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        虛擬現(xiàn)實聯(lián)合模擬人教學(xué)模式在腰椎穿刺術(shù)技能培訓(xùn)中的應(yīng)用

        2023-10-08 12:16:20孫超薛夢顏鎮(zhèn)洪楊倩常婷
        中國卒中雜志 2023年9期
        關(guān)鍵詞:人組穿刺術(shù)學(xué)時

        孫超,薛夢,2,顏鎮(zhèn)洪,楊倩,常婷

        目的 探討虛擬現(xiàn)實(virtual reality,VR)聯(lián)合模擬人教學(xué)模式在醫(yī)學(xué)實習生腰椎穿刺術(shù)教學(xué)中的培訓(xùn)效果。

        方法 選取空軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院輪轉(zhuǎn)的醫(yī)學(xué)本科實習生30名,隨機將其分為VR組、模擬人組、VR聯(lián)合模擬人組各10名。首先進行1個學(xué)時的理論教學(xué),然后VR組進行2個學(xué)時的VR腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn),模擬人組進行2個學(xué)時的模擬人腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn),VR聯(lián)合模擬人組各進行1個學(xué)時的VR和模擬人腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn)。培訓(xùn)后評估腰椎穿刺術(shù)理論,并進行實踐操作技能考核。通過問卷調(diào)查,收集學(xué)生對VR腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn)的主觀評價。

        結(jié)果 培訓(xùn)后,VR聯(lián)合模擬人組的理論成績高于模擬人組[(80.4±5.0)分 vs.(69.5±9.0)分,P=0.005],實踐技能成績高于模擬人組[(86.4±4.2)分 vs.(79.8±3.5)分,P=0.004]和VR組[(86.4±4.2)分 vs.(81.3±4.6)分,P=0.028]。調(diào)查問卷顯示,90%左右的實習生認為VR腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn)可以有效提高學(xué)習興趣和實踐能力。

        結(jié)論 VR腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn)可有效提高腰椎穿刺的教學(xué)效果,VR聯(lián)合模擬人的教學(xué)效果優(yōu)于單獨VR或模擬人的教學(xué)模式。

        腰椎穿刺術(shù)是神經(jīng)內(nèi)科常見的操作技能,對神經(jīng)疾病的診斷和治療具有重要的指導(dǎo)價值,也是神經(jīng)內(nèi)科實習生應(yīng)掌握的實踐技能。腰椎穿刺術(shù)具有解剖抽象、個體差異大和實踐性強等特點,實習生只有明確腰椎局部解剖和經(jīng)過大量練習后才能掌握腰椎穿刺術(shù)。因此腰椎穿刺術(shù)是神經(jīng)內(nèi)科對實習醫(yī)師實踐教學(xué)的重點和難點。

        仿真模擬人教學(xué)采用橡膠模具從解剖結(jié)構(gòu)上模仿患者,是腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn)的經(jīng)典教學(xué)模式。但模擬人教學(xué)模式存在一些弊端,如缺乏臨床真實場景模擬、解剖結(jié)構(gòu)不明晰、造價昂貴和易損耗等[1]。虛擬現(xiàn)實(virtual reality,VR)技術(shù)是通過計算機構(gòu)造一個逼真的感覺世界,具有沉浸性、交互性以及構(gòu)想性等特征[2-3]。研究發(fā)現(xiàn),VR可以有效提高臨床教學(xué)中學(xué)生的學(xué)習興趣、熟練度和自信心[4-6]。在腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn)中,研究發(fā)現(xiàn)VR或3D技術(shù)可以幫助學(xué)生掌握腰椎穿刺術(shù)理論和技能[7-8]。本研究進一步探索VR聯(lián)合模擬人的教學(xué)效果,為腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn)教學(xué)模式提供新的思路。

