Estudar a aplicação de uma combinação de tecnologia de imagem 3D e um modo de aprendizagem baseado em problemas no treinamento clínico relacionado à cirurgia da coluna vertebral.
No total, foram selecionados como sujeitos do estudo 106 alunos do curso de cinco anos da especialidade “Medicina Clínica”, que em 2021 farão estágio no departamento de ortopedia do hospital afiliado da Universidade Médica de Xuzhou.Esses alunos foram divididos aleatoriamente em grupos experimental e controle, com 53 alunos em cada grupo.O grupo experimental utilizou uma combinação de tecnologia de imagem 3D e o modo de aprendizagem PBL, enquanto o grupo de controle utilizou o método de aprendizagem tradicional.Após o treinamento, a eficácia do treinamento nos dois grupos foi comparada por meio de testes e questionários.
A pontuação total na prova teórica dos alunos do grupo experimental foi superior à dos alunos do grupo controle.Os alunos dos dois grupos avaliaram de forma independente suas notas na aula, enquanto as notas dos alunos do grupo experimental foram superiores às dos alunos do grupo controle (P <0,05).O interesse pela aprendizagem, o ambiente da sala de aula, a interação em sala de aula e a satisfação com o ensino foram maiores entre os alunos do grupo experimental do que no grupo de controle (P <0,05).
A combinação da tecnologia de imagem 3D e do modo de aprendizagem PBL ao ensinar cirurgia de coluna pode aumentar a eficiência de aprendizagem e o interesse dos alunos e promover o desenvolvimento do pensamento clínico dos alunos.
Nos últimos anos, devido à acumulação contínua de conhecimento clínico e tecnologia, a questão de que tipo de educação médica pode efetivamente reduzir o tempo necessário para a transição de estudantes de medicina para médicos e aumentar rapidamente a excelência dos residentes tornou-se um motivo de preocupação.atraiu muita atenção [1].A prática clínica é uma etapa importante no desenvolvimento do pensamento clínico e das habilidades práticas dos estudantes de medicina.Em particular, as operações cirúrgicas impõem requisitos rigorosos às habilidades práticas dos alunos e ao conhecimento da anatomia humana.
Atualmente, o estilo tradicional de ensino de palestras ainda domina nas escolas e na medicina clínica [2].O método de ensino tradicional é centrado no professor: o professor sobe num pódio e transmite conhecimento aos alunos através de métodos de ensino tradicionais, como livros didáticos e currículos multimídia.Todo o curso é ministrado por um professor.Os alunos ouvem principalmente palestras, as oportunidades para discussão livre e perguntas são limitadas.Consequentemente, este processo pode facilmente transformar-se numa doutrinação unilateral por parte dos professores, enquanto os alunos aceitam passivamente a situação.Assim, no processo de ensino, os professores normalmente descobrem que o entusiasmo dos alunos pela aprendizagem não é elevado, o entusiasmo não é elevado e o efeito é mau.Além disso, é difícil descrever claramente a estrutura complexa da coluna vertebral usando imagens 2D, como PPT, livros didáticos de anatomia e imagens, e não é fácil para os alunos compreenderem e dominarem esse conhecimento [3].
Em 1969, um novo método de ensino, a aprendizagem baseada em problemas (PBL), foi testado na Escola de Medicina da Universidade McMaster, no Canadá.Ao contrário dos métodos de ensino tradicionais, o processo de aprendizagem PBL trata os alunos como uma parte central do processo de aprendizagem e utiliza perguntas relevantes como estímulos para permitir que os alunos aprendam, discutam e colaborem de forma independente em grupos, façam perguntas ativamente e encontrem respostas, em vez de aceitá-las passivamente., 5].No processo de análise e resolução de problemas, desenvolva a capacidade dos alunos de aprendizagem independente e pensamento lógico [6].Além disso, graças ao desenvolvimento de tecnologias médicas digitais, os métodos de ensino clínico também foram significativamente enriquecidos.A tecnologia de imagem 3D (3DV) coleta dados brutos de imagens médicas, importa-os para um software de modelagem para reconstrução 3D e, em seguida, processa os dados para criar um modelo 3D.Este método supera as limitações do modelo de ensino tradicional, mobiliza a atenção dos alunos de várias maneiras e ajuda os alunos a dominar rapidamente estruturas anatômicas complexas [7, 8], especialmente no ensino ortopédico.Portanto, este artigo combina esses dois métodos para estudar o efeito da combinação do PBL com a tecnologia 3DV e o modo de aprendizagem tradicional na aplicação prática.O resultado é o seguinte.
