鄭潤(rùn)如，陳 鐵，劉鵬圖

中山大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)中心， 廣州 510275

高清手術(shù)示教系統(tǒng)在臨床技能教學(xué)中的應(yīng)用研究

鄭潤(rùn)如，陳 鐵，劉鵬圖

中山大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)中心， 廣州 510275

目的

探討高清手術(shù)示教系統(tǒng)對(duì)培養(yǎng)在校醫(yī)學(xué)生臨床思維、獲取外科臨床經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用效果。

方法

通過(guò)高清手術(shù)示教系統(tǒng)，向八年制七年級(jí)的臨床醫(yī)學(xué)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)直播不同類(lèi)型的手術(shù)過(guò)程，然后進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析；對(duì)臨床教師進(jìn)行訪(fǎng)談，并對(duì)訪(fǎng)談?dòng)涗涍M(jìn)行分析。

結(jié)果

高清手術(shù)示教系統(tǒng)為學(xué)生呈現(xiàn)了清晰的手術(shù)過(guò)程影像，傳遞了豐富的教學(xué)信息，得到廣大學(xué)生和臨床教師的普遍認(rèn)可。

結(jié)論

高清手術(shù)示教系統(tǒng)可有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)的手術(shù)室現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)摩教學(xué)模式的不足，很好地解決了臨床手術(shù)示教受時(shí)間、地點(diǎn)、規(guī)模、患者隱私和交叉感染防控等因素的制約，從而可有效提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

高清手術(shù)示教系統(tǒng)；臨床技能教學(xué)；臨床思維

臨床手術(shù)示教是廣大醫(yī)學(xué)生和臨床實(shí)習(xí)醫(yī)生獲得外科臨床經(jīng)驗(yàn)的最佳途徑之一[1]。所謂手術(shù)示教系統(tǒng)，是指借助現(xiàn)代音、視頻傳送技術(shù)對(duì)手術(shù)過(guò)程進(jìn)行異地同步觀(guān)摩的一種教學(xué)設(shè)施[2]，它的優(yōu)勢(shì)在于：擴(kuò)大手術(shù)示教范圍，手術(shù)示教實(shí)時(shí)、直觀(guān)，且?guī)熒梢越涣骰?dòng)[3]。

1 手術(shù)示教系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程

根據(jù)視頻信號(hào)的格式和傳輸處理技術(shù)的不同，手術(shù)示教系統(tǒng)大概經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：①模擬技術(shù)階段。從20世紀(jì)80年代初到90年代中期，手術(shù)示教系統(tǒng)以模擬電視技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)模擬信號(hào)線(xiàn)延伸或射頻調(diào)制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種模擬技術(shù)的方式存在傳輸距離受限制、信號(hào)容易受干擾、圖像質(zhì)量不高和操作不便等缺點(diǎn)。②模擬、數(shù)字技術(shù)相結(jié)合階段。從20世紀(jì)90年代中期到21世紀(jì)初，視頻數(shù)字編碼技術(shù)有了很大的發(fā)展，手術(shù)示教系統(tǒng)將音、視頻模擬信號(hào)通過(guò)多媒體計(jì)算機(jī)采集、編碼處理，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸，或存儲(chǔ)到視頻服務(wù)器上供學(xué)生遠(yuǎn)程異步點(diǎn)播。這種模擬、數(shù)字相結(jié)合技術(shù)雖然進(jìn)入數(shù)碼時(shí)代，但由于受到視頻采集前端設(shè)備和視頻編解碼壓縮技術(shù)的制約，以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)帶寬的的限制，也存在設(shè)備體積龐大、系統(tǒng)復(fù)雜、數(shù)據(jù)傳輸不暢和圖像質(zhì)量欠佳等缺點(diǎn)。③高清數(shù)字技術(shù)階段。21世紀(jì)初以后，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和視頻編解碼技術(shù)有了飛躍的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)千兆帶寬的普及，為高清視頻的傳輸提供了技術(shù)基礎(chǔ)。高清手術(shù)示教系統(tǒng)是以高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)或高清接口為前端，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為傳輸工具，以先進(jìn)的數(shù)字壓縮技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合利用電子、控制、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等技術(shù)的新型手術(shù)示教系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能高度一體化，便于施工、安裝、調(diào)試和管理。

