基于3D Body软件的混合模式在放射肿瘤学教学中的应用

Combining Online and Offline Teaching Mode based on 3D Body Software in Radiation Oncology Teaching Practice

摘要

目的 分析基于3D Body软件的线上线下混合式模式应用于放射肿瘤学教学中的效果。 方法 选取两个阶段参与放射肿瘤学教学的实习生，其中2022年1月— 12月的32名实习生（对照组）采用传统带教模式；2023年1月— 12月的32名实习生（观察组）采用基于3D Body软件的线上线下混合式教学模式，评估两组放射肿瘤学教学效果。 结果 观察组理论考核、实践操作考核、平时成绩均高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）；观察组专业技术（包括靶区勾画、制定计划、计划评估，计划验证）能力评分均高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）；观察组评判性思维能力高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）；观察组实习生的自我能力评价分值高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）；观察组实习生对教学模式满意度评价分值高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。 结论 放射肿瘤学教学实践中，相比传统带教模式，基于3D Body软件的线上线下混合式教学模式具有明显改善教学效果、提高实习生专业技术能力与评价满意度的作用。

Abstract

Objective To analyze the effectiveness of a combined online and offline teaching model based on 3D Body software in radiation oncology education. Methods We selected medical interns participating in radiation oncology teaching at two stages, including 32 interns from January to December 2022 (control group) using traditional teaching mode and 32 ones from March to December 2023 (observation group) using a combination of online and offline teaching mode based on 3D Body software. Teaching effectiveness in the two groups was evaluated. Results The theorety assessment, practical operation assessment, and daily performance were all significantly higher in the observation group than in the control group (P<0.05). The professional and technical ability scores of the observation group were significantly higher than those of the control group (P<0.05). Interns in the observation group had significantly higher critical thinking ability than those in the control group (all P<0.05). The self-evaluation scores of the observation group interns were higher than those of the control group, with statistical significance (all P<0.05). The evaluation score of interns’ satisfaction towards the teaching mode was significantly higher in the observation group than in the control group (all P<0.05). Conclusion In the teaching practice of radiation oncology, compared with the traditional teaching mode, the mode combining online and offline teaching based on 3D Body software can improve teaching effectiveness, enhance interns’ professional technical ability and satisfaction.

关键词

3D Body软件 / 线上线下混合式教学模式 / 放射肿瘤学 / 临床教学

Key words

3D Body software / Combining online and offline learning mode / Teaching of radiation oncology / Clinical teaching

放射肿瘤学是临床肿瘤学重要组成部分，放射治疗是临床治疗恶性肿瘤的重要治疗手段之一 ^［1］。放疗肿瘤学专业性较强，需要医学生掌握临床肿瘤学、放射物理学、放射生物学、放射技术学等，放射治疗计划制定中需要进行放疗定位、靶区勾画、评估计划、执行等，对操作者具有较高的抽象思维、专业技术等方面要求，对于临床医学生而言此部分内容学习难度较高^［2］。在放射肿瘤学的临床教学中，传统教学模式相对被动且固化，对于实习生的逻辑能力、抽象思维能力等培养作用不显著，容易影响教学质量^［3］。并且放射肿瘤学专业临床实习期比较短，多在4周之内，学生往往很难在短时间内对放射肿瘤学专业特点、临床病例实践、空间思维等方面掌握好。

近年来，多种现代化教学理念或手段等被引入放疗临床教学中，线上线下混合模式为当前主要应用趋势，特别是互联网平台以及各类软件为该模式应用提供了重要支持^［4］。3D Body软件是一种具备三维解剖结构的数字视频软件，涵盖精细立体的解剖学特点、器官结构、血管及淋巴结的分布，且可以虚拟放射肿瘤的靶区勾画及布野，可视化评估放射野及放疗计划，便于开展放射肿瘤学教学，尤其是勾画靶区、计划制定及计划验证方面。虽然该软件在其他临床专业的规培生及研究生的教学中已有实践，但关于教学应用价值尤其是放射肿瘤学专业的教学效果研究资料比较缺乏^［5］。

