三维重建结合手术教学法在胸外科实习教学中的应用

姜 云，史加海，周 庆，唐 东，陈建乐

南通大学附属医院：1.心胸外科；2.教育培训处， 江苏 南通 226001

临床实习是医学生培养的重要阶段，是医学生尝试将课本基础理论知识运用于临床实践的过程，是医学生向合格医师蜕变的关键性阶段。目前，胸外科临床实习教学面临着许多困境：①胸外科教学任务重，要求学生进行大量系统标准的训练[1]。②胸外科学专业解剖结构复杂，随着电视胸腔镜的推广使用，要求学生具备良好的空间想象能力，才能将手术操作和手术教学相融合。③胸外科病种多、危重患者多，需要医师具备扎实的专业基础理论和熟练精准的临床处理能力。实习生初入临床，大多数只能以“看”为主，知识点掌握困难[2]。④实习后学生普遍反映胸外科学习难度大，对胸外科实习畏惧且不感兴趣。目前，虽然已充分运用以问题为基础的教学方法(problem-based learning，PBL)[3]和以病例为导向的教学方法(case-based learning,CBL)[4]进行胸外科实习教学，但仍不能满足要求。所以，亟须寻找一种适合胸外科实习教学要求的教学方法。

在常规临床实习教学模式中，向实习生展示的X线片和CT图像为二维数字断层图像，实习生一般很难通过晦涩的二维断层图像在大脑中建立起图像的直观立体效果；胸腔镜下的手术视频只能提供镜下局部组织画面，无法提供胸部整体组织结构及其病变形态，故而实习生掌握胸部解剖结构存在困难。三维重建技术能从二维图像中获取三维结构信息，提供具有真实感的三维医学图像。该技术便于临床医师多角度、多层次地进行观察和分析，对病变体及其他区域进行准确地定量分析和定性判断，大大提高了医疗诊断的准确性和正确性以及手术的精准性[5-6]。三维重建不仅被应用于临床诊治中，也可被应用于医学生的教学中。研究证明，构建个体化肝脏外科术区结构三维模型，对于提高手术成功率和培养年轻医师具有实用价值[7]。对胸部器官进行清晰的三维重建，为医学生和初级外科医师提供了了解人体胸廓解剖结构和虚拟胸腔及心血管手术的学习工具[8-9]。因此，我们探索出三维重建结合手术教学法，在PBL和CBL的基础上，以三维重建和手术为教学工具，将其运用于胸外科实习教学，取得了较为满意的效果，现报告如下。

1 研究对象与方法

该研究连续选取2019年6月—2020年5月在南通大学附属医院胸外科实习的103名临床医学专业实习生为研究对象，随机分为试验组(n=52)和对照组(n=51)，研究期间无实习生退出。所有研究对象对该研究内容知情同意。

教学原则带教教师根据教学大纲，联合运用PBL和CBL，有计划、有目的地设计教学内容，合理设置临床问题，安排实习任务，对教学中可能出现的问题进行预测并制定对策，达到基础知识与临床实践融会贯通，能全面反映教学重点、难点和关键问题的目的。除教学方式不同以外，两组在教师配备、教学内容和教学时间等方面均保持一致。

试验组该组采用三维重建结合手术教学法，以“肺肿瘤”教学为例。实习生入科时，带教教师讲解文献检索的方法，使其掌握CNKI、维普、万方及Pubmed等数据库的使用方法。患者入院时，教师与学生一起了解病史、阅读胸片和胸部CT，学生间进行讨论和初步诊断，教师讲解肿瘤和周围组织结构特征，进行肺癌和良性肺肿瘤的鉴别诊断，让学生认真复习这一节书本知识点，搜索文献以了解最新进展。术前一天，教师运用Mimics软件，导入胸部CT平扫+增强图像，展示三维重建效果的肺部结构和肿瘤位置，与之前的讨论进行对比，讲解肺叶或肺段切除的手术原则，规划手术方案，围绕疾病就诊断、解剖、术后病理生理改变等向学生进行提问，学生思考并回答问题，并鼓励学生提问。手术当天，教师带领学生进入手术室，学生作为第二助手全程参与手术，教师讲解无菌术，演示消毒、铺巾、切皮、缝合打结等操作，并逐渐让学生亲身实践，结合三维重建结果，在进一步实际观察下，以提问和讲解相结合的形式，再次讨论解剖、病理生理、手术方案、术后注意事项等知识点，再次加深学生对肿瘤及其周围组织解剖结构的印象。术后，教师结合患者恢复情况，讲解术后病理生理改变和处理原则，对胸部解剖和疾病诊疗流程及思路进行梳理。