2 高清手術(shù)示教中高清視頻參考的確定

手術(shù)示教就是將手術(shù)過(guò)程呈現(xiàn)在學(xué)生面前。手術(shù)示教系統(tǒng)要呈現(xiàn)的視頻畫(huà)面有：術(shù)野操作、器械傳遞、心電監(jiān)護(hù)、麻醉機(jī)和呼吸機(jī)的工作狀況，以及與患者相關(guān)的PACS影像資料信息。為了便于雙向溝通和增加現(xiàn)場(chǎng)感，手術(shù)示教系統(tǒng)還應(yīng)提供手術(shù)室現(xiàn)場(chǎng)聲音傳送和對(duì)講功能。高清手術(shù)示教系統(tǒng)傳送的是高清視頻信號(hào)，由于高清視頻的種類(lèi)繁多[4]，在該研究中，對(duì)高清手術(shù)示教系統(tǒng)的高清視頻的參數(shù)進(jìn)行了界定：視頻分辨率為1 920×1 080i，幀速率為25.00fps，比特率為3000.00kbps，采用MPEG-4 H.264AVC編碼。

3 高清手術(shù)示教系統(tǒng)

2014年3月，中山大學(xué)在方潤(rùn)華醫(yī)學(xué)教育資金的支持下，投入200多萬(wàn)元，建成了高清手術(shù)示教系統(tǒng)并正式投入使用。中山大學(xué)高清手術(shù)示教系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 高清手術(shù)示教系統(tǒng)拓樸圖

3.1 高清手術(shù)示教系統(tǒng)前端

高清手術(shù)示教系統(tǒng)前端設(shè)備安裝在各附屬醫(yī)院的手術(shù)室內(nèi)。前端設(shè)備包括：①術(shù)野操作攝像機(jī)。選用小型短距成像、自動(dòng)光圈、可控變焦的高清攝像機(jī)，安裝在無(wú)影燈的聚焦光軸線(xiàn)上；②器械攝像機(jī)。選用小型帶遙控云臺(tái)、自動(dòng)光圈、可控變焦的高清攝像機(jī)，安裝在手術(shù)室的天花板上，除了拍攝手術(shù)器械傳遞的畫(huà)面外，也可用于拍攝手術(shù)室的全景；③麻醉機(jī)和呼吸機(jī)的工作狀況監(jiān)控?cái)z像機(jī)。選用超小型的定焦自動(dòng)光圈高清攝像機(jī)，采用鵝頸萬(wàn)向支架安裝；④高清信號(hào)(兼容標(biāo)清信號(hào)輸入并轉(zhuǎn)HD格式)輸入接口。用于腹腔鏡視頻信號(hào)、心電監(jiān)護(hù)儀和PACS影像資料的信號(hào)輸入和格式轉(zhuǎn)換。

3.2 高清手術(shù)示教系統(tǒng)管理平臺(tái)

高清手術(shù)示教系統(tǒng)管理平臺(tái)具有3大功能：①對(duì)手術(shù)室內(nèi)的前端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和控制，包括設(shè)備電源的開(kāi)啟、攝像機(jī)的拍攝操作和參數(shù)的設(shè)置，等，減少對(duì)手術(shù)室的干擾；②對(duì)視頻服務(wù)器進(jìn)行管理，包括直播視頻的參數(shù)設(shè)置、直播頻道推送、后臺(tái)記錄，等；③對(duì)教學(xué)和用戶(hù)信息進(jìn)行管理，包括手術(shù)示教的申請(qǐng)和信息發(fā)布、多級(jí)用戶(hù)權(quán)限設(shè)置和用戶(hù)管理。

3.3 用戶(hù)端

授權(quán)用戶(hù)可在校園網(wǎng)任一信息點(diǎn)進(jìn)入高清手術(shù)示教系統(tǒng)管理平臺(tái)，觀(guān)看手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)直播或點(diǎn)播手術(shù)錄像；同時(shí)對(duì)手術(shù)室前端設(shè)備進(jìn)行控制、畫(huà)面選擇和語(yǔ)音交互。

4 研究對(duì)象及高清手術(shù)示教系統(tǒng)應(yīng)用效果分析4.1 學(xué)生滿(mǎn)意度調(diào)查

為了了解學(xué)生對(duì)高清手術(shù)示教的態(tài)度，我們?cè)O(shè)計(jì)了一組學(xué)生態(tài)度調(diào)查表，以便對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過(guò)高清手術(shù)示教系統(tǒng)對(duì)五年制四年級(jí)的臨床醫(yī)學(xué)學(xué)生進(jìn)行為期一個(gè)學(xué)期(2014.3-2014.7)的5個(gè)不同類(lèi)型的手術(shù)示教，其中開(kāi)放性手術(shù)示教3個(gè)，分別是直腸癌切除術(shù)、活體肝移植和胃癌切除術(shù)；微創(chuàng)手術(shù)示教2個(gè)，分別是腹腔鏡卵巢囊腫切除術(shù)和腹腔鏡膽囊切除術(shù)。開(kāi)放性手術(shù)的術(shù)野圖像由安裝在無(wú)影燈聚焦光軸線(xiàn)上的攝像機(jī)拍攝，微創(chuàng)手術(shù)的術(shù)野由腔鏡微型攝像頭拍攝。我們采用隨機(jī)抽樣的方法，從550名學(xué)生學(xué)籍表中隨機(jī)抽取70名學(xué)生作為調(diào)查對(duì)象，分別就高清手術(shù)示教的圖像質(zhì)量、臨床思維培養(yǎng)和教學(xué)信息呈現(xiàn)等問(wèn)題以問(wèn)卷的形式進(jìn)行調(diào)查。此調(diào)查共發(fā)問(wèn)卷70份，回收70份，問(wèn)卷的回收率100%，其中有效問(wèn)卷70份，回收問(wèn)卷的有效率100%。