本研究对医院内两个阶段参与放射肿瘤教学的临床医学专业医学实习生各32名进行了3周教学效果的对比观察，旨在探讨基于3D Body软件的线上线下混合式教学模式的应用效果。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选取西安交通大学医学部在读两个阶段本科临床医学实习生，参与西安交通大学第二附属医院放射肿瘤学教学实践，其中2022年1月— 12月期间有32名（对照组），2023年1月— 12月期间有32名（观察组）。纳入标准：①全程参与放射肿瘤学教学；②临床医学专业本科生；③研究知情同意。排除标准：①个人原因未完成全部教学；②未参与出科考核；③资料缺失。两组实习生基线资料如表1所示，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

1.2 研究方法

对照组采用传统带教模式，入科分组，依据本科室专业特点分为头颈组、胸组、腹组及妇瘤组，由相应带教教师带领学习，包括集中理论教学、病房患者管理、临床实践操作三个部分。主要学习内容：肿瘤临床特点，解剖学分布，肿瘤靶区勾画、照射野布野、三维放射剂量分布、治疗计划评估及物理计划验证等。

观察组采用基于3D Body软件的线上线下混合式教学，主要学习内容同对照组。具体学习流程如下。

教学前准备：开始教学前指导实习生下载安装3D Body软件，并介绍该软件应用方法、注意事项等，并要求其自行学习熟练应用软件。首次应用前，由带教教师选择头颈部肿瘤（鼻咽癌）病例资料，进行操作方法示范。

线上线下联合教学采用线下集中进行常规理论教学、指导阅片、靶区勾画学习，放疗计划验证；带领实习生查房，在查房过程中结合实际病例进行放疗流程、操作规范、放疗设计、过程观察、体位验证、放疗效果评估等教学。线上利用3D Body软件进行肿瘤部位、淋巴结分布、周围组织器官等演示，便于实习生直观了解，确定肿瘤与周围组织及血管淋巴管的关系、放疗靶区（包括PTV、CTV、ITV等），通过观察与思考，形成抽象思维。

通过CT定位影像资料指导学生分析患者肿瘤侵犯范围位置，及靶区勾画线下理论及操作教学后，线上应用3D Body软件演示或模拟肿瘤局部解剖结构、周围组织及神经解剖、3D解剖等，显示各组织位置与结构，加深对肿瘤病灶和周围组织关系的理解，同时指导实习生自行完成肿瘤及正常器官的放疗靶区勾画、可视化调整照射野、三维放射剂量分布、治疗计划评估及物理计划验证等。

1.3 观察指标

出科考核结果：理论考核、实践考核、平时成绩，均0~100分；专业技术能力：病例思维能力、阅片能力、靶区勾画能力、制定放疗计划能力、评估计划能力及物理验证能力，均0~100分，分值高则能力强；评判性思维能力：用评判性思维能力测量表（CTDI-CV）调查，10~60分，分值高则能力强；实习生自我能力评价：学习兴趣、学习效率、知识接受能力、分析解决能力、团队协作能力，0~10分评价，分值高则自我认可度高；实习生对教学模式评价：自制问卷调查，激发学习兴趣、提高抽象思维、提高临床实践能力、提高临床思维，均0~10分，0分代表不满意，10分代表非常满意，1~9分代表认可程度，结合自身情况评价，分值高则对教学模式满意度高。

1.4 统计学处理

以SPSS 26.0系统进行统计分析，计量资料以“x±s”描述，两组比较采用t检验；计数资料以“n（%）”表示，采用χ²检验；P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 出科考核结果

观察组理论考核、实践考核、平时成绩均高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表2。

2.2 专业技术能力

观察组专业技术能力（主要针对放射肿瘤学常见肿瘤宫颈癌、鼻咽癌、食管癌、前列腺癌4种恶性肿瘤，包括肿瘤临床特点分析，肿瘤靶区及正常组织勾画能力、放疗计划评估，放疗计划制定等）评分均高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表3。