        1 對象和方法

        1.1 研究對象 前瞻性選取2023年3月于空軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院輪轉(zhuǎn)的醫(yī)學(xué)本科實習生30名。采用隨機數(shù)字表法分為模擬人教學(xué)組、VR教學(xué)組和VR聯(lián)合模擬人組各10名。所有學(xué)生在前期物理診斷的教學(xué)中已初步學(xué)習了腰椎穿刺的理論知識,但均未實際操作過。

        1.2 教學(xué)方法 培訓(xùn)前,所有實習生先進行腰椎穿刺的理論成績測試,然后進行腰椎穿刺理論授課,授課時長為1個學(xué)時(40 min)。按照預(yù)定分組進行實踐培訓(xùn)。

        1.2.1 模擬人組培訓(xùn)過程 模擬人組接受2個學(xué)時傳統(tǒng)橡膠仿真模擬人的實踐訓(xùn)練。橡膠仿真模擬人為彎腰抱膝位,背平面與床面垂直,配置腰椎穿刺包。實踐老師在學(xué)生操作過程中進行指導(dǎo)和糾錯。

        1.2.2 VR組培訓(xùn)過程 VR組接受2個學(xué)時的VR培訓(xùn)。腰椎穿刺術(shù)虛擬仿真實訓(xùn)軟件(VR版,V1.0)由空軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科與上海域圓信息科技有限公司共同合作開發(fā)。

        VR模擬場景:利用3dmax、maya等建模技術(shù)將腰椎穿刺場景構(gòu)建出來,包含治療室、病房等場景,實習生利用VR頭盔在虛擬場景中環(huán)顧四周進行環(huán)境查看,使用操作手柄拿取虛擬手術(shù)器械進行腰椎穿刺,穿刺過程中可透視查看椎骨、髂骨等骨性結(jié)構(gòu),直觀進行椎間隙定位??捎谔摂M場景中進行部位標記、局部麻醉、穿刺、測壓、收集腦脊液以及術(shù)后處理等操作(圖1)。

        圖1 腰椎穿刺術(shù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)訓(xùn)練Figure 1 Virtual simulation training software for lumbar puncture

        VR培訓(xùn)內(nèi)容包括訓(xùn)練和考核兩種操作模式。訓(xùn)練模式包含全程操作提示和智能糾錯功能,考核模式全程無提示。訓(xùn)練與考核結(jié)束后均給予全面的操作評價,幫助學(xué)生實現(xiàn)自主訓(xùn)練和自主糾錯。

        操作步驟包括病例選擇、準備步驟、定位、消毒、麻醉、穿刺、標本收集、術(shù)后處理和人文關(guān)懷等。首先學(xué)生判斷對應(yīng)不同的操作目的和禁忌證的病例,并選擇是否需要進行腰椎穿刺操作,若存在禁忌證則需重新選擇病例。準備步驟詳細分解為環(huán)境準備、患者準備、操作者準備和物品準備,考察學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況。物品準備不僅包括所選物品是否正確,還包括對有效期判斷和擺放區(qū)域無菌觀念的考察。在定位和消毒步驟中,可使用標記筆在穿刺區(qū)域進行穿刺點的標記,系統(tǒng)智能判斷標記點是否正確。利用鼠標模擬消毒棉球?qū)Υ┐厅c進行消毒,軟件智能檢測學(xué)生消毒方式與消毒結(jié)果是否正確。在麻醉步驟中,可使用鼠標控制注射器活塞柄,可看到注射器中麻醉劑剩余量,并評估是否在注射麻醉劑前回抽。使用方向盤進行穿刺進針角度和穿刺深度的調(diào)節(jié)。麻醉穿刺過程中可于剖面圖中看到進針深度與穿刺組織等信息。穿刺步驟時,可使用方向盤進行穿刺進針角度和穿刺深度的調(diào)節(jié)。穿刺過程中軟件提供剖面圖效果,可于剖面圖中看到進針角度、深度與解剖部位組織等信息。留取腦脊液步驟時,不同病例對應(yīng)不同的積液顏色和抽液目標量。操作過程中需觀察學(xué)生是否與患者交流和術(shù)后囑咐等,從而考察學(xué)生的人文關(guān)懷能力。