O objeto do estudo foram 106 alunos que ingressaram no consultório cirúrgico de coluna do nosso hospital em 2021, que foram divididos em grupos experimental e controle por meio da tabela de números aleatórios, 53 alunos em cada grupo.O grupo experimental foi composto por 25 homens e 28 mulheres com idades entre 21 e 23 anos, média de idade de 22,6±0,8 anos.O grupo controle incluiu 26 homens e 27 mulheres com idade entre 21 e 24 anos, idade média de 22,6±0,9 anos, todos os alunos são estagiários.Não houve diferença significativa em idade e sexo entre os dois grupos (P>0,05).
Os critérios de inclusão são os seguintes: (1) Alunos do quarto ano de bacharelado clínico em período integral;(2) Alunos que conseguem expressar claramente os seus verdadeiros sentimentos;(3) Alunos que possam compreender e participar voluntariamente de todo o processo deste estudo e assinar o termo de consentimento livre e esclarecido.Os critérios de exclusão são os seguintes: (1) Alunos que não atendem a nenhum dos critérios de inclusão;(2) Alunos que não queiram participar nesta formação por motivos pessoais;(3) Alunos com experiência de ensino de PBL.
Importe dados brutos de CT para um software de simulação e importe o modelo construído para um software de treinamento especializado para exibição.O modelo consiste em tecido ósseo, discos intervertebrais e nervos espinhais (Fig. 1).Diferentes peças são representadas por cores diferentes e o modelo pode ser ampliado e girado conforme desejado.A principal vantagem desta estratégia é que as camadas CT podem ser colocadas no modelo e a transparência das diferentes partes pode ser ajustada para evitar efetivamente a oclusão.
a Vista traseira eb Vista lateral.em L1, L3 e a pelve do modelo são transparentes.d Após mesclar a imagem da seção transversal da TC com o modelo, você pode movê-la para cima e para baixo para configurar diferentes planos de TC.e Modelo combinado de imagens sagitais de TC e uso de instruções ocultas para processamento de L1 e L3
O conteúdo principal do treinamento é o seguinte: 1) Diagnóstico e tratamento de doenças comuns em cirurgia da coluna;2) Conhecimento da anatomia da coluna vertebral, pensando e compreendendo a ocorrência e desenvolvimento de doenças;3) Vídeos operacionais ensinando conhecimentos básicos.Estágios da cirurgia convencional da coluna, 4) Visualização de doenças típicas na cirurgia da coluna, 5) Conhecimento teórico clássico a ser lembrado, incluindo a teoria da coluna de três colunas de Dennis, a classificação das fraturas da coluna e a classificação da hérnia da coluna lombar.
