茍文隆,徐 源,路星辰,邵垌仁,王子明,劉 鵬

1.陸軍軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院骨科，重慶 400042; 2.陸軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院骨科，重慶 400037; 3.陸軍軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院教學(xué)辦，重慶 400042; 4.陸軍軍醫(yī)大學(xué)陸軍軍事訓(xùn)練傷防治指導(dǎo)中心，重慶 400042

軍事訓(xùn)練傷是軍事訓(xùn)練直接導(dǎo)致參訓(xùn)人員出現(xiàn)組織器官功能障礙或病理改變[1]。近年來，全軍部隊(duì)聚力推進(jìn)備戰(zhàn)打仗，大力開展實(shí)戰(zhàn)化軍事訓(xùn)練，隨著軍事訓(xùn)練的難度及強(qiáng)度不斷加大，軍事訓(xùn)練傷的發(fā)生率也顯著增加。流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，骨關(guān)節(jié)及軟組織損傷等運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)損傷在我軍軍事訓(xùn)練傷中的占比可高達(dá)81.9%～93.7%[2- 3]?；鶎有l(wèi)生軍官是軍事訓(xùn)練傷防治的主力軍，但是由于基層衛(wèi)生軍官多為臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)畢業(yè)，缺乏對(duì)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。關(guān)節(jié)鏡手術(shù)是運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)治療運(yùn)動(dòng)損傷的主要方式，也是治療軍事訓(xùn)練傷的主要手段，但是在傳統(tǒng)任職教育模式下，基層衛(wèi)生軍官嚴(yán)重缺乏臨床關(guān)節(jié)鏡手術(shù)的實(shí)踐機(jī)會(huì)，導(dǎo)致其對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)軍事訓(xùn)練傷防治知識(shí)的掌握嚴(yán)重不足，無法滿足基層官兵對(duì)軍事訓(xùn)練傷防治的需求。因此，如何改進(jìn)現(xiàn)行任職教育模式、提升教學(xué)效果至關(guān)重要。

虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality,VR)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)虛擬成像技術(shù)為核心，利用多種相關(guān)技術(shù)生成逼真的虛擬影像，使受試者的視覺、聽覺甚至觸覺等感官在虛擬環(huán)境下融為一體，并且通過必要的設(shè)備允許受試者與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互、相互影響，使受試者獲得等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)[4]。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，VR技術(shù)已經(jīng)與解剖學(xué)、生理學(xué)及外科手術(shù)學(xué)相結(jié)合，產(chǎn)生虛擬醫(yī)學(xué)系統(tǒng)，為臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)、手術(shù)指引與評(píng)估提供了全新的模式，顯示出它的巨大作用和使用前景[5]。

本研究在傳統(tǒng)任職教育模式的基礎(chǔ)上將VR技術(shù)應(yīng)用于基層衛(wèi)生軍官軍事訓(xùn)練傷防治理論與實(shí)踐教學(xué)中，解決傳統(tǒng)任職教育模式下，學(xué)員對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)和損傷機(jī)制理解不透徹、缺乏實(shí)踐手術(shù)操作的問題。

資料與方法

1 教學(xué)目標(biāo)和要求

通過對(duì)基層衛(wèi)生軍官進(jìn)行軍事訓(xùn)練傷防治任職教育培訓(xùn)，將基礎(chǔ)理論知識(shí)綜合運(yùn)用于臨床實(shí)踐，掌握膝關(guān)節(jié)軍事訓(xùn)練傷的診治和關(guān)節(jié)鏡基本操作技能，培養(yǎng)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)思維和獨(dú)立操作能力，為今后從事軍事訓(xùn)練傷防治工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 教學(xué)對(duì)象和分組

教學(xué)對(duì)象為陸軍軍醫(yī)大學(xué)2021、2022年度任職教育培訓(xùn)班學(xué)員50名，均為臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科畢業(yè)生。將50名學(xué)員依據(jù)學(xué)號(hào)隨機(jī)分為試驗(yàn)組(傳統(tǒng)任職教育模式聯(lián)合VR)25名和對(duì)照組(傳統(tǒng)任職教育模式)25名。試驗(yàn)組男性24名，女性1名，年齡25～33歲，平均29.2歲；對(duì)照組男性23名，女性2名，年齡26～33歲，平均29.6歲。兩組一般資料差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具有可比性(P>0.05)。所有理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)均由同一教學(xué)組實(shí)施。