对照组该组采用传统PBL联合CBL教学法。实习生入科时，带教教师讲解文献检索的方法，使其掌握CNKI、维普、万方及Pubmed等数据库的使用方法。患者入院时，教师与学生一起了解病史、阅读胸片和胸部CT，学生间进行讨论和初步诊断，教师讲解肿瘤及其周围组织结构特征，进行肺癌和良性肺肿瘤的鉴别诊断，让学生认真复习这一节书本知识点，搜索文献以了解最新进展。术前一天，讲解肺叶或肺段切除的手术原则，规划手术方案，围绕疾病就诊断、解剖、术后病理生理改变等对学生进行提问，学生思考并回答问题，鼓励学生提问。学生不参加手术，教师使用道具讲解无菌术及铺巾、切皮、缝合打结等操作。术后教师结合患者恢复情况，再次讲解术后病理生理改变和处理原则，对胸部解剖和疾病诊疗流程及思路进行梳理。

实习结束后通过理论考试、技能考试和问卷调查进行教学效果评价：①理论考试为笔试，测试内容为胸外科基础知识，包括选择题、名词解释和问答题三部分，满分100分。②技能考试包括影像学判读(20分)、接诊患者(20分)、临床思维(30分)和基本操作技能——胸腔穿刺术(30分)四部分，满分100分。目的是考核学生的阅片、解剖结构认识、病史询问和沟通技巧、人文关怀、体格检查、临床判断和无菌术。③采用自制调查问卷调查实习生对教学方法的满意度，内容包括实习生对教学方法在提高学习兴趣(25分)、提高学习主观能动性(25分)、提高学习效果(25分)和实习满意度(25分)四方面，总分满分100分，调查问卷总分越高表示实习生对教学方法的总体满意度越高。调查问卷的克朗巴赫系数为0.825，表明信度较好。考核人员为非带教教师，且不知晓分组情况。

2 结果

该研究共入组103名实习生，试验组共52人，其中，男性22人(42.31%)，女性30人(57.69%)，年龄为(23.95±0.34)岁；对照组共51人，其中，男性24人(47.06%)，女性27人(52.94%)，年龄为(24.02±0.37)岁；两组学生的性别和年龄差异均无统计学意义(P>0.05)。因为，实习前外科学总论成绩一定程度上会影响实习后的出科理论考试和技能考试成绩，故对实习前两组学生的外科学总论成绩进行对比，试验组的成绩为(25.29±6.33)分，对照组的成绩为(20.90±3.02)分，两组学生的外科学总论成绩无统计学差异(P=0.960)，具有可比性。具体结果如表1所示。

表1 两组实习生一般资料比较

试验组出科理论考试成绩为(95.42±1.73)分，高于对照组的(91.45±4.68)分(P<0.001)；试验组技能考试成绩为(81.40±6.27)分，高于对照组的(78.55±5.15)分(P=0.013)，且试验组技能考试成绩中影像学判读、接诊患者、临床思维和基本操作技能四部分成绩均高于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)。具体结果如表2所示。

表2 两组学生出科理论和技能考试成绩比较

向两组实习生发放“胸外科实习生出科调查问卷”103份，回收有效问卷103份，有效问卷回收率100.0%。结果显示，试验组调查问卷总分为(98.29±1.12)，高于对照组的(88.37±1.37)分；且试验组在学习兴趣、学习主观能动性、学习效果和满意度四项评分，均高于对照组。差异均有统计学意义(P<0.05)。具体结果如表3所示。