2.3 评判性思维能力

观察组评判性思维能力高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表4。

2.4 实习生自我能力评价

观察组实习生的自我能力评价分值高于对照组，差异有统计学意义（P均<0.05），见表5。

2.5 实习生对教学模式评价

观察组实习生对教学模式满意度评价（包括学习兴趣、抽象思维、临床实践和临床思维等方面）分值高于对照组，差异有统计学意义（P均<0.05），见表6。

3 讨论

3.1 增强学生对放射肿瘤学专业的认知

放射肿瘤学是一门集合临床肿瘤学、放射物理学、放射生物学与放射技术的独立学科，专业性非常强。约有70%的肿瘤病人需要不同程度地接受放射治疗，以达到治愈肿瘤或缓解症状、改善生活质量的目的。放射肿瘤学利用各种高能射线杀灭肿瘤细胞，合理应用高能射线并进行靶区勾画、制定放疗计划，评估放疗计划并进行物理及体位验证直接影响肿瘤治疗疗效及患者的生活质量^［6］。作为临床实习的医学生，在参与临床工作前，需熟练掌握放疗技术及相关操作注意事项，而实习阶段是从理论过渡到实践、完善专业知识的关键时期，为此，不断提高临床教学质量，提高学生思维能力、创新能力，对提升实习生学习效果具有重要意义^［7］。放射肿瘤学专业临床实习期比较短，仅有3~4周，但涉及病种较多，且放射线布野需要很强的空间思维能力，学生很难在短时间内对放射肿瘤学专业特点、临床病例实践、空间思维等方面进行掌握。传统带教由带教教师依据教学大纲顺序讲授理论知识，同时通过查房及个体的患者管理培养临床能力，因被动学习且轮转时间较短，导致其应用效果受限，管理患者非常有限，难以满足肿瘤放疗这一专业性较强、病种繁杂等的内容教学需要^［8］。

3.2 优化放射肿瘤学教学特点

近些年，以三维解剖构图为主的三维影像CT、三维影像MR及3D打印模型等在放射肿瘤学临床领域广泛应用，在临床针对规培医生及进修医生可视化教学及模型结构转换中也起到非常重要的作用^［9-10］。随着大数据信息的普及和信息化教学软件的开发，以人体解剖学基础结构建三维人体结构的软件应运而生。3D Body解剖软件是一款非常实用的人体模型模拟软件系统，具有高精度的三维人体解剖构图，涵盖器官、组织、肌肉、和血管等各个方面。通过 3D 效果有助于学生生动了解虚拟肿瘤的位置、侵犯范围及毗邻器官、血管、淋巴管等位置和关系，可以更加生动、形象显示虚拟实施放射肿瘤学教学中靶区勾画、照射野布野、三维放射剂量分布、治疗计划评估及物理计划验证等知识，激发医学生的学习兴趣和动力，从而提高教学质量。而基于3D Body软件的线上线下混合式教学模式可以在线下理论学习后，利用大数据和信息化的软件平台充分可视化提高教学效果和临床创新思维能力。

3.3 提供丰富的教学资源和实践体验

3D Body多媒体软件以真实人体的CT＼MRI数据描述为基础，全面汇集了人体系统和器官的高精度三维动态互动式模型，对于邻近结构、淋巴结、血管的分布也有详细的多维度展示，同时有缩小、放大、透明化、隐藏、旋转、截图和手术刀等功能。3D Body软件提供了丰富的教学资源和实践体验，可以开展虚拟实验教学，提供虚拟射线分布和三维展示等，能弥补传统教学中的不足，同时有利于培养学生的自主学习和动手能力。

相较于传统的教学模式，临床医学生可以通过典型病例，获得专业的解剖知识、临床肿瘤学知识和三维影像转换模态知识，学生可以在短时间内，在安全和无医疗操作风险的情况下掌握肿瘤转移及侵犯特点，并进行虚拟的放射肿瘤学多种肿瘤临床实际操作^［11］。