3 實(shí)施方法

3.1理論教學(xué)過程 對(duì)照組由教員根據(jù)傳統(tǒng)的教學(xué)方法對(duì)學(xué)生實(shí)施理論教學(xué)，主要采用PPT授課、解剖模型講解、臨床典型病例床旁查房講解等，并安排學(xué)員10個(gè)學(xué)時(shí)自學(xué)；試驗(yàn)組在傳統(tǒng)任職教育的基礎(chǔ)上，利用自學(xué)學(xué)時(shí)安排學(xué)生通過混合現(xiàn)實(shí)圖像系統(tǒng)(Microsoft holoLens，美國(guó))模擬出膝關(guān)節(jié)及其周圍結(jié)構(gòu)的解剖模型，依據(jù)病變部位及周圍組織的影像學(xué)變化，明確區(qū)分病變區(qū)域、反應(yīng)區(qū)域及正常組織區(qū)域，構(gòu)建數(shù)字虛擬仿真三維模型(圖1)。

圖1 學(xué)員使用混合現(xiàn)實(shí)圖像系統(tǒng)模擬出膝關(guān)節(jié)及其周圍結(jié)構(gòu)的解剖結(jié)構(gòu)，依據(jù)病變部位及周圍組織的影像學(xué)變化進(jìn)行軍事訓(xùn)練傷防治理論學(xué)習(xí)

3.2實(shí)踐教學(xué)過程 利用筆者單位軍事訓(xùn)練傷病例數(shù)據(jù)庫，在教員指導(dǎo)下安排所有學(xué)員模擬收治軍事訓(xùn)練膝關(guān)節(jié)損傷患者，每名學(xué)員收治患者數(shù)≥5例。采用觀摩手術(shù)錄像的方式學(xué)習(xí)，觀摩過程中教員對(duì)手術(shù)操作要點(diǎn)、鏡下解剖結(jié)構(gòu)、病變特點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解，觀摩手術(shù)≥10例，并安排學(xué)員10個(gè)學(xué)時(shí)自學(xué)。試驗(yàn)組學(xué)員在傳統(tǒng)任職教育的基礎(chǔ)上，利用自學(xué)學(xué)時(shí)在教員帶領(lǐng)下使用VirtaMed ArthroS關(guān)節(jié)鏡模擬系統(tǒng)(Virtamed，瑞士)進(jìn)行虛擬關(guān)節(jié)鏡手術(shù)操作，該系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)虛擬成像系統(tǒng)、膝關(guān)節(jié)解剖模型和手術(shù)操作器械三部分組成(圖2)，可以模擬多種膝關(guān)節(jié)損傷后關(guān)節(jié)鏡下手術(shù)場(chǎng)景，學(xué)員可以使用配套手術(shù)器械在解剖模型中進(jìn)行虛擬手術(shù)操作，操作動(dòng)作及關(guān)節(jié)內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)的變化均可實(shí)時(shí)呈現(xiàn)在虛擬成像系統(tǒng)中，并且可以模擬組織間的相互碰撞與力反饋。試驗(yàn)組中每名學(xué)員需完成模擬膝關(guān)節(jié)滑膜切除、半月板損傷修整、前交叉韌帶損傷重建、軟骨損傷修復(fù)等手術(shù)總計(jì)≥10例(圖3)。

圖2 瑞士VirtaMed ArthroS關(guān)節(jié)鏡模擬系統(tǒng)，主要由虛擬成像系統(tǒng)、膝解剖模型和手術(shù)操作器械三部分組成

圖3 使用VirtaMed ArthroS系統(tǒng)進(jìn)行虛擬場(chǎng)景下膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)技術(shù)操作培訓(xùn)。a.教員示范操作；b.學(xué)員模擬手術(shù)操作

4 評(píng)價(jià)指標(biāo)