Grupo experimental: O método de ensino é combinado com PBL e tecnologia de imagem 3D.Este método inclui os seguintes aspectos.1) Preparação de casos típicos em cirurgia de coluna: Discutir casos de espondilose cervical, hérnia de disco lombar e fraturas por compressão piramidal, com cada caso enfocando diferentes pontos de conhecimento.Casos, modelos 3D e vídeos cirúrgicos são enviados aos alunos uma semana antes da aula e eles são incentivados a usar o modelo 3D para testar conhecimentos anatômicos.2) Pré-preparação: 10 minutos antes da aula, apresente aos alunos o processo específico de aprendizagem do PBL, incentive os alunos a participarem ativamente, aproveitem ao máximo o tempo e concluam as tarefas com sabedoria.O agrupamento foi realizado após obtenção do consentimento de todos os participantes.Reúna 8 a 10 alunos em um grupo, divida-os livremente em grupos para pensar sobre as informações da pesquisa de caso, pense no auto-estudo, participe de discussões em grupo, responda uns aos outros, finalmente resumir os pontos principais, formar dados sistemáticos e registrar a discussão.Selecione um aluno com fortes habilidades organizacionais e expressivas como líder de grupo para organizar discussões e apresentações em grupo.3) Guia do professor: Os professores usam o software de simulação para explicar a anatomia da coluna vertebral em combinação com casos típicos e permitem que os alunos usem ativamente o software para realizar operações como zoom, rotação, reposicionamento da TC e ajuste da transparência do tecido;Ter uma compreensão e memorização mais profunda da estrutura da doença e ajudá-los a pensar de forma independente sobre as principais ligações no início, desenvolvimento e curso da doença.4) Troca de pontos de vista e discussão.Em resposta às perguntas listadas antes da aula, faça discursos para discussão em classe e convide cada líder de grupo a relatar os resultados da discussão em grupo após tempo suficiente para discussão.Durante este período, o grupo pode fazer perguntas e ajudar-se mutuamente, enquanto o professor precisa listar e compreender cuidadosamente os estilos de pensamento dos alunos e os problemas associados a eles.5) Resumo: Após discutir os alunos, o professor comentará o desempenho dos alunos, resumirá e responderá detalhadamente algumas questões comuns e polêmicas, e traçará a direção do aprendizado futuro para que os alunos possam se adaptar ao método de ensino PBL.
O grupo de controle utiliza o modo de aprendizagem tradicional, instruindo os alunos a visualizar os materiais antes da aula.Para ministrar aulas teóricas, os professores utilizam quadros brancos, currículos multimídia, materiais de vídeo, modelos de amostra e outros materiais didáticos, e também organizam o curso de treinamento de acordo com os materiais didáticos.Como complemento ao currículo, este processo centra-se nas dificuldades relevantes e nos pontos-chave do livro didático.Após a palestra, a professora resumiu o material e incentivou os alunos a memorizar e compreender os conhecimentos relevantes.
De acordo com o conteúdo da formação, foi adotado um exame sem consulta.As questões objetivas são selecionadas a partir de questões relevantes feitas por médicos ao longo dos anos.As questões subjetivas são formuladas pelo Departamento de Ortopedia e finalmente avaliadas pelos docentes que não realizam o exame.Participe do aprendizado.A nota máxima do teste é de 100 pontos, e seu conteúdo inclui principalmente as duas partes a seguir: 1) Questões objetivas (principalmente questões de múltipla escolha), que testam principalmente o domínio dos alunos em elementos de conhecimento, que é 50% da pontuação total ;2) Questões subjetivas (questões para análise de casos), voltadas principalmente para a compreensão e análise sistemática de doenças pelos alunos, que equivale a 50% da pontuação total.
Ao final do curso foi apresentado um questionário composto por duas partes e nove questões.O conteúdo principal destas questões corresponde aos itens apresentados na tabela, devendo os alunos responder às questões destes itens com nota máxima de 10 valores e nota mínima de 1 ponto.Pontuações mais altas indicam maior satisfação do aluno.As questões na Tabela 2 são sobre se uma combinação dos modos de aprendizagem PBL e 3DV pode ajudar os alunos a compreender conhecimentos profissionais complexos.Os itens da Tabela 3 refletem a satisfação dos alunos com ambos os modos de aprendizagem.
Todos os dados foram analisados no software SPSS 25;os resultados dos testes foram expressos como média ± desvio padrão (x ± s).Os dados quantitativos foram analisados por ANOVA unidirecional, os dados qualitativos foram analisados pelo teste χ2 e a correção de Bonferroni foi utilizada para comparações múltiplas.Diferença significativa (P<0,05).