本研究基于放射肿瘤学专业特点，提出应用3D Body软件的线上线下混合式教学模式，弥补传统教学临床病例学习的不足之处，通过该软件的三维可视化教学模式，虚拟的放疗计划制定与评估提高教学效率，学生在3周时间对多种放射肿瘤学常见肿瘤如宫颈癌、鼻咽癌、食管癌、前列腺癌等多个肿瘤进行系统、专业的学习和分析。学生无论在肿瘤临床特点分析能力，肿瘤靶区及正常组织勾画能力、放疗计划评估，放疗计划制定等能力方面均较传统教学模式有明显的提高。

3.4 优化实践操作能力与空间思维能力

随着信息化和大数据科技的发展，学生的教学模式也在逐渐的多样化和可操作化。临床医学实践中放射肿瘤学的专业学特点要求学生在短时间内掌握内容较多，较为复杂与抽象。同时，对于学生的实践操作能力与空间思维能力要求较高。传统的教学模式难以生动地展示组织的解剖结构与靶区勾画。例如：头颈部组织结构复杂，尤其是鼻咽癌周围重要组织较多，学习困难大。学生在学习鼻咽癌放射治疗的过程中，传统教学模式难以详尽展示靶区范围和解剖构图，更缺乏虚拟的射线分布，而利用3D多媒体课件的旋转功能和虚拟模拟功能能很清晰看到毗邻的器官和结构、血管神经的走行和局部层次，明显提高了短时间内的教学效果。

在宫颈癌近距离后装治疗实践操作过程中，由于视野狭窄，操作技术难度较大，传统教学模式下学生难以对施源器具体位置，放射源驻留位置，放射计划曲线等详细了解。基于3D Body软件线上线下结合的教学模式，可同时详细展示实际操作过程中放射源在阴道、宫颈、宫腔的驻留位置及放射曲线，使学生能更为形象地学习近距离放疗的临床特点。

本研究对比了同一学校两组临床医学实习生在临床肿瘤学专业学习过程中，对肿瘤侵犯模式、放射肿瘤学靶区勾画、放疗计划制定、正常器官保护、放疗计划评估与物理体位验证等方面的教学效果进行评估，观察组在理论考核、实践考核、平时成绩方面均优于对照组；观察组专业技术能力评分均高于对照组，尤其是在可视化虚拟进行的靶区勾画与放疗计划评估能力方面显著优于对照组，且在短时间内学习宫颈癌、鼻咽癌、食管癌、前列腺癌四种肿瘤的放射肿瘤学特点，说明该线上线下混合教学模式可发挥强化教学质量的作用。

放射肿瘤学专业性较强，教学内容较为抽象，肿瘤放疗技术及放疗过程的质控较为复杂，需要掌握临床肿瘤学特点，精准掌握肿瘤侵犯范围以及其与周围组织的关系，并在此基础上进行靶区勾画、放射野布野、制定放疗计划、评估并进行体位验证。而传统教学模式直接理论讲授及跟床病例管理学习等，较为抽象，实习生接受难度较高，且放射肿瘤专业实习期较短，难以在短时间内对多种肿瘤放射治疗特点进行学习。通过3D Body软件的应用，建立起三维可视化影像，实习生可直接观察患者肿瘤、周围组织、血管、淋巴结分布等，可辅助其建立空间思维、抽象思维，更容易接受放疗相关专业知识与技能^［12］。

