增强现实技术在住培医师脊柱外科手术学教学中的效果

陈宣煌 高小强 林海滨 郑锋 蔡涵华

脊柱外科包括了许多病种，且与生物力学、解剖学间紧密相连。在脊柱外科的临床教学中，脊柱局部解剖是十分关键的[1]。但是，因为脊柱的解剖结构十分复杂，影像学资料具有更高的阅读难度，所以，对学生的解剖学基础、空间想象力均给予了更多的要求，而借助传统教学对解剖、病例进行教学，其教学方法较为单调，且太过抽象，学生的主动性较低，学习质量与效果也不够理想[2]。现阶段，许多新兴技术已经被应用到脊柱外科手术学的教学中，比如，虚拟现实（VR）、混合现实（MR）等[3]。而其中，VR 具有人类的许多感知功能，比如，听觉、触觉、嗅觉等，但是，其清晰程度不够，使得部分体验者会出现眩晕、呕吐等，而仅有在分辨率超出了14 k 后，才可以基本上与大脑间相相配，现阶段，各类VR 设备依旧无法满足于这一标准[4]。MR 是处于VR 的前提下，把增强现实（AR）的各项优势全方位地发挥出来，MR能够在各个现实场景中体现出虚拟场景，使得虚拟场景、现实场景、体验者间可以彼此反馈，但是，其需要的人员、资金等均较多，且依旧处在探索期中[5]。AR 具有十分特殊的优势，可以让传统脊柱外科手术学教学中的各类问题最大程度地改善，让这一教学更为高效、科学、精确[6]。本研究特选取本院60 名脊柱外科手术学住培医师，研究了AR 技术对于住培医师脊柱外科手术学教学的影响，现报告如下：

1 对象与方法

1.1 对象

选取60 名，2020 年6 月—2021 年1 月期间，我院的脊柱外科手术学住培医师，依随机数表法，获对照组（共30 名）、研究组（共30 名），对照组应用传统教学，而观察组应用AR 技术（处于传统教学的前提下）。对照组：男、女依次是18 名、12 名；年龄：23～32 岁，平均年龄为（27.81±3.44）岁。研究组：男、女依次是19 名、11 名；年龄：24～31 岁，平均年龄为（27.74±3.99）岁。此次研究于我院伦理委员会授权后开始实施，且两组初始资料对比差异均无统计学意义（P＞0.05），研究可行性较高。

1.2 方法

在对两组进行教学期间，其内容都是腰椎的解剖、手术，除了教学方法间具有差别之外，在教学时间、教学资料、教师等方面都是相一致的。每周进行一次，单次4 个学时，共进行12 次教学。教师共有12 名，每组为6 名教师。

1.2.1 对照组

对照组：传统教学：住培医师需要借助于教师予以的各类资料，对腰椎解剖相关的各类疾病进行了解、学习，并处于教师的引导下，对手术案例进行分析、讨论、研究。

1.2.2 研究组

研究组：施予AR 技术：在教室中，需要具有AR设备，处于教师的引导下，对AR 设备进行了解、学习，还需要对腰椎解剖相关的各类疾病进行了解、学习。把AR 技术逐步渗入至脊柱外科中：AR 设备是较为普遍的手持移动式设备，加之Human Anatomy Atlas（HAA）软件。与传统电子计算机断层扫描（CT）图像三维重建不尽相同，HAA 能够给出更为系统且更为全方位的人体3D 解剖图、核磁共振（MRI）成像等，该软件可以给AR 设备予以更多的支持。应用手持移动式设备，在HAA 中，对腰椎有关的解剖结构进行扫描，比如，骨骼、神经脉管、皮肤等，保障十分清晰，每一层都能够被显示，也可以相互叠加。在扫描结束后，虚拟腰椎解剖区域可以逐步被叠加到现实场景中，在该场景中，生成相应的立体模型。该模型十分立体，能够给住培医师给予更多的沉浸感、体验感。在进行教课期间，教师需要先辅助住培医师全方位掌握AR 设备的应用，并解释腰椎区域有关的解剖、疾病等，之后，参照相应的手术案例，借助AR设备分析并研究极有可能的各类引发原因、治疗方式，对手术进行演练。在每一次教学完成后，对腰椎解剖有关疾病的诊疗流程、方法等进行全方位地梳理。

1.3 观察指标

1.3.1 考核总成绩

教学后，对两组的考核总成绩进行研究、分析，理论考试，应用笔试，内容包括了腰椎区域解剖知识与其疾病，分数范围于0～100 分，由名词解释题、单项选择题、病例分析题、论述题来进行考核。

1.3.2 住培医师总体满意率

教学后，对两组的住培医师总体满意率进行分析、研究，借助医院制作的总体满意率调查表对其进行评估，包括了“脊柱外科学习求知欲望与兴趣是否增强”“课堂气氛是否满意”“腰椎知识是否已经掌握”“关键点是否已经理解”“学习能力与思维是否已经增强”，分数范围于0～100 分，很满意：分数范围于90～100 分，较满意：分数范围于65～89 分，不满意：分数范围于0～64 分。总体满意率＝（很满意+较满意）/总人数×100%。

1.3.3 教师总体满意率

教学后，对两组的教师总体满意率进行分析、研究，应用医院制作的总体满意率调查表对其进行评估，包括了“教学方法是否实用”“教学内容是否充足”“教学知识是否多样”等，分数范围于0～100 分，很满意：分数范围于90～100 分，较满意：分数范围于65～89分，不满意：分数范围于0～64 分。总体满意率＝（很满意+较满意）/总人数×100%。