任職教育培訓(xùn)結(jié)束后對(duì)兩組學(xué)員進(jìn)行理論筆試和模擬手術(shù)操作考核以評(píng)價(jià)教學(xué)效果，理論試卷題目選自歷年執(zhí)業(yè)醫(yī)師骨科相關(guān)試題，共計(jì)50題，均為客觀性選擇題，滿分100分。模擬手術(shù)操作考核采用關(guān)節(jié)鏡手術(shù)技能評(píng)價(jià)工具(the arthroscopic surgical skill evaluation tool,ASSET)[6]，需要完成三項(xiàng)膝關(guān)節(jié)鏡操作：(1)標(biāo)準(zhǔn)的膝關(guān)節(jié)鏡診斷性檢查操作，完整觀察關(guān)節(jié)內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)；(2)異物取出操作：使用關(guān)節(jié)鏡取出6個(gè)環(huán)(3個(gè)在外側(cè)間室，3個(gè)在內(nèi)側(cè)間室)；(3)指定使用刨刀修整外側(cè)半月板的瓣?duì)钏毫?，以獲得半月板穩(wěn)定。模擬手術(shù)操作評(píng)分總分60分，其中診斷性操作25分，治療性操作35分。

5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

試驗(yàn)組理論筆試和模擬手術(shù)操作考核成績(jī)均明顯高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表1。

討 論

軍事訓(xùn)練傷是一個(gè)長(zhǎng)期困擾各國(guó)軍隊(duì)完成軍事訓(xùn)練和作戰(zhàn)任務(wù)的難題，每個(gè)軍事組織都需要去平衡任務(wù)對(duì)士兵能力的要求與訓(xùn)練強(qiáng)度的關(guān)系，盡量避免在非戰(zhàn)斗時(shí)發(fā)生損傷，因?yàn)檐娛掠?xùn)練傷是導(dǎo)致官兵發(fā)生功能障礙、殘疾和提前退役的主要原因[7-8]。研究表明，美國(guó)陸軍在基礎(chǔ)戰(zhàn)斗訓(xùn)練中，軍事訓(xùn)練傷的發(fā)生率在25%～50%。由于我軍早期對(duì)軍事訓(xùn)練傷的診斷和統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不明確，所以我軍軍事訓(xùn)練傷的發(fā)生率在6.9%～18.7%，新入伍人員中的發(fā)生率可達(dá)44.7%[9]。筆者長(zhǎng)期參加中央軍委軍事訓(xùn)練傷防治“三巡”任務(wù)發(fā)現(xiàn)，骨關(guān)節(jié)、肌肉、韌帶等急、慢性運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)損傷在我軍軍事訓(xùn)練傷中占比80%左右。

依據(jù)我軍的衛(wèi)勤保障規(guī)則，基層衛(wèi)生軍官特別是營(yíng)、旅級(jí)衛(wèi)生軍官是我軍基層部隊(duì)軍事訓(xùn)練傷防治的主力軍，他們不但要擔(dān)負(fù)部隊(duì)軍事訓(xùn)練時(shí)的衛(wèi)勤保障任務(wù)，還要負(fù)責(zé)平時(shí)軍事訓(xùn)練傷防治的醫(yī)學(xué)教育和指導(dǎo)監(jiān)督任務(wù)。然而，由于基層衛(wèi)生軍官大多是臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科畢業(yè)，對(duì)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)相關(guān)知識(shí)了解和掌握不足，往往不能完全勝任基層部隊(duì)軍事訓(xùn)練傷的防治任務(wù)。因此在任職教育培訓(xùn)中，對(duì)基層衛(wèi)生軍官進(jìn)行運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)診療能力的培養(yǎng)十分重要。然而由于運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)所涉及的解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、專業(yè)知識(shí)廣，臨床操作技術(shù)要求高，學(xué)習(xí)難度大，培訓(xùn)周期長(zhǎng)，傳統(tǒng)任職教育模式存在以下問題：(1)由于學(xué)科的特殊性，解剖結(jié)構(gòu)和損傷機(jī)制復(fù)雜，教員很難講解，且理論學(xué)習(xí)十分枯燥，通過傳統(tǒng)影像學(xué)和模式圖的教學(xué)很難使學(xué)員全面理解和掌握；(2)在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)過程中，需具有良好的立體感知能力，熟悉各個(gè)解剖結(jié)構(gòu)立體關(guān)系，對(duì)操作精細(xì)程度要求更加嚴(yán)格。而傳統(tǒng)任職教育模式下，學(xué)員對(duì)局部解剖的理解多來自于平面教學(xué)媒體，立體感知困難，加之關(guān)節(jié)鏡鏡下視野的特殊性明顯區(qū)別于常規(guī)教學(xué)模型，并且操作手術(shù)器械時(shí)需要眼、腦、雙手的協(xié)調(diào)同步，往往導(dǎo)致學(xué)員操作學(xué)習(xí)難度大，教員講授障礙多。學(xué)員普遍反映運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)授課內(nèi)容抽象，理解十分困難，即使強(qiáng)行記憶后，知識(shí)點(diǎn)遺忘也非常迅速，實(shí)際手術(shù)操作時(shí)難度大，自信心不足。

