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一种新型的交互式教学系统——IE系统
摘 要
背景:外科医生短缺是日本严重的问题之一。为解决这一问题，已采取了各种措施来改善外科教育和培训。然而，手术室里的适当的教学方法还没有很好地建立起来。本研究的目的是评估在手术室进行泌尿外科手术的新型交互教育系统的效用。
方法:对20名日本医学生进行泌尿外科手术，使用手术室的IE系统。IE系统由两部分组成。第一个是三维(3D)放大视觉的手术领域使用3D头戴显示器和3D内窥镜。第二种是利用小型无线通信设备进行医学学生与外科医生之间的交互式教育交流。通过问卷调查，对医疗学生的心理健康状况和生理负担进行了问卷调查。
结果:所有的学生都使用了泌尿外科的IE系统，并对其进行了调查。大多数学生对IE系统很满意。当使用IE系统时，他们也比不使用时更受外科医生的欢迎。没有出现重大的不愉快症状，但有5名学生(25%)因观看医学图像而出现轻微的眼部疲劳。
结论:IE系统具有激发学生对外科手术感兴趣的潜力，可以成为手术室外科教育的有效手段。
关键词:外科教育，医学生，手术。
背景
近年来，有几个国家报告了外科医生的短年龄[1,2]。在日本，Mizuno等人报告说，从1996年到2006年，外科医生的数量下降了14.8%，从51,101下降到43,528。日本外科医生短缺的原因被认为是长时间的，过度的急诊手术，以及高的诉讼风险[4]。此外，Ide等报道称，尽管有更多的女性参与了外科手术，但男性选择的数量较少[5]。Ide等也显示，女性外科医生倾向于改变他们的专业领域(比如初级护理)或退休。因此，外科医生的短缺将会继续下去，并且仍然是目前和将来外科手术治疗的一个重要问题。要解决这一严重问题，必须提高外科教育水平，吸引医学生接受外科手术培训。
学生动机是医学训练成功的最重要因素之一。尽管如此，查普曼等人报告说，在英国的手术室中接受手术教育的267名医科学生中，有115名(43.1 %)有不良或不良经历[6]。共同的主题包括感到害怕，不受欢迎，或被员工忽视，对知识的不切实际的期望，以及贫乏或不充分的学习经验。很明显，这种不充分的外科教育导致了渴望成为一名外科医生的住院医生人数的减少。因此，要增加外科医生的数量，就应该创造足够的和良好的外科教育。
医疗技术已经变得越来越高科技。各种高科技设备都有很大的潜力来推进外科手术和手术本身。提供足够的外科教育，视觉信息。
在操作上，学员与学员之间的互动交流是很重要的。最近，提供高分辨率3D图像的现代头戴式显示器(HMDs)已经以可承受的成本投入商用。我们以前在泌尿外科手术中应用最新的HMDs的临床应用[7-9]。HMD的重要效用促使我们将其用于外科教育。对于交互式通信，我们认为无线和可穿戴通信设备是有益的。因此，我们使用3D HMDs和无线和可穿戴通信设备的结合，研究了外科教育的初步经验。
方法
这项研究得到了东京医科大学伦理委员会的批准。这些参与者包括来自东京医科大学和牙科大学医学院的20名五年级或六年级的医科学生(3名女性和17名男性)。所有的患者都曾经历过没有HMDs的常规手术教育。每个学生自愿参加这项研究，并就该项目提供知情的书面同意。在内窥镜下的泌尿外科手术中，包括内镜下的肾切除术和内镜下根治性前列腺切除术，外科医生都像往常一样戴着HMD。
作为一个主监视器，我们自2012年以来，在内窥镜泌尿外科手术中使用HMDs代替标准的手术监视器。医学院学生在当前的研究中也穿着HMDs。我们使用了三种类型的HMDs，包括HMZ-T1、HMZ-T2和HMM3000MT(索尼公司，东京，日本)(图1a)。HMZ-T1或HMZ-T2是消费者使用的3D-HMD，其重量分别为420 g或330 g。HMM-3000MT是一种医学用途的HMD，重量为490g。这三个HMDs是由0.7英寸的双目HMDs组成。
有机发光二极管屏幕(分辨率:1280像素)为每个眼睛，为佩戴者提供高对比度和锐利的图像在眼睛前面。在目前的分析中，我们使用了两种类型的高清3D内窥镜。第一个是刚性3D内窥镜(Shinko光学，东京，日本)，第二是一个灵活的3D内窥镜(Olympus, Tokyo, Japan)。外科医生和医学院的学生可以通过3D- hmds和3D内窥镜的结合来观看相同的3D手术视图。