1.3.4 住培医师综合能力对比

对两组住培医师教学后的综合能力进行评估对比。采用自制量表评估学生综合能力，包括思维能力、学习积极性、实践操作能力、团队精神，各项总分为100 分。

1.4 统计学方法

本次研究所获得的所有相关数据处理分析，均采用SPSS 22.0 统计软件进行，以（%）表示计数资料，比较采用χ2检验或Fisher 精确概率检验；以（）表示计量数据，比较采用t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组住培医师考核成绩比较

在表1 中，教学后，作对比，发现研究组的考核总成绩较对照组更高，且差异有统计学意义（P＜0.05）。

表1 两组住培医师考核成绩比较（分，）

表1 两组住培医师考核成绩比较（分，）

2.2 两组住培医师教学后的综合能力对比

教学后，作对比，发现研究组的综合能力评分较对照组更高，且差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 综合能力评估（分，）

表2 综合能力评估（分，）

2.3 两组住培医师总体满意率比较

教学后，作对比，发现研究组的住培医师总体满意率较对照组更高，且差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 两组住培医师总体满意率对比

2.4 两组教师总体满意率

两组教师一般资料比较差异无统计学意义（P＞0.05），教学后，研究组教师总体满意率较对照组更高，且差异有统计学意义（P＜0.05）。见表4。

表4 教师总体满意率

3 讨论

现阶段，在电子信息化逐步发展后，使得AR 也被普遍地应用，对于脊柱外科临床教学而言，AR 的各项优势不但可以弥补传统教学的缺点，还可以在脊柱外科手术学教学中注入更多的活力[7]。AR 能够促进脊柱外科手术学教学逐步迈向现代化[8]。

在本次研究中，对住培医师施予AR 技术，研究组的考核总成绩[单项选择题、名词解释题、论述题、病例分析题、总分依次是（23.18±1.62）分、（24.60±1.41）分、（22.28±1.83）分、（22.90±1.88）分、（92.50±1.82）分]，较对照组单项选择题、名词解释题、论述题、病例分析题、总分依次是（21.23±0.82）分、（18.47±0.93）分、（18.54±0.61）分、（17.45±0.81）分、（75.30±1.92）分均更高，且差异均有统计学意义（P＜0.05）；这与李威等[9]研究结果间相一致，其指出了，试验组的考核总成绩[单项选择题、名词解释、论述题、病例分析题依次是（34.12±2.77）分、（17.28±1.31）分、（16.92±1.61）分、（17.24±1.59）分]，较对照组单项选择题、名词解释、论述题、病例分析题依次是（25.52±3.34）分、（10.60±1.50）分、（10.80±1.83）分、（11.00±1.78）分均更高，且差异均有统计学意义（P＜0.05）；由此证实了，AR 技术能够促进考核总成绩最大限度地提升。分析其相关原因，即：住培医师处于AR 设备给予的引导下，对腰椎区域中的各类肌肉、皮肤、骨骼等进行开放，对椎板切除减压、畸形矫正等部分较为普遍的腰椎手术进行模拟，可以获得腰椎手术更多的知识、内容，且在悉知解剖知识的前提下动手进行操作，对腰椎手术方面的知识、操作均具有更为清楚的认知[10]。另外，在本次研究中，对住培医师施予AR 技术，研究组的学生总体满意率96.67%、教师总体满意率100%，较对照组学生总体满意率80.00%、教师总体满意率50.00%更高，且差异有统计学意义（P＜0.05）；这与罗益滨等[11]研究结果间相一致，其指出了，2012 级的总体满意率86.6%（26/30），较2011 级总体满意率60%（18/30）更高，且差异有统计学意义（P＜0.05）；由此证实了，AR 技术能够提升住培医师、教师对于教学的总体满意率。分析其原因，即：AR 能够增强住培医师对于学习的求知欲望、兴趣，同时，住培医师能够掌握到更多的关键点，且更易构成立体思维，记忆相对来说更为牢固，对各项技能、思维的增强具有十分关键的作用[12]。同时，AR具有实时交互性，住培医师应用AR 并非被动学习、接受教师教给的各类知识、内容，而是自主将这些知识、内容逐步应用到手术中，或是由任一角度观察手术模型，增强了各个感官能力[13]。另外，AR 具有更为良好的刷新率、实时追踪定位技术，可以更为精确地对各个病变加以定位[14]。

现如今，临床上已经逐步将AR 应用至脊柱外科手术定位，且其效果是十分理想的[15]。AR 具有最高的性价比，已经被应用到许多领域中，这其中，就包括了整形外科、口腔医学等相关的领域[16]。不过，在本次研究中，也出现了部分问题，比如，AR 设备对之前没有接触过这类设备的住培医师较难进行操作，需要相应的时间对AR 设备进行学习，这样，学习进度会有所滞后等[17]。现阶段，AR 的缺陷包括了：（1）AR 设备价格较高，在前期，购买AR 设备所需的资金具有困难[18]。（2）在市面中的AR 设备十分多样，且各个设备均具有相应的优势、缺陷，所以，选取最为适合的AR 设备需要耗费相应的时间[19]。（3）AR 依旧没有被大力推广与普及。（4）在今后，可以对AR 应用到脊柱外科手术中进行分析与研究。

综上所述，住培医师脊柱外科手术学教学工作中应用AR 技术能够改善住培医师、教师总体满意率，提升其考核总成绩，能够获得更为理想的效果。