VR技術(shù)主要利用計(jì)算機(jī)模擬生成一個(gè)逼真的，具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環(huán)境，使人感覺身臨其境[10]。臨床上該技術(shù)已經(jīng)廣泛用于模擬一些復(fù)雜的骨科手術(shù)，進(jìn)行術(shù)前指導(dǎo)規(guī)劃[11]。VR技術(shù)仿真出的解剖模型能夠清晰顯示骨關(guān)節(jié)及周圍結(jié)構(gòu)，包括局部骨骼形態(tài)、血管神經(jīng)結(jié)構(gòu)及走向、肌腱韌帶肌肉起止、體表標(biāo)志及生物力學(xué)等特征，而且可以從任意角度、任意剖面觀察人體結(jié)構(gòu)。該技術(shù)不但能夠促進(jìn)學(xué)員對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)解剖學(xué)的理解，而且能夠豐富理論教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，有助于加強(qiáng)學(xué)員對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶[12]。除此之外，運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)傳統(tǒng)手術(shù)操作教學(xué)是把患者直接作為實(shí)踐對(duì)象，是一種以患者為載體的“學(xué)徒”教學(xué)模式，在傳統(tǒng)任職教育模式下，學(xué)員很難獲得獨(dú)立操作的機(jī)會(huì)，限制了學(xué)員對(duì)軍事訓(xùn)練傷發(fā)生機(jī)制及診治原則的學(xué)習(xí)。而VR技術(shù)可以通過模擬手術(shù)場(chǎng)景，結(jié)合真實(shí)手術(shù)器械，使學(xué)員在虛擬人體上進(jìn)行解剖觀察，反復(fù)操作，從而能夠從安全的錯(cuò)誤中取得臨床經(jīng)驗(yàn)，增加了學(xué)習(xí)內(nèi)容的形象性和趣味性，提高了學(xué)員培訓(xùn)信心[13]。20世紀(jì)90年代，美軍率先將VR技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，目前該技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)化階段，并廣泛滲透軍事生活的各個(gè)方面，主要集中在虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、軍事訓(xùn)練和武器裝備研發(fā)等方面。而VR技術(shù)在軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，多集中在模擬戰(zhàn)現(xiàn)場(chǎng)急救環(huán)境、戰(zhàn)創(chuàng)傷應(yīng)激障礙和軍事訓(xùn)練傷治療康復(fù)等方面，在軍事訓(xùn)練傷防治任職教育方面的研究較少[14-16]。

本研究通過將VR技術(shù)融入軍事訓(xùn)練傷防治任職教育中，顯著提高了基層衛(wèi)生軍官對(duì)軍事訓(xùn)練傷防治的理論及實(shí)踐操作考核成績(jī)。VR技術(shù)為軍事訓(xùn)練傷防治培訓(xùn)提供了一個(gè)逼真、生動(dòng)、安全的教學(xué)平臺(tái)，避免了傳統(tǒng)學(xué)徒式教學(xué)方法的弊端，對(duì)基層衛(wèi)生軍官操作能力的提升有顯著幫助，具有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。筆者相信隨著VR技術(shù)的不斷進(jìn)步和軍事訓(xùn)練傷病例庫的不斷完善，VR技術(shù)可為基層衛(wèi)生軍官提供更加真實(shí)的培訓(xùn)體驗(yàn)，進(jìn)一步推動(dòng)我軍軍事訓(xùn)練傷防治工作的進(jìn)步，更好地保障部隊(duì)從嚴(yán)開展實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練。

作者貢獻(xiàn)聲明：茍文?。赫撐淖珜懠靶薷摹①Y料搜集；徐源、劉鵬：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、培訓(xùn)實(shí)施；路星辰：資料整理及統(tǒng)計(jì)學(xué)分析；邵垌仁、王子明：研究指導(dǎo)、培訓(xùn)管理、經(jīng)費(fèi)支持