SECTRA 3D实时重建虚拟仿真技术在耳鼻咽喉科解剖教学的应用

刘文斌，田　旭，张永丽，杨　华*，高志强，蔺　晨，马　超，潘　慧

(中国医学科学院 北京协和医学院 1.北京协和医院 耳鼻喉科; 2.北京协和医院 外科; 3.教务处; 4.北京协和医院 教育处， 北京 100730)

外科教学内容中，解剖知识点繁多，影像图像复杂，如何更好地理解各个结构所处位置和周围组织器官的空间关系，将其与诊断和手术联系起来，一直是外科住院医师培训中的热点和难点[1]。尸体解剖和标本观察是解剖教学中最重要的实训手段,但是,随着现代医学教学模式的转变,尸体标本来源匮乏,库存不断减少,学生参与尸体解剖和实物标本观察的机会逐渐减少[2]。耳鼻咽喉科学解剖结构复杂、血管神经丰富、知识点繁多和影像学图片复杂，如何帮助学生快速有效理解和记忆相关解剖学的知识要点，一直是教学工作中的重点和难点[3-4]。传统的书本教学和多媒体课件演示很难形象、具体地展示真实解剖结构，即便授课老师演示尸体解剖，也很难重复演示，学生们没有真正动手、身临其境的学习体验。随着信息时代知识和工具的不断发展进步，出现了越来越多如“3D body”等解剖学相关的工具软件，使我们学习资源逐渐丰富[6-9]。SECTRA 3D实时重建虚拟仿真技术很好地解决了上述问题，授课老师可以通过上传真实患者的CT、MRI影像学资料，快速重建出3D模型，利用此模型学生们可以反复练习，并且每一个模型都具有真实患者的自身解剖学特点，可以帮助学生们快速有效理解和记忆解剖学的知识要点。

本研究中，针对北京协和医学院在校学生的耳鼻咽喉科学解剖教学，在系统的基础知识教学后，通过使用由瑞典SECTRA公司提供的SECTRA 3D实时重建虚拟仿真平台进行解剖教学，教学结束前后进行测验及调查问卷，对SECTRA 3D实时重建虚拟仿真技术在耳鼻咽喉科学解剖教学中的应用效果进行统计分析[3-5]。

1　材料与方法

1.1　研究对象

对象：2017年5月至2017年6月，北京协和医学院8年制第6年级学习耳鼻喉头颈外科学的医学生，共80人(男生25人，女生55人，平均年龄24岁)。教学前发放调查问卷及测试试卷，经过筛选符合标准的共80份；教学后的测试结果符合筛选标准的结果共80份。

1.2　教学与评估方法

1.2.1教学方法：由授课老师根据教学大纲要求掌握的耳鼻喉科基础理论知识及见习重点展开教学。

第二阶段教学，课前授课老师根据大纲要求向学生提供耳鼻喉科专题病历，并讲解演示如何使用SECTRA 3D实时重建虚拟仿真技术进行重建解剖；在学生了解熟悉后，学生依据病例提供的信息，通过第一阶段的学习及查阅资料获得的病例信息相关的知识进行讨论并自主完成学习目标：1)重建颈外动脉系统，标记主要分支；后应用血管定位功能掌握整体走行和位置关系；2)探索SECTRA平台有哪些方便学习的功能，并逐一展示。

1.2.2教学效果评估：在3D解剖教学前后均对所有学生进行测验,考核成绩以百分制，根据成绩总分为百分制，最后统计数据进行分析SECTRA 3D实时重建虚拟仿真技术在耳鼻咽喉科学解剖教学中的应用效果(图1～3)。

图1　测试试卷样例Fig 1　Example of test sheet

图2　教学前调查问卷Fig 2　Pre-teaching questionnaire

图3　教学后调查问卷Fig 3　Post -teaching questionnaire

1.3　统计学分析

2　结果

2.1　测试及调查问卷结果

课后测试成绩为87.69±10.25，显著高于课前的测试成绩79.19±10.39(P<0.05)(表1)。

表1　课前与课后调查问卷结果对比

图4　学生选择的教学方式比例Fig 4　Proportion of students’ choice of teaching methods

2.2　结果意义

结果显示，课前、课后学生们一致认为 耳鼻喉科的解剖非常精细、复杂，手术很难操作、不易理解，但在经过两个阶段的学习，通过使用SECTRA 3D实时重建虚拟仿真技术在耳鼻咽喉科学解剖教学，学生取得优秀成绩的比例明显提升。大部分学生在将SECTRA 3D实时重建虚拟仿真技术应用在耳鼻咽喉头颈外科学的临床教学中后，其学习知识掌握程度明显提高，对知识点理解、记忆，尤其在解剖结构的理解更加深刻、具体。课后调查问卷结果可以发现学生对此种教学方式更感兴趣，提高了学生对耳鼻喉科的学习兴趣(图4)。此次学习调查问卷及测试结果为分析SECTRA 3D实时重建虚拟仿真技术在耳鼻咽喉科学解剖教学中的应用效果提供了客观的信息。

3　讨论

SECTRA 3D实时重建虚拟仿真技术在耳鼻咽喉科学解剖教学的优点如下：1)形象直观便于理解。学生能够直接地近距离观察三维头颅，并模拟各种耳鼻喉科手术操作，通过这个过程，本科生们将对耳鼻喉科理解得更加透彻， 使抽象复杂和不易理解的耳鼻喉科学内容变得直观且生动有趣；2)提高医学院学生学习兴趣。SECTRA 3D实时重建虚拟仿真技术使学生在平台上完成各种耳鼻喉科临床基本操作中重要神经血管和解剖标志的避让等，与传统的正颌外科教学中的幻灯图片授课相比，这种方法不仅通过互动提高了医学生的兴趣，而且也减少传统解剖教学的成本；3)教学条件易满足。购买软件和平台后即可多次重复利用，不会造成其他经济负担。

通过测试及结果统计分析可以发现，通过使用SECTRA 3D实时重建虚拟仿真技术在耳鼻咽喉科学解剖教学后，学生对学科知识点印象更加深刻、学习兴趣更加浓厚。并且在调查问卷中学生普遍反映希望能在以后更多地开展此形式的教学，希望能将此形式推广到更多学科的教学过程中。通过以SECTRA 3D实时重建虚拟仿真技术为纽带进行耳鼻咽喉科学解剖教学，可以更加充分地运用资源，更高效地进行高等医学人才的培养，使学生不仅能科学有效地学习知识，还能培养和提高学生的自主学习兴趣。