Os resultados da análise estatística dos dois grupos mostraram que as pontuações nas questões objetivas (questões de múltipla escolha) dos alunos do grupo controle foram significativamente maiores que as dos alunos do grupo experimental (P < 0,05), e as pontuações dos alunos do grupo controle foram significativamente maiores do que os alunos do grupo experimental (P <0,05).As pontuações das questões subjetivas (questões de análise de caso) dos alunos do grupo experimental foram significativamente maiores que as dos alunos do grupo controle (P < 0,01), ver Tabela.1.
Questionários anônimos foram distribuídos após todas as aulas.No total, foram distribuídos 106 questionários, 106 deles foram restaurados, enquanto a taxa de recuperação foi de 100,0%.Todos os formulários foram preenchidos.A comparação dos resultados de uma pesquisa por questionário sobre o grau de posse de conhecimento profissional entre os dois grupos de alunos revelou que os alunos do grupo experimental dominam as principais etapas da cirurgia da coluna, planejam conhecimentos, classificação clássica de doenças, etc. .A diferença foi estatisticamente significativa (P<0,05) conforme mostrado na Tabela 2.
Comparação das respostas aos questionários relacionados à satisfação docente entre os dois grupos: os alunos do grupo experimental obtiveram pontuações superiores aos alunos do grupo de controle em termos de interesse em aprender, ambiente de sala de aula, interação em sala de aula e satisfação com o ensino.A diferença foi estatisticamente significativa (P<0,05).Os detalhes são mostrados na Tabela 3.
Com a contínua acumulação e desenvolvimento da ciência e da tecnologia, especialmente à medida que entramos no século XXI, o trabalho clínico nos hospitais está a tornar-se cada vez mais complexo.A fim de garantir que os estudantes de medicina possam adaptar-se rapidamente ao trabalho clínico e desenvolver talentos médicos de alta qualidade para o benefício da sociedade, a doutrinação tradicional e um modo unificado de estudo enfrentam dificuldades na resolução de problemas clínicos práticos.O modelo tradicional de educação médica em meu país tem como vantagens uma grande quantidade de informações em sala de aula, baixas exigências ambientais e um sistema de conhecimento pedagógico que pode basicamente atender às necessidades de ensino de cursos teóricos [9].No entanto, esta forma de ensino pode facilmente levar a um fosso entre a teoria e a prática, a uma diminuição da iniciativa e do entusiasmo dos alunos na aprendizagem, a uma incapacidade de analisar de forma abrangente doenças complexas na prática clínica e, portanto, não pode satisfazer os requisitos da medicina superior. Educação.Nos últimos anos, o nível de cirurgia da coluna no meu país aumentou rapidamente e o ensino da cirurgia da coluna enfrentou novos desafios.Durante a formação do estudante de medicina, a parte mais difícil da cirurgia é a ortopedia, principalmente a cirurgia da coluna.Os pontos de conhecimento são relativamente triviais e dizem respeito não apenas a deformidades e infecções da coluna vertebral, mas também a lesões e tumores ósseos.Esses conceitos não são apenas abstratos e complexos, mas também estão intimamente relacionados à anatomia, patologia, imagem, biomecânica e outras disciplinas, tornando seu conteúdo difícil de compreender e lembrar.Ao mesmo tempo, muitas áreas da cirurgia da coluna vertebral estão se desenvolvendo rapidamente e o conhecimento contido nos livros didáticos existentes está desatualizado, o que dificulta o ensino dos professores.Assim, mudar o método de ensino tradicional e incorporar os mais recentes desenvolvimentos na investigação internacional pode tornar prático o ensino de conhecimentos teóricos relevantes, melhorar a capacidade dos alunos de pensar logicamente e encorajar os alunos a pensar criticamente.Estas deficiências no atual processo de aprendizagem precisam ser abordadas urgentemente, a fim de explorar os limites e limitações do conhecimento médico moderno e superar as barreiras tradicionais [10].