        操作完成后,軟件從訓(xùn)練和考核兩個角度對學(xué)生的操作全程進行評價,包括各步驟得分詳情、各步驟錯誤情況和各步驟正確操作建議等內(nèi)容。在整個過程中,由熟悉VR程序的老師進行技術(shù)指導(dǎo)。

        1.2.3 VR聯(lián)合模擬人組培訓(xùn)過程 VR聯(lián)合模擬人組先接受VR教學(xué)培訓(xùn)(1個學(xué)時),后接受模擬人的培訓(xùn)(1個學(xué)時),操作步驟同上,共2個學(xué)時。

        1.3 評價指標 3組在培訓(xùn)結(jié)束后進行理論考核和實踐技能考核。理論考核包括腰椎穿刺術(shù)的適應(yīng)證、禁忌證、并發(fā)癥、易錯步驟等客觀題(滿分100分)。實踐考核采用經(jīng)典的腰椎穿刺術(shù)考核量表評價,評分項目包括準備和定位、穿刺過程、人文關(guān)懷和無菌觀念等(滿分100分)。

        滿意度調(diào)查:對VR組和VR聯(lián)合模擬人組的20名實習生,以及培訓(xùn)和考核后主動進行了VR腰椎穿刺術(shù)體驗的7名模擬人組實習生進行滿意度問卷調(diào)查。問卷內(nèi)容包括學(xué)習興趣提高和能力提高兩方面的內(nèi)容。每個條目含5個選項:非常同意(5分)、同意(4分)、不確定(3分)、不同意(2分)、非常不同意(1分),均為單選。

        1.4 統(tǒng)計方法 使用SPSS 26.0軟件進行統(tǒng)計分析。分類變量用例數(shù)和率(%)表示,組間比較采用Fisher精確檢驗。非正態(tài)分布的計量資料以M(Q1~Q3)表示,3組整體比較采用非參數(shù)檢驗;正態(tài)分布的計量資料用表示,3組整體比較采用單因素方差分析,兩兩比較采用最小顯著差異法檢驗。采用雙側(cè)檢驗,以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

        2 結(jié)果

        共納入30名實習生,年齡22~24歲,男性17名,女性13名。VR組中位年齡23.0(23.0~23.0)歲,女性5人(50%);模擬人組中位年齡23.0(23.0~23.0)歲,女性4人(40%);VR聯(lián)合模擬人組中位年齡23.0(23.3~23.5)歲,女性4人(40%),3組的年齡和性別分布差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

        2.1 VR腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn)對理論知識的影響 培訓(xùn)前3組腰椎穿刺術(shù)理論考核成績的組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。培訓(xùn)后,3組理論成績的整體差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=6.3,P=0.006),VR聯(lián)合模擬人組成績高于模擬人組(P=0.005),VR組成績高于模擬人組(P=0.046)(表1)。

        表1 3組考核成績比較Table 1 Comparison of assessment results among the three groups

        2.2 VR腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn)對實踐技能的影響 經(jīng)過腰椎穿刺術(shù)技能培訓(xùn)后,3組技能考核成績的組間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(F=6.9,P=0.004)。VR聯(lián)合模擬人組的成績高于模擬人組(P=0.004)和VR組(P=0.028)(表1)。

        2.3 滿意問卷調(diào)查結(jié)果 針對27名實習生的問卷調(diào)查結(jié)果顯示,90%左右的實習生認為VR腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn)能夠提高學(xué)生的學(xué)習興趣,包括積極性、主動性、專注力和自學(xué)能力等。此外,多數(shù)實習生認為VR腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn)可以提高自身的腰椎穿刺臨床技能(表2)。

        表2 虛擬現(xiàn)實腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn)的教學(xué)效果分析Table 2 Analysis of teaching effect of virtual reality lumbar puncture training

