PBL教学法与3D-slicer影像重建技术在长学制医学生神经外科临床实践教学中的应用

王俊文 徐 钰 刘胜文 赵 恺 牛洪泉

(华中科技大学同济医学院附属同济医院神经外科,武汉 430030)

临床实践教学又称为临床实习、床边教学等,是医学生向医生过渡的重要过程,是医学理论知识结合临床实践的桥梁。临床医学长学制是培养高层次临床人才,是一种特殊类型的博士,具备扎实的医学人文知识、医学理论知识和一定的临床操作能力,适合专科深造和培养[1]。随着医学教育研究和教学改革的深入,对于长学制医学生的培养提出了更高的临床要求,尤其重视对于医学生解决临床实际问题能力的培养和提升。因此,在长学制临床实践教学环节中,教师如何做到“授人以渔”是目前临床教学改革的终极目标。神经外科教学历来都是医学教育中的重点和难点,理论知识多,概念晦涩难懂,涉及的解剖、影像、药理、病理及生理学内容极为复杂。近年来,PBL教学法应用于神经外科临床实践教学中取得了一定的成效[2-6],但是涉及到神经解剖和影像时,学生往往畏难不前,教学效果难以保证。基于目前3D-slicer影像重建软件在神经外科的临床应用日益广泛[7-11],我们将其引起临床实践教学,将繁杂的神经解剖和影像转化为三维动画,增加学生的感官认知和学习兴趣,获得了显著的效果。然而临床实践教学区别于理论教学的显著特点就是学以致用,因而本研究对教学效果评估除了采用理论成绩外,还引入Mini-CEX,此评价体系在众多学科包括神经外科的教学中都证实了其效果[12-14]。

1 材料和方法

1.1 研究对象

华中科技大学同济医学院第二临床学院临床医学八年制教学采用系统教学法,如神经系统教学将神经系统相关的诊断学、影像学、内科和外科学的内容融合讲授,并采用上午临床学习,下午课堂授课的联合模式进行。选取2019年4月-2019年6月进入神经外科进行临床实践教学的64名临床医学长学制学生作为研究对象。学生随机分为对照组和试验组(各32人)。对照组采用传统临床授课教学方法,试验组给予PBL教学法联合3D-slicer影像重建的模式进行教学。对照组男生15人,女生17人,上学期平均成绩81.2±11.2分;试验组男生14人,女生18人,平均成绩79.9±13.5分。两组之间性别构成(χ2=0.063,P=0.802)及平均成绩均无统计学差异(t=0.419,P=0.677)。

1.2 教学模式

对照组采用传统临床授课教学方法。学生跟随临床带教老师查房、笔记、完成简单的临床操作或观摩手术;按照临床实践要求安排集中授课,有带教老师准备多媒体课件,以典型的神经外科病例为切入点,讲述疾病相关的基础知识、临床诊疗、影像学特点和手术治疗过程。课后推荐相关延伸阅读的文献和书籍,安排答疑。试验组采用PBL教学法,PBL教学课程包括颅脑损伤、颅脑肿瘤、颅神经疾病、癫痫外科、运动障碍性疾病、脑出血和脑血管病等,每堂课2学时,共计14学时。每个PBL课程由带教老师根据授课内容,提前准备PBL分场景教案发放给学生预习和准备。教案以临床典型病例为出发点,逐步引入疾病相关的临床诊治流程,并将患者的影像学资料预先使用3D-slicer软件进行重建。课堂上以学生为主体,课堂上教师充分引导激发学生的学习热情和主动性,师生之间进行头脑风暴式的讨论。结合3D-slicer软件影像重建的图像,讲解病变的解剖位置,与周围血管、神经和脑结构的关系,治疗原则以及手术入路和手术视频讲解。例如常见的颅神经疾病之一的面肌痉挛,其病因是后颅窝血管对面神经出脑干部位的压迫引起。而普通磁共振二维影像很难显示血管神经的压迫,我们在教学中使用3D-slicer进行影像重建,即可在三维视角下通过旋转重建影像,从各个方向角度显示血管与面神经的关系以及血管压迫面神经的直接征象(图1),将晦涩难懂的神经外科疾病讲清楚、讲透彻。最后由教师进行总结,提出创新性问题启发思维,安排课后阅读和答疑。

1.3 教学效果的评价

教学效果评价包括:①神经外科临床实践教学课程全部结束后,对两组学生分别进行临床实践考核和理论考核(均为百分制)。②Mini-CEX考核内容包括7个方面:医疗问诊、体格检查、沟通技巧、临床诊断、人文关怀、组织效能和整体表现。评估表为9分制,分为3个等级,1～3分不合格,4～6分合格,7～9分为优秀。考核时选取当天新入院患者,由被考核学生进行问诊等操作,由不担任教学任务的教师进行全程陪同打分。③对两组学生进行问卷调查,完成对教学方法和教学效果的评估。

1.4 统计学方法

所有数据均采用SPSS 23.0软件进行统计分析。服从正态分布的计量资料(上学期平均成绩,临床实践考核成绩,理论考试成绩以及Mini-CEX各项目成绩)使用平均数±标准差(±s)表示,并使用t检验进行组间比较。计数资料(问卷调查的结果及性别比)采用例数(百分率)表示,组间比较采用χ2检验,若存在理论频数＜5的数值,采用Fisher精确检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 两组学生出科考试成绩比较

对比分析两组学生考核成绩发现,试验组临床实践教学成绩(P＜0.01)及理论考核成绩(P＜0.05)均显著高于对照组(表1),差异有统计学意义。

表1 两组学生出科理论考核成绩(±s,分)

表1 两组学生出科理论考核成绩(±s,分)