O modelo de aprendizagem PBL é um método de aprendizagem centrado no aluno.Através da aprendizagem heurística e independente e da discussão interativa, os alunos podem libertar totalmente o seu entusiasmo e passar da aceitação passiva do conhecimento para a participação ativa no ensino do professor.Em comparação com o modo de aprendizagem baseado em palestras, os alunos que participam no modo de aprendizagem PBL têm tempo suficiente para usar livros didáticos, a Internet e software para procurar respostas a perguntas, pensar de forma independente e discutir tópicos relacionados num ambiente de grupo.Este método desenvolve a capacidade dos alunos de pensar de forma independente, analisar problemas e resolver problemas [11].No processo de discussão livre, diferentes alunos podem ter muitas ideias diferentes sobre o mesmo assunto, o que dá aos alunos uma plataforma para expandir o seu pensamento.Desenvolver o pensamento criativo e a capacidade de raciocínio lógico através do pensamento contínuo, e desenvolver a capacidade de expressão oral e o espírito de equipe através da comunicação entre colegas de classe [12].Mais importante ainda, ensinar PBL permite que os alunos entendam como analisar, organizar e aplicar conhecimentos relevantes, dominar os métodos de ensino corretos e melhorar suas habilidades abrangentes [13].Durante nosso processo de estudo, descobrimos que os alunos estavam mais interessados em aprender como usar software de imagem 3D do que em entender conceitos médicos profissionais chatos dos livros didáticos, portanto, em nosso estudo, os alunos do grupo experimental tendem a estar mais motivados para participar do aprendizado. processo.melhor que o grupo de controle.Os professores devem encorajar os alunos a falar com ousadia, desenvolver a consciência dos alunos sobre o assunto e estimular o seu interesse em participar em discussões.Os resultados dos testes mostram que, de acordo com o conhecimento de memória mecânica, o desempenho dos alunos do grupo experimental é inferior ao do grupo controle, porém, na análise de um caso clínico, exigindo a aplicação complexa de conhecimentos relevantes, o o desempenho dos alunos do grupo experimental é muito melhor do que no grupo de controle, o que enfatiza a relação entre 3DV e grupo de controle.Benefícios da combinação da medicina tradicional.O método de ensino PBL visa desenvolver as habilidades integrais dos alunos.
O ensino da anatomia está no centro do ensino clínico da cirurgia da coluna vertebral.Devido à estrutura complexa da coluna vertebral e ao fato de a operação envolver tecidos importantes como a medula espinhal, os nervos espinhais e os vasos sanguíneos, os alunos precisam ter imaginação espacial para aprender.Anteriormente, os alunos utilizavam imagens bidimensionais, como ilustrações de livros didáticos e imagens de vídeo, para explicar os conhecimentos relevantes, mas apesar dessa quantidade de material, os alunos não tinham um sentido intuitivo e tridimensional nesse aspecto, o que causava dificuldade de compreensão.Tendo em vista as características fisiológicas e patológicas relativamente complexas da coluna vertebral, como a relação entre os nervos espinhais e os segmentos do corpo vertebral, para alguns pontos importantes e difíceis, como a caracterização e classificação das fraturas vertebrais cervicais.Muitos alunos relataram que o conteúdo da cirurgia da coluna é relativamente abstrato, não conseguem entendê-lo totalmente durante os estudos, e o conhecimento aprendido é esquecido logo após a aula, o que acarreta dificuldades no trabalho real.