        3 討論

        腰椎穿刺術(shù)是神經(jīng)內(nèi)科常見的診療技術(shù),對神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷和治療有直接的指導(dǎo)作用。然而腰椎穿刺術(shù)具有很強的實踐性與技巧性,如何在短期的神經(jīng)內(nèi)科實習階段讓學(xué)生掌握腰椎穿刺術(shù)是臨床教學(xué)的一項重要任務(wù)。目前,腰椎穿刺術(shù)教學(xué)主要在仿真模擬人上進行訓(xùn)練。模擬人具有體表標志明顯、可反復(fù)練習等特點,然而存在以下缺點,從而限制了其在臨床中的應(yīng)用。①缺乏臨床場景模擬:模擬人基本無法體現(xiàn)出患者的生命體征和穿刺場景;②學(xué)習興趣低:學(xué)生在操作過程中沒有互動和糾錯模式,主要依賴于學(xué)生的自覺性和老師的監(jiān)督;③學(xué)習成本較高:仿真穿刺模擬人目前價格較高且易損耗,特別是穿刺部位的表面橡膠、突破構(gòu)造和穿刺水等配件。因此模擬人穿刺教學(xué)具有內(nèi)容程序化、臨床思維局限化和單一化,訓(xùn)練過程缺乏整體性等缺點[9]。

        VR具有非常顯著的3D可視化效果、沉浸性和互動作用,可廣泛用于醫(yī)學(xué)場景的構(gòu)建。本研究通過對理論知識進行考核發(fā)現(xiàn),VR可有效提高實習生對腰椎穿刺術(shù)重點和難點的理解。相較于傳統(tǒng)模擬人教學(xué),本研究VR系統(tǒng)具有以下特點:①包含訓(xùn)練和考核兩種操作模式,可幫助學(xué)生實現(xiàn)自主訓(xùn)練和自主糾錯;②包含多個典型病例可供學(xué)生思考判斷,不同的病例具有對應(yīng)的適應(yīng)證和禁忌證;③麻醉和穿刺過程均提供對應(yīng)的解剖圖,讓學(xué)生能夠直觀地了解腰椎解剖結(jié)構(gòu);④包含術(shù)前、術(shù)后囑咐等功能,可以培養(yǎng)和考察學(xué)生的人文關(guān)懷。

        有研究發(fā)現(xiàn),VR應(yīng)用于口腔實踐技能培訓(xùn)可顯著提高學(xué)生的理論成績和實踐技能成績。該研究還將VR聯(lián)合模擬人組學(xué)生分為先進行VR培訓(xùn)后進行實踐組(V-J)和先進行實踐后進行VR培訓(xùn)組(J-V),其中V-J組的學(xué)生實踐技能成績更好[10]。此外,Zhang等[11]通過調(diào)查問卷發(fā)現(xiàn),VR和模擬人聯(lián)合訓(xùn)練可以有效提高學(xué)生的專注力、興趣、知識掌握、臨床技能、學(xué)習動力、與老師的互動性等。在本次教學(xué)研究中,實踐考核成績也提示聯(lián)合訓(xùn)練可以獲得更好的成績。目前的VR仍不能完全代替模擬人,模擬人聯(lián)合VR教學(xué)模式更有利于學(xué)生掌握腰椎穿刺術(shù)技能。

        本研究的局限性:①樣本量較小,后續(xù)可在多個區(qū)域和高等醫(yī)學(xué)院校擴大教學(xué)研究規(guī)模;②VR培訓(xùn)程序仍有需要改進的方面,如有些按鍵操作比較復(fù)雜、系統(tǒng)不夠成熟等;③VR的穿戴設(shè)備比較重,不適合長時間訓(xùn)練,且依賴于虛擬仿真教學(xué)實驗室的支持。

        目前由于技術(shù)和內(nèi)容仍未完全成熟,VR尚不能完全替代模擬人腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn)。本研究將VR聯(lián)合模擬人教學(xué)模式應(yīng)用于腰椎穿刺術(shù)培訓(xùn),是VR在臨床實踐操作中的有益探索,并為實踐教育模式提供了新思路和方向。

        利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突。

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