作为一个无线和可穿戴通信设备，我们选择了一个G-TALK (KOHNAN电子公司，日本)(图1b)。g - talk是一个紧凑大小的2.4 GHz数字收发器，它提供清晰的声音质量，重量为70克。它的高度、宽度和深度分别是65、59和18毫米,一个带有麦克风的专用耳机可以连接到G-TALK。医学院的学生和其中一名操作人员(外科教育家)将G-TALK放在口袋里，戴上带有麦克风的耳机。三个外科教育者(T.N.,N.N.(k)参加了这项研究。参与者被随机分配到包括外科医生在内的外科团队。使用G-TALK对话是可能的。利用3D- hmds与3D内窥镜和G-TALK结合，我们构建了一个交互式教育(IE)系统。
在手术过程中，医学生使用IE系统进行外科手术。医学生在与外科教育者进行互动交流时，可以看到一个放大的3D视图，而外科教育者是手术的参与者之一。手术后,医学生完成一份调查问卷,评估(1)满意度的医疗培训没有IE系统(经验)(问题交流),(2)满意度的医疗培训即系统(DJ)问题,和(3)不愉快的症状(a - c问题)(表2)。一个配对- t测试进行评估统计学意义用JMP统计软件发布10。(SAS Institute, Inc.， Cary, NC)。显著性定义为p值小于0.05。
结果
表1展示了操作过程中学生的特点和系统类型，并完成了问卷。答案的结果如表2所示。问题的结果显示出许多学生。
在手术过程中，对于外科医生的问题，他犹豫了(问题A:平均2.6分)，在没有IE系统的情况下，外科医生不欢迎他的手术(问题C:平均1.6)。
相比之下，D对J的研究结果显示，使用IE系统进行的外科训练使学生感兴趣(问题D:平均点4.5)和动机(问题G:平均点4.4)。在使用IE系统时，他们也更受外科医生的欢迎(问题I:平均点3.4)，而不是使用时(问题C:平均点1.6)(p lt;0.0001)。此外，使用IE系统，他们在问问题时(问题H:平均点3.6)比不使用时更不犹豫(问题a:平均点2.6)(p =0.0042)。IE系统提高了学生对解剖学知识的认知(问题E:平均点4.3)，他们对自己的知识缺乏信心，而不是在不使用知识的情况下。(问题B:平均点2.0)(p lt;0.0001)。
百分之十的学生对戴着3DHMD感到不舒服。15%和25%的学生在他们的身体和眼睛中感到疲劳(表2)。不良事件的发生率与性别无关(问题a: p =0.4068, b: p =0.3022, c: p =0.7246)。使用IE系统的时间与不适的感觉有关(问题a: p =0.0368)，但不适用于其身体的疲劳(问题b: p = 0.0831)和眼睛(问题c: p =0.2301)。
表1参与者的特征
性别 (n) (%)
男 17 (85)
女 3 (15)
学年 (n) (%)
5 12 (60)
6 8 (40)
手术类型 (n) (%)
部分切除 12 (60)
根除性肾脏切除手术6 (30)
根治性前列腺切除术 2 (10)
IE系统平均使用时间(min) 103 (5-420)
表2的调查问卷
没有IE系统的医学培训问题(以前的经验)
在外科手术中，你是否有过与外科医生提出问题的犹豫?
1。犹豫,2。偶尔的犹豫,3。有点犹豫,4。小犹豫,5。没有犹豫
你对解剖学知识有信心吗?
1。没有信心,2。缺乏信心,3。有点信心,4。一些信心,5。多少信心
你觉得外科医生不受欢迎吗?
1。不受欢迎的,2。不受欢迎的,3。没有感觉,4。欢迎,5。欢迎
关于IE系统当前培训的问题。
你有兴趣在手术室接受医学培训吗?
1。非常无聊,2。有点无聊,3。没有感觉,4。有点有趣,5。非常有趣的
E.现在的训练能提高你的解剖学知识吗?
1。不是,2。小3。一点点,4。有些人,5。非常
这个IE系统好用吗?
1。非常困难,2。困难,3。有点困难,4。容易,5。非常容易
那IE系统给你动力了吗?
1。不是,2。小3。一点点,4。有些人,5。非常
在做手术时，你是否犹豫过要向外科医生提出一个问题?
1。犹豫,2。偶尔的犹豫,3。有点犹豫,4。小犹豫,5。没有犹豫
你觉得外科医生不受欢迎吗?