表3 两组学生调查问卷结果比较

3 讨论

该研究结果显示，试验组胸外科出科理论考试成绩高于对照组，这提示三维重建结合手术教学法可以提高实习生理论知识学习成绩。解剖学是外科学的基石，胸部解剖结构复杂，传统教学方法下学生掌握较为困难，是临床教学中的重点和难点，也是每一位胸外科临床带教教师的难题。三维重建可利用患者的CT图像资料，提取出静脉、动脉、气管的图像，明确器官组织结构和走行。学生可360°地观察胸部解剖位置和结构、血管和支气管的变异分支情况，了解肺部病变与各个血管、支气管和相邻脏器的关系，从而更为直观清晰地认识胸部解剖结构。术前，三维重建图像结合患者的体型及手术检查，可选择合适的手术入路，规划手术方案和切除组织范围，达到精准手术切除，并提前对术中可能出现的解剖操作做出应对方案，确保术中对各个组织结构的保护；术中，教师通过逐层解剖和手术操作演示和解说，使学生深刻掌握胸部解剖知识和手术要求。

该研究结果显示，试验组技能考试整体成绩高于对照组，且在影像学判读、接诊患者、临床思维和基本操作技能四部分均高于对照组，这提示三维重建结合手术教学法能提高实习生对知识的整体掌握程度和临床应用能力。该教学方法将胸部解剖等基础知识、询问病史、人文关怀、体格检查、CT和X线片等影像学检查的判读、临床思维能力、无菌术等串联起来，组成以某一疾病为中心的科学、完善、逻辑清晰的知识网络，帮助学生高效地学习和临床应用。同时，该教学方法使实习生在实习过程中有更多探索与交流的机会，在提高学习能力的同时促进了学生的人文关怀和沟通能力。

问卷调查结果显示，试验组调查问卷总分高于对照组，且试验组在学习兴趣、学习主观能动性、学习效果和满意度四方面，评分均高于对照组，这提示三维重建结合手术教学法充分调动了实习生的学习积极性和自觉性，让实习生成为临床实习教学的主人。三维重建结合手术教学法，使实习生容易形成立体思维，记忆更加深刻，对重点和难点的把握更加到位，显著提升了其临床思维和技能学习能力。该教学方法下师生有更多机会及时沟通反馈，共同将书本知识、临床学习资料和患者融为一体，相辅相成，促进理论与临床的结合。让学生参加手术，是一种“肯定”和“鼓励”，激发了其主动学习的热情，提高了学习效率和效果，最大限度地激发了学生的潜能。

目前，三维重建结合手术教学法存在的不足之处主要为：①目前，市面上可用于三维重建的软件较多，且在不断推陈出新中，不同软件优缺点不尽相同，因此需要挑选适合于胸外科学的软件；②三维重建并未得到普及，授课教师是否愿意学习该项技术和对该项技术的掌握熟练程度，会对教学方法的推广有一定的影响；③该研究针对临床实习教学，只是向学生演示了三维重建，研究过程中有不少学生要求学习该项技术，但因为胸外科实习时间的原因未能满足学生的要求。未来可安排规培生学习三维重建，进一步探讨三维重建结合手术教学法在胸外科规培生教学中的应用价值。

4 结束语

随着电子信息化的飞速发展，三维重建的高效、精准和直观使其在临床的应用逐步广泛和成熟。综上所述，三维重建结合手术教学法，不仅能充分加深学生对胸部解剖和胸外科疾病的直观认识，快速提高学生的临床诊疗思维、操作能力和沟通技巧等，而且能极大地提高实习生的临床参与感，激发其对胸外科学的学习兴趣，吸引更多优秀医学生选择胸外科学，有助于推动胸外科学科的可持续性发展。因此，三维重建结合手术教学法在胸外科教学中的应用，教学效果显著，值得进一步探索和推广。