3.5 提高学生评判思维能力

评判思维能力是指实习生并非一味接受专业知识，而是能够通过自主思考判断相关知识或技术的应用，并寻找其潜在规律、注意事项等。自主学习是大学生学习的重要形式和能力，而有效互动和多次实践是大学生对知识点的反馈。本研究利用信息化多媒体软件辅助观察了临床医学实习生评判思维能力，发现观察组评判性思维能力高于对照组，说明线上线下混合教学模式有助于实习生形成评判思维。应用3D Body软件开展线上线下混合教学，在讲授理论知识后及虚拟操作后，医学生利用该软件促使实习生自主学习，独立进行放射肿瘤学常见肿瘤宫颈癌、鼻咽癌、食管癌、前列腺癌四种肿瘤的临床综合分析，尝试独立进行放疗相关操作流程及放疗计划评估、验证等方面的学习，达到融会贯通的效果，有助于培养评判思维和自主分析的能力^［13］。在教学过程中，有3位学生针对宫颈癌和鼻咽癌的体位验证方面，提出通过3D打印体膜结合虚拟布野等方式改善肿瘤放疗过程中体位验证等思路，从另一角度体现了学生将生物制造等高科技结合临床实践的思维能力。

3.6 提高实习生自我能力评价

临床医学生的实践能力、自我能力评价主要体现在：知识水平与技能掌握、学习能力与适应能力、团队合作、临床实践能力等多方面。在临床实践中，不断提升自主学习能力、学习兴趣、分析能力，提出自己的见解和创新思维能力对培养优秀的临床医生至关重要。传统的教学模式在提高学生的医患沟通能力及单病种学习上有一定优势，但教学模式过于被动，学生学习兴趣、专业认知、专业实践操作能力，尤其针对放射肿瘤学比较短的实习周期来说有一定劣势。

通过对两组临床医学实习生的自主评价能力观察，观察组实习生的自我能力评价分值高于对照组；观察组实习生对教学模式满意度评价分值高于对照组，说明线上线下混合教学模式更有利于获取实习生认可。分析原因，传统带教模式的开展方式单一、内容偏向理论知识，加之放疗技术过于专业且复杂，导致部分实习生理解困难，难以跟随教学进度及带教教师的节奏，弱化学习兴趣度；3D Body软件支持下开展线上线下混合式教学，在教学方式上进行创新，并降低专业学习复杂性，可虚拟学习不同肿瘤解剖学特点、组织结构特点，通过多媒体辅助教学进行直观的、可视化的理解放疗定位、靶区勾画、计划制定等，并可虚拟的展示放射野的入射角度、能量分布等，有增强参与兴趣、提高学习效率等作用^［14-15］。同时学生创新思维能力、对于该教学模式的满意度，以及对于放射肿瘤学与理工专业交叉创新的兴趣得到了很大的提高。

4 结语

综上所述，在肿瘤放疗教学实践中，相比传统带教模式，基于3D Body软件的线上线下混合式教学模式具有提升教学效果、提高实习生专业技术能力与满意度的作用。实习生不仅能够更加深入地了解放射肿瘤学专业特点和治疗流程与质量控制，还能提高医学实习生临床实践能力和分析解决问题的能力。同时，还有助于培养实习生对于放射肿瘤学专业的学习兴趣和自主学习能力，为未来的职业发展以及专业选择奠定坚实基础。这种方法能有效激发临床医学生学习放射肿瘤学的兴趣，调动自主学习的主观能动性，提高学生的自学能力、空间思维能力和独立分析解决问题的能力，能在短时间内具有良好的教学效果，是放射肿瘤学临床教学中优秀的教学方法之一。但本研究属于单中心教学模式的探索，评估样本量相对较少，且学生实习期较短，对于远期的教学效果评估及学生综合分析能力的评估尚缺乏有效数据。在后期的临床教学工作中还将增加样本量及研究单位，细化考核指标，评估长期教学效果，以提高教学能力，以及改善研究结果的代表性和普适性。

总之，随着计算机科学及信息化科技的不断进步和教学方法的不断创新，实习医生对于放射肿瘤学不断地了解，线上线下教学结合3D Body解剖软件的应用将在放射肿瘤学临床带教中发挥更大的作用。经过不断地探索与学习，这种教学方法将更加完善、成熟，为放射肿瘤学实习生乃至规培生及进修医生的培养和临床实践操作提供更加有力的支持。

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基金资助

陕西省重点研发计划项目(2022SF-128)