学中的应用在一定程度上改善了传统教学方式的弊端，为学生带来了新的学习体验，值得进一步推广。