数字骨科技术在骨科住院医师规范化培训中的应用

张 弛，刘 松，王 钊，胡汉生，王 簕

（广州医科大学附属第三医院，广东 广州 510150）

住院医师规范化培训（简称住培），是指医学生完成学校基本教育后接受的规范化、系统化的临床工作训练，是医学毕业生成为合格临床医师的必由之路，是培养人民满意好医生的必然选择[1]。住培是医学教育不可缺少的重要组成部分，但是，目前我国住培制度还处在起步阶段，各省市培训质量也参差不齐。因此，为提高住培质量，必须形成一系列切实可行的培训制度、方案及临床教学方法[2]。骨科学涉及的解剖结构复杂，治疗方式繁多，要求医师具备一定的解剖学基础和空间识别能力。目前，传统教学方式在取得一定效果的同时，还存在形式单一、学生缺乏兴趣等不足。随着计算机技术在医学领域的不断应用，数字化时代的高科技成果极大地改变了传统医学教学模式，临床教学工作也出现了新的契机。我们尝试将数字骨科技术应用于骨科住培，以期在有限的时间内更好地培养住培医师骨科相关知识应用能力和临床思维，提高其发现问题、分析问题、解决问题能力。

1 数字骨科技术在骨科住培中的应用

1.1 建立模型，加深理解

骨科疾病种类多且与解剖学密切相关，对学员的解剖学基础及空间思维要求极高[3]。以往住培采用传统授课模式，结合解剖图谱进行讲解，学生学习周期较长，很难对疾病形成直观印象，学习积极性不高。数字骨科技术是将数字化技术应用于骨科解剖、诊断、治疗、研究、康复及功能评估的一门新兴交叉学科[4]。将二维的影像学数据导入计算机建立正常或病变的三维可视化数字骨科模型，住培医师可对三维模型进行任意旋转、移动，也可全面观察或测量相关指标。

我科在教学工作中，对利用数字骨科技术进行骨科临床相关知识教学进行了积极探索和初步实践，除了利用传统的PPT面对面讲授外，还结合具体病例通过计算机软件对医学图像进行处理，为学生提供三维可视图像，具体来讲就是将CT数据导入Mimics三维重建软件，进行配准、分割，构建三维可视模型。例如，在骨折概论教学时，根据患者创伤诱因，结合影像数据进行重建，模拟受伤过程，形象、生动地为住培医师呈现患者受伤过程中的解剖学变化以及影像学改变，帮助住培医师分析骨折受伤机制。此外，在学习踝关节骨折、肱骨外科颈骨折等关节周围骨折时，教师可利用Mimics软件对不同骨折块上色，单独标记，住培医师也可在电脑上任意屏蔽或显示骨折块，进行各角度观察；模拟骨折周围组织，显示、隐藏人体结构的任意部分，从肌肉起止点，到血管、神经走向，无限组合所需3D图像，方便住培医师多方位、多角度、多层次观察人体各部位的骨骼、韧带、肌肉、神经、血管的毗邻关系。对于相对比较复杂的骨折，如骨盆骨折、肩胛骨骨折等，教师可利用3D打印技术将骨折实体化，真实反映患者病情。这样，能明确骨折线走向、骨折粉碎程度，方便住培医师多角度、多方位观察，对骨折分型以及治疗方案有更准确的认识。通过计算机三维技术建立立体模型，使骨科基础知识由平面、二维向立体、三维转变，让骨科知识真正“活”起来，立体化、形象化地展示在住培医师面前。

1.2 模拟手术，主动思考

骨折是临床常见的骨科疾病，正确的诊断和合理的治疗方案是治疗效果的重要保证，对住培医师进行临床诊疗思维培养也是临床教学的重点。传统教学模式中，住培医师只是参观者，并未真正参与临床诊疗方案的制订，学习效果不佳。针对这一问题，我们利用数字骨科技术，积极引导住培医师主动参与诊疗方案的制订。首先，将采集的CT数据导入Mimics软件进行三维重建，使住培医师了解骨折移位情况及骨折块情况，明确骨折分型。通过查阅文献、病例回顾、集体讨论等，初步确定诊疗思路。其次，教师利用拟向工程软件，如Geomagic等对已建立的三维模型进行切割，结合课堂教学内容让住培医师在计算机上进行骨折模拟复位，掌握骨折复位方法及技巧。最后，教师利用Solidwork等软件对内植物进行重建，如解剖钢板、锁定加压钢板、皮质骨螺钉、松质骨螺钉等。由住培医师选择内固定方式及内植物类型，利用计算机软件测量确定植入螺钉的顺序及长度，进行虚拟手术，再由带教教师点评，制订相对完善的手术方案。整个教学过程以引导骨科住培医师自主学习，制订个性化手术方案，提高其主观能动性为主，学习内容更加具体，住培医师对疾病的理解也更加深刻。