1。不受欢迎的,2。不受欢迎的,3。没有感觉,4。欢迎,5。欢迎
你将来想使用IE系统吗?
1。不是,2。小3。一点,4。有些人,5。非常
有关使用HMD的不良事件的问题。
a.你使用HMD感到不舒服的感觉吗?
是或否
b.你通过HMD感到身体的疲劳吗?
是或否
c.你用HMD感到眼睛疲劳了吗?
是或否
讨论
在目前的研究中，已经证明IE系统可以在学生兴趣和手术训练方面取得积极的效果。
许多学生在以前的外科手术中也感到不受外科医生的欢迎。在使用IE系统进行交互式通信的同时，还可以建立外科医生和医学生之间的良好沟通。我们相信这可以提高满意度。
接受外科教育的医学生。
3D- hmd和3D内窥镜的结合可以提供放大的3D高分辨率图像。有几份报告显示，3D表示越来越多地应用于临床，也越来越多地用于学生教育[10-14]。3D学习工具的好处一直通过强有力的随机研究来证明[10,15-18]。Blavier等人通过3D图像展示了手术教育，提高了医学生掌握、熟悉、满意、自信和便利的感觉，是健康和动机的重要因素[18]。在目前的研究中，IE系统也提高了手术的动机和解剖学知识。一个其中的原因被认为是IE系统提供的3D图像。为了提高学生的学习动机，我们考虑使用3D图像代替2D图像，如果可能的话，在手术教育中是鼓励的。积极的对医学生的感觉可能有助于解决外科医生短缺的问题。
最近有几项研究报告说，在外科手术中，像传统的眼镜一样，使用透明的HMD的潜在用途[19,20]。虽然透视HMD具有亮度的优点，但它的缺点是像素比我们在当前使用的HMDs低。研究表明，3D表示能增强对复杂解剖结构的理解[10,21]。在此背景下，我们相信轻量级和高分辨率的3D-HMDs可以成为外科教育的很好的工具。
外科医生在进行外科手术时承受着巨大的压力，在手术过程中不能进行讨论。因此，医学生在问医生问题时犹豫不决是很自然的。在当前的研究中，G-TALK促进了med- - -的讨论。
专业的学生和外科医生，因为它使通信具有高的音质。我们的报告有几个限制。最重要的是，应该考虑小样本量的局限性。需要一个更大的研究队列来确认我们的结果。第二，所有调查认知和态度的研究都有一个共同的问题，那就是个人偏见。例如，一个人对手术的兴趣可能是有偏见的。调查学生兴趣的研究是值得做的。第三，通过问卷收集的数据包括回忆偏见。此外，我们的数据来自于两种不同的情况，包括以前的手术经验和目前的研究，这是一种潜在的偏见。因此，我们的结果应该得到没有这些偏差的证实。第四，我们的研究重点是使用外科教育的技术，然而，如何使用这项技术应该进一步确立。
结论
使用3D内窥镜和小型无线通讯设备的3D- hmd系统可以为外科医生和医学生之间的手术场和互动交流提供放大的3D视图。这一制度使医学生有动力，因此有潜力改善手术室的外科教育。
缩写
头盔显示器:头戴显示设备;
IE系统:新颖的交互式教育系统。
相互竞争的利益
作者声明他们没有竞争利益。KK已经收到了索尼公司(日本东京)的研究经费，但赞助方无法控制这项工作的解释、写作或出版。
作者的贡献
TN、NN和SY对研究的概念和设计做出了贡献。TN收集和分析数据，并对草稿进行处理。NN, SY, JI, YM, YF和KK分析了这些数据，并帮助起草了手稿。所有的作者都阅读并批准了最终的手稿。
确认
作者想要感谢所有参与这项研究的学生。
收到:2015年4月17日接受:2016年1月26日。
参考文献
1.外科医生短缺:原因、后果和解决方法.南地中海j . 2009;102(3):291 - 4
2.Kmietowicz Z.缺少外科医生可能会威胁到NHS的目标.BMJ.2005;330(7488):7488
3.Mizuno Y, Narimatsu H, Kodama Y, Matsumura T, Kami M.中期职业生涯的改变，从青年到中年，在普通外科医生的职业或专业上的变化，加速了日本普通外科医生的短缺.今天的杂志。2014;44(4):601 - 6
4..《日本外科医生工作环境改善委员会的报告:外科医生提供的医疗服务费用修订的效果调查》2013;(11):1209 - 18
5.日本外科工作人员的长期职业转变:从1972年到2006年全国范围内的医师数据
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