采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)回收的有效問(wèn)卷答案進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，分別統(tǒng)計(jì)各滿(mǎn)意度調(diào)查問(wèn)題選擇各選項(xiàng)的人數(shù)，并采用百分比描述相應(yīng)問(wèn)題各選項(xiàng)的選擇的人占總調(diào)查對(duì)象的比例。采用χ2檢驗(yàn)進(jìn)行計(jì)數(shù)資料的比較，檢驗(yàn)水準(zhǔn)設(shè)為0.05，有關(guān)問(wèn)題的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1 高清手術(shù)示教學(xué)生滿(mǎn)意度調(diào)查統(tǒng)計(jì)表

注：*表中χ2值是選擇第一選項(xiàng)的人占總調(diào)查對(duì)象比例與50%比較的統(tǒng)計(jì)量；微創(chuàng)手術(shù)示教圖像質(zhì)量學(xué)生選擇很清晰的比例與開(kāi)放性手術(shù)示教的比例比較的χ2值為8.92，P<0.05。

表1統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：①由82.9%>50%(P<0.05)可知，學(xué)生大都認(rèn)為高清手術(shù)示教對(duì)自己的臨床思維培養(yǎng)很有幫助；②由70%>50%(P<0.05)可知，學(xué)生大都認(rèn)為高清手術(shù)示教能呈現(xiàn)豐富的教學(xué)信息。③微創(chuàng)手術(shù)示教由87.1%>50%(P<0.05)可知，學(xué)生普遍認(rèn)為高清手術(shù)示教傳輸?shù)膱D像質(zhì)量很清晰；開(kāi)放性手術(shù)示教由65.7%>50%(P=0.013<0.05)可知，學(xué)生大都認(rèn)為高清手術(shù)示教傳輸?shù)膱D像質(zhì)量比較清晰。由于微創(chuàng)手術(shù)示教圖像質(zhì)量學(xué)生選擇很清晰的比例(87.1%)大于(P<0.05)開(kāi)放性手術(shù)示教的比例(65.7%)，由此可知，學(xué)生認(rèn)為微創(chuàng)手術(shù)示教術(shù)野圖像質(zhì)量?jī)?yōu)于開(kāi)放性手術(shù)。

4.2 臨床教師訪(fǎng)談

高清手術(shù)示教系統(tǒng)投入使用以后，《外科學(xué)》授課教師和臨床帶教教師積極利用該系統(tǒng)進(jìn)行手術(shù)示教。為了從教師層面上了解高清手術(shù)示教系統(tǒng)的應(yīng)用效果，我們對(duì)應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行手術(shù)示教的3位《外科學(xué)》授課教師和6臨床帶教教師做了深度訪(fǎng)談，參與訪(fǎng)談的教師對(duì)高清手術(shù)示教系統(tǒng)給予充分的肯定。他們普遍認(rèn)為，高清手術(shù)示教系統(tǒng)傳送圖像清晰流暢，能夠把術(shù)野操作、器械傳遞、心電監(jiān)護(hù)、麻醉機(jī)和呼吸機(jī)的工作狀況，以及與患者相關(guān)的PACS影像資料等教學(xué)所需的信息展示給學(xué)生，講解教師可以根據(jù)教學(xué)需要選擇播放畫(huà)面；不干擾正常的手術(shù)進(jìn)程，減少手術(shù)室交叉感染機(jī)會(huì)，保護(hù)患者隱私，不受地域限制，手術(shù)示教實(shí)時(shí)、直觀(guān)，且?guī)熒梢曰?dòng)交流；使學(xué)習(xí)活動(dòng)更加自主化、個(gè)性化，使手術(shù)示教的適應(yīng)性得以大大加強(qiáng)，幫助醫(yī)學(xué)生順利完成由學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)榕R床醫(yī)生的角色轉(zhuǎn)變。但他們同時(shí)指出：高清手術(shù)示教也有弱點(diǎn)，學(xué)生對(duì)手術(shù)室環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)感受會(huì)受到一定的影響，建議低年級(jí)學(xué)生采用高清手術(shù)示教和傳統(tǒng)的手術(shù)室現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)摩相結(jié)合的教學(xué)方式。