Usando tecnologia de visualização 3D, o autor apresenta aos alunos imagens 3D nítidas, com diferentes partes representadas por cores diferentes.Graças a operações como rotação, dimensionamento e transparência, o modelo da coluna vertebral e as imagens de tomografia computadorizada podem ser visualizados em camadas.Não apenas as características anatômicas do corpo vertebral podem ser claramente observadas, mas também estimulam o desejo dos alunos de obter uma imagem tomográfica chata da coluna vertebral.e fortalecer ainda mais o conhecimento na área de visualização.Ao contrário dos modelos e ferramentas de ensino usados no passado, a função de processamento transparente pode resolver efetivamente o problema de oclusão, e é mais conveniente para os alunos observarem a estrutura anatômica fina e a direção complexa dos nervos, especialmente para iniciantes.Os estudantes podem trabalhar livremente desde que tragam os seus próprios computadores e praticamente não há taxas associadas.Este método é um substituto ideal para o treinamento tradicional usando imagens 2D [14].Neste estudo, o grupo controle teve melhor desempenho nas questões objetivas, indicando que o modelo de ensino expositivo não pode ser totalmente negado e ainda tem algum valor no ensino clínico da cirurgia da coluna vertebral.Esta descoberta levou-nos a considerar se deveríamos combinar o modo de aprendizagem tradicional com o modo de aprendizagem PBL melhorado com tecnologia de visualização 3D, visando diferentes tipos de exames e alunos de diferentes níveis, a fim de maximizar o efeito educativo.No entanto, não está claro se e como estas duas abordagens podem ser combinadas e se os estudantes aceitarão tal combinação, o que pode ser uma direção para pesquisas futuras.Este estudo também enfrenta certas desvantagens, como possível viés de confirmação quando os alunos preenchem um questionário depois de perceberem que participarão de um novo modelo educacional.Esta experiência de ensino é implementada apenas no contexto da cirurgia da coluna e são necessários mais testes para que possa ser aplicado ao ensino de todas as disciplinas cirúrgicas.
Combinamos a tecnologia de imagem 3D com o modo de treinamento PBL, superamos as limitações do modo de treinamento tradicional e das ferramentas de ensino e estudamos a aplicação prática dessa combinação no treinamento de ensaios clínicos em cirurgia de coluna.A julgar pelos resultados dos testes, os resultados subjetivos dos testes dos alunos do grupo experimental são melhores do que os dos alunos do grupo de controle (P <0,05), e o conhecimento profissional e a satisfação com as aulas dos alunos do grupo experimental também são melhores que os dos alunos do grupo experimental.grupo controle (P<0,05).Os resultados da pesquisa por questionário foram melhores que os do grupo controle (P <0,05).Assim, nossos experimentos confirmam que a combinação das tecnologias PBL e 3DV é útil para permitir que os alunos exercitem o pensamento clínico, adquiram conhecimento profissional e aumentem seu interesse em aprender.
A combinação das tecnologias PBL e 3DV pode efetivamente melhorar a eficiência da prática clínica dos estudantes de medicina na área de cirurgia da coluna, aumentar a eficiência do aprendizado e o interesse dos alunos e ajudar a desenvolver o pensamento clínico dos alunos.A tecnologia de imagem 3D tem vantagens significativas no ensino de anatomia, e o efeito geral de ensino é melhor do que o modo de ensino tradicional.
Os conjuntos de dados utilizados e/ou analisados no presente estudo estão disponíveis aos respectivos autores mediante solicitação razoável.Não temos permissão ética para fazer upload de conjuntos de dados para o repositório.Observe que todos os dados do estudo foram anonimizados para fins de confidencialidade.
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Todos os autores contribuíram para a concepção e desenho do estudo.A preparação do material, a coleta e a análise dos dados foram realizadas por Sun Maji, Chu Fuchao e Feng Yuan.O primeiro rascunho do manuscrito foi escrito por Chunjiu Gao, e todos os autores comentaram versões anteriores do manuscrito.Os autores leram e aprovaram o manuscrito final.
Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética do Hospital Afiliado da Universidade Médica de Xuzhou (XYFY2017-JS029-01).Todos os participantes deram consentimento informado antes do estudo, todos os indivíduos eram adultos saudáveis e o estudo não violou a Declaração de Helsínquia.Certifique-se de que todos os métodos sejam executados de acordo com as diretrizes e regulamentos relevantes.
A Springer Nature permanece neutra em reivindicações jurisdicionais em mapas publicados e afiliação institucional.
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Sun Ming, Chu Fang, Gao Cheng e outros.Imagens 3D combinadas com um modelo de aprendizagem baseado em problemas no ensino de cirurgia da coluna BMC Medical Education 22, 840 (2022).https://doi.org/10.1186/s12909-022-03931-5
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Horário da postagem: 04/09/2023