考核内容 对照组(n=32)试验组(n=32) t值 p值临床实践教学考核成绩 88.4±8.9 95.1±7.2 3.311 0.002理论考核成绩 85.8±8.3 90.2±7.5 2.225 0.030

2.2 两组学生的Mini-CEX考核成绩比较

两组同学进行Mini-CEX评估发现,试验组在医疗问诊、体格检查、沟通技巧、临床诊断、人文关怀、组织效能和整体表现等7个方面的成绩均优于对照组(均P＜0.05),差异有统计学意义(表2)。

表2 两组学生Mini-CEX成绩 (±s,分)

表2 两组学生Mini-CEX成绩 (±s,分)

考核内容 对照组(n=32)试验组(n=32) t值 p值医疗问诊 6.4±2.3 8.3±2.6 3.096 0.003体格检查 7.6±2.1 8.7±1.8 2.250 0.028沟通技巧 6.7±1.6 8.8±2.4 4.118 ＜0.001临床诊断 7.2±1.7 7.9±0.9 2.059 0.041人文关怀 8.1±0.5 8.9±0.4 7.068 ＜0.001组织效能 6.5±1.8 7.9±2.6 2.504 0.015整体表现 7.0±1.9 8.6±2.0 3.281 0.002

2.3 两组学生问卷调查比较

通过问卷调查发现,87.5%的学生认为传统教学方式即可掌握理论知识,84.3%的学生认为PBL教学法联合影像重建技术能帮助掌握理论知识,两组之间比较并无统计学差异;然而,试验组学生对新教学模式下的课堂气氛、影像阅片效果、手术讲解情况和教学效果满意度高于对照组(均P＜0.05),差异有统计学意义(表3)。

表3 两组学生满意度问卷调查结果[n(%)]

3 讨 论

PBL教学法最早由加拿大医学院的神经病学教授提出并逐步在全球范围内应用于医学教学中。目前我国多数长学制临床医学生的教学都采用了PBL教学模式,并取得了良好的效果[15]。PBL教学法与多种教学法或教学技术的联合应用显著提高了医学教育的整体效果[2,4-5]。神经外科的教学内容繁多,包括神经解剖、神经病学、神经系统手术和神经影像学等多学科的内容。面对复杂的神经外科临床问题,PBL教学法通过典型病例以问题为导向引导学生自主学习,激发了学生学习的兴趣和主动性,提高了学生的自学能力,培养了学生的临床思维,取得了一定的成效[3,6,16]。然而PBL教学法仍存在一定的问题和不足,如对于课前学生自学的情况无法掌控;课堂内有限时间内无法对神经外科所有知识点进行扩展。笔者认为:在临床教学中,常常讲到神经解剖和影像时,大部分学生表现出听不懂、没兴趣、难以理解的表情,课堂气氛、学生参与度、积极性骤然降低。而对于以手术治疗为主的神经外科来说,神经影像是理解神经外科疾病的临床表现,规划手术入路、制定手术策略的关键。为了突破这个授课难点和重点,我们将已经成熟使用于临床的3D-slicer软件应用于临床教学,提前对患者的影像资料进行虚拟三维重建[9-10]。3D-slicer是一款免费软件,获取方便,其功能强大且操作简便,学生可自行使用其中的多种功能辅助影像诊断。在教学过程中,我们将普通磁共振影像与重建后的三维图像进行对比分析,将病变的位置、性质、毗邻关系进行可视化的讲述,一方面加深学生对于普通影像图片的认知和理解,另一方面让学生对于神经外科处理的病变有感性的认知,方便结合手术视频讲解手术入路和手术策略,从而达到在临床教学的过程中充分将医学理论知识与临床实践结合的目的,调动学生的积极性,提高学习效率,达到“授人以渔”的目标。

Mini-CEX评价考核体系最早是1995年由美国内科医师学会提出并使用的,用于评估临床医师临床技能的工具,亦可用于临床工作环境下的医学生教学和评估[14]。Mini-CEX评价考核体系分为7个部分,包括临床问诊、体格检查、辅助检查等临床资料的收集,之后进行分析归纳得出临床诊断,其贯穿临床诊疗流程。在被考核者进行临床诊疗的过程中,考官或教师可以同步进行7个方面的综合考核和打分。同时Mini-CEX评价考核体系还包含人文关怀的内容,强调医师在临床诊疗过程中医德医风和自我修养的融合,因此能够综合反映出医师的综合能力。我们将Mini-CEX评价用于神经外科住院医师培养的考核中,获得了显著效果[12],并显示了该评价体系在神经系统教学中的优势。因而本研究在传统教学评价的基础上,同时采用Mini-CEX评价体系评估,充分考核长学制医学生通过理论学习和临床实践结合后能够学以致用、举一反三的能力。一方面通过教学和考核调动学生的主观能动性,提高学习兴趣;一方面鼓励学生用于探索和创新,融会贯通,启发新思维。Mini-CEX评估的结果告诉我们,通过PBL结合3D-slicer的教学方式对于长学制医学生临床实践教学具有显著的优势,学生的医患沟通能力、临床操作能力、归纳总结能力、组织能力、总体判断能力、人文关怀和专业素养都显著高于传统教学模式。

综上所述,在临床医学长学制学生的神经外科临床教学实践过程中,采用PBL教学法联合3D-slicer影像重建技术的教学模式能极大程度地激发学生对于神经外科的学习兴趣和学习主动性,培养学生团结协作、开拓创新的能力,提高学习效率,改善教学效果。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献声明王俊文:撰写论文初稿,实施具体研究方案并收集资料、数据;徐钰、刘胜文:实施具体研究方案并收集资料、数据;赵恺:设计并启动本项研究,分析数据并进行统计学分析;牛洪泉:分析数据并进行统计学分析