5 結(jié)論

高清手術(shù)示教系統(tǒng)得到廣大學(xué)生和臨床教師的普遍認(rèn)可。調(diào)查結(jié)果表明，學(xué)生認(rèn)為微創(chuàng)手術(shù)示教術(shù)野圖像質(zhì)量比開(kāi)放性手術(shù)的要好，這可能與腔鏡微型攝像頭的質(zhì)量、腔內(nèi)燈光照明和術(shù)野拍攝等因素有關(guān)。

高清手術(shù)示教系統(tǒng)通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)手段，給學(xué)生以具體、形象的感官刺激，讓他們從視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等方面感知臨床實(shí)踐的場(chǎng)景和操作，強(qiáng)化認(rèn)知能力。高清手術(shù)示教系統(tǒng)可有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)的手術(shù)室現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)摩手術(shù)教學(xué)模式的不足，很好地解決了臨床手術(shù)示教受時(shí)間、地點(diǎn)、規(guī)模、患者隱私和交叉感染防控等因素的制約，從而有效提高醫(yī)療質(zhì)量和醫(yī)學(xué)教學(xué)的效率。

6 后續(xù)研究

根據(jù)該研究結(jié)論，高清手術(shù)示教系統(tǒng)的應(yīng)用可以在以下兩個(gè)方面進(jìn)一步展開(kāi)研究。

6.1 擴(kuò)大教學(xué)應(yīng)用范圍

根據(jù)教學(xué)需求，可以擴(kuò)大高清手術(shù)示教系統(tǒng)的教學(xué)應(yīng)用范圍，完善系統(tǒng)功能，進(jìn)一步將應(yīng)用到學(xué)校的各教學(xué)醫(yī)院，讓更多的在見(jiàn)習(xí)學(xué)生、帶教教師和實(shí)習(xí)醫(yī)生分享典型的手術(shù)示教，以及醫(yī)護(hù)人員隨時(shí)隨地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的手術(shù)觀(guān)摩和學(xué)術(shù)交流，提高自身醫(yī)療水平。

在直播手術(shù)過(guò)程的同時(shí)，將整個(gè)手術(shù)過(guò)程高清視頻存儲(chǔ)為流媒體或通用媒體格式文件，授權(quán)用戶(hù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線(xiàn)編輯，編輯好的手術(shù)教學(xué)片可以上傳入庫(kù)，用于教學(xué)、學(xué)術(shù)交流和科研。

6.2 接入醫(yī)療會(huì)診系統(tǒng)

高清手術(shù)示教系統(tǒng)提供高質(zhì)量的和比較全面的手術(shù)過(guò)程影像信息，同時(shí)實(shí)現(xiàn)音、視頻交互功能，該系統(tǒng)接入遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診系統(tǒng)，專(zhuān)家可以跨越地域的障礙，對(duì)疑難手術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診功能。

[1]鄭潤(rùn)如．網(wǎng)絡(luò)型臨床手術(shù)示教系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]．中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2002，16(6):386-387

[2]吳凱．醫(yī)院手術(shù)示教系統(tǒng)建設(shè)[J]．醫(yī)療設(shè)備信息，2006，21(2):14

[3]鄭潤(rùn)如，劉鵬圖．論高校網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)資源的建設(shè)[C]．廣東省高等教育學(xué)會(huì)教育技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)2012年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集,86-89

[4]lljyy.高清視頻[EB/OL]．http://baike.so.com/doc/386836.html，2014-07-01

·教與學(xué)研究·

Application of high-definition surgical demonstration system in clinical skill teaching

ZhengRunru,ChenTie,LiuPengtu

NetworkandInformationTechnologyCenter,SunYat-senUniversity,Guangzhou510275,China

Objective To investigate the outcomes of high-definition (HD) surgical demonstr- ation system applied in training medical students' clinical thinking and obtaining clinical experience. Methods Different types of surgical procedures were broadcast live with HD surgical demonstration system to the seventh-year students of eight-year clinical medicine program. Then we conducted a questionnaire survey and made statistical analysis. Clinical teachers were interviewed and the interviews were analyzed. Results HD surgical demonstration system presented clear images of the surgical procedures to students, conveying a wealth of teaching information; thus it was generally well-accepted by a majority of students and clinical teachers.Conclusion HD operation demonstration system allows operations without the constraints of time, place, scale, privacy, or cross-infection prevention and control, so it effectively improves the quality and efficiency of medical teaching.

high-definition surgical demonstration system; clinical skill teaching; clinical thinking

2014-11-04

鄭潤(rùn)如(1966-)，男，廣州人，碩士，工程師，主要研究方向：教育技術(shù)學(xué)。

G434

A

1004-5287(2015)01-0074-03【DOI】：10.13566/j.cnki.cmet.cn61-1317/g4.201501022