1.3 理论联系实践，提高分析能力

住培医师自主设计手术方案后，参与完整手术过程，带教教师组织住培医师对患者术后功能恢复、治疗效果、术后影像学检查及存在的问题等进行小组讨论。住培医师围坐在C型桌旁，展示患者术后X线片及功能评分，分析手术方案与实际手术过程存在差异的原因，学员间相互补充，甚至展开辩论。例如，我们在临床教学中将后踝骨折骨折块累及关节面＞25%列为手术指征，组织住培医师术前查阅相关文献，结合病例制订初步手术方案，术中进行踝关节抽屉实验，了解骨折稳定性并进行术后功能评分，通过总结讨论提高住培医师主动发现和解决问题能力。由带教教师结合文献、诊疗指南、患者情况进行病例分析，评价住培医师制订的手术方案的优缺点，以及存在差异的原因。对术前制订的手术方案和实际手术中选择的内固定方式进行反思与总结，使住培医师将理论知识应用于临床实践，促进其独立思考、培养临床诊疗思维。

2 应用体会

数字医学作为医学的一门新兴学科在我国仅有十多年的发展历程。然而，近年来信息技术与医学的有机融合却使其获得了迅猛发展，已深入教育、管理、科研与临床的各个方面，推动了医学发展。在骨科领域，数字化技术已得到全面应用，传统骨科已进入数字骨科时代[5]。数字骨科技术的出现使传统的板书、模型、尸体等不再是唯一的教学工具，网络、计算机图像处理技术、虚拟仿真技术等丰富了教学手段，增加了学习途径，改变了教学方法。如在学习医学影像学时，利用图像存档传输系统的数字化教学平台，图像更加清晰，信息量也更大，而模拟临床诊断则把课堂教学和临床教学紧密联系起来[6]。我们将数字骨科技术应用于骨科住培已一年余，通过真实病例引导学员学习，激发其学习兴趣，提高其学习主动性和积极性。学员不仅加深了对骨科基础解剖学知识、骨科疾病发病机制等的认识，提高了骨折分析、影像阅片等能力，而且还增强了发现问题、解决问题能力，从理论学习到实际操作，再由实践反过来学习理论，有助于独立思考能力、临床诊疗思维的形成，进一步培养了住培医师团结协作与语言表达能力，为开阔其视野、拓展其思维、增加其学识、展现其能力、增强其可持续发展能力，探索了新的教学方式[7]。

数字骨科技术的应用对带教教师也提出了更高要求。带教教师要注重自身综合能力提升。首先，转变教学理念，带教教师要提出恰当的问题引导学员主动发现问题、解决问题，同时还要具备组织能力、答疑解惑能力、引导学员积极讨论的能力；其次，带教教师要提高综合素质，既掌握相关疾病的诊治及前沿发展，又熟知数字骨科技术相关软件的使用；最后，数字骨科技术的应用要依托具体病例，这就要求带教教师在日常工作中不断收集经典病例，完善病例数据库。

3 不足及展望

随着科学技术的发展，数字医学在医学人才培养中发挥的作用越来越重要，已成为未来医学教育发展的方向。数字骨科技术能够满足目前骨科教学需要，为学生和青年骨科医师培养提供模拟训练平台，不仅激发其参与兴趣，还能极大提高学习效率。但从数字骨科技术的应用效果来看，还存在一些问题。如数字模型是对真实情况的模拟，不能涵盖所有大体标本的全部信息，这样必然会影响结果的准确性[8]；虚拟现实系统设备昂贵，三维建模对硬件要求高，师生缺乏面对面交流的机会，模拟手术与真实手术相比还存在差异等[9]。

机遇与挑战并存，随着数字技术在骨科领域的不断应用，其也将更广泛地应用于临床教学。除了目前的三维重建、3D打印技术外，虚拟现实技术（VR）也逐渐显现出强大的教学优势和技术潜力。有学者通过VR模拟中心与当地医学教育单位合作来培养青年手术医生，取得了满意效果[10]；2016年，广州市成立了国内首个虚拟现实医院，采用VR等先进技术，积极开展医疗教学培训。随着数字骨科技术在骨科教学中的应用，未来骨科医生专业技术水平将会有较大幅度的提高，骨科带教教师的教学水平也会得到明显提升，这也会使骨科临床与教学逐步走向立体化、可视化、标准化与系统化。