《Journal of Surgical Education》：Innovative Learning in Anatomy Education: Assessing the Impact of Low-Cost 3D Deep Learning Anatomical Models in Museum-Based Instruction
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虚拟解剖博物馆通过低成本的3D交互模型显著提升医学本科生临床推理与解剖能力，实验组在解剖理解（95% vs 65%）、临床问题解决（90% vs 70%）等指标显著优于对照组（p<0.01），92%学生认可其提升空间定位和跨学科沟通效果，技术问题影响有限。
Bali Sharma | Amani Alhazmi | Nazim Nasir | Beena Bridget
沙特阿拉伯国王哈立德大学应用医学科学学院
背景
解剖学教育传统上依赖于尸体解剖和静态模型，这些方法成本高昂、伦理问题复杂且互动性有限，阻碍了学生理解临床关联性和空间关系。本研究评估了一种虚拟解剖博物馆方法的有效性，该方法利用低成本、交互式的3D模型和深度学习来提高医学生的临床推理能力和解剖学理解水平。
方法论
在这项非实验性的观察研究中，作为概念验证，国王哈立德大学应用医学科学专业的40名本科生被分为实验组（n=20）和对照组（n=20），分组依据是预先分配的入学编号。实验组在一个类似博物馆的环境中，使用基于网络的虚拟解剖博物馆平台，在15周的学期里探索交互式的3D解剖模型（如大脑、脊柱、膝盖），从而促进学习与临床理解。该平台由PointNeXt深度学习技术和AnatoVision Block支持，提供交互式可视化、注释和测验功能。平台允许用户旋转模型以检查小脑等结构（用于神经学评估）或股骨（用于骨折诊断），并配有清晰的标签和测验。对照组则接受传统的讲授式教学，并辅以3D打印的解剖模型，作为实验组经验的基准对比，考虑到交互式数字教学与基于讲授的实物模型教学之间的本质差异。干预后，通过针对五个维度的案例问卷来评估学生的临床推理能力和解剖学水平：接受度、临床问题解决能力、学习动机、知识获取和沟通技巧。学生还通过5点李克特量表对体验进行评分，以了解该平台在资源有限环境中的提升解剖学教育的潜力。
结果
实验组的整体表现显著优于对照组（平均分4.48±0.66，对照组平均分3.45±0.70，p<0.01）。在解剖学理解（95%对比65%，p=0.01）、临床情景解读（90%对比70%，p=0.02）和学习动机（85%对比50%，p=0.05）方面均有显著提升。大多数实验组学生（92%，n=18）认为虚拟3D模型增强了临床相关性、空间定位能力和跨学科沟通能力，100%的学生建议将这种教学方法纳入课程。实验组中有25%的学生报告了技术上的困难（p=0.49）。
结论
利用低成本、交互式3D模型的虚拟解剖博物馆方法在国王哈立德大学的医学生中显示出提升临床推理能力和解剖学水平的巨大潜力。作为概念验证的这一平台培养了临床实践所需的关键技能，例如识别颅缝以进行神经影像学检查或规划髋关节置换手术路径，为资源有限环境下的医学教育提供了可扩展且引人入胜的补充。实验组的体验与仅接受基于讲授式教学并使用3D打印模型的对照组相比，突显了该平台支持动手学习的能力。
部分摘录
引言
解剖学教育是医学教育的基石，为临床判断、精准诊断、外科手术技能和安全的患者处理提供了必要的空间和结构信息。至今为止，尸体解剖一直是标准教学方法，能够提供无与伦比的人体解剖三维理解。然而，其高昂的成本、伦理限制和有限的可获取性成为主要障碍，尤其是对于资源匮乏地区的医学院校而言。为了满足这些需求，...
研究设计与参与者
本研究采用非实验性的观察方法，称为“博物馆中的解剖模型”方法，12,13，旨在验证使用低成本、交互式3D解剖模型的虚拟解剖博物馆平台的可行性和教育潜力。主要目的是描述该平台如何提升医学生的教育体验，促进解剖学知识、临床推理能力、沟通技巧以及对...
解剖模型工作原理
所提出的模型是一个创新的教育平台，旨在通过结合交互式3D可视化和深度学习来革新解剖学教育。系统从数据采集和预处理开始，收集.obj、.stl和DICOM等格式的解剖模型。这些模型经过标准化和优化，成为高质量的学习材料。用户可以选择上传模型或从模型库中选取模型进行学习。
参与者的人口统计特征
研究对象为国王哈立德大学应用医学科学专业的40名本科生，平均分为实验组（n=20）和对照组（n=20），以评估虚拟解剖博物馆方法的有效性。两组的人口统计特征（表1）均衡分布，以减少混淆变量。性别比例接近，男性占52.5%（21/40；对照组10人，实验组11人），女性占47.5%（19/40；对照组10人）。
结果解读
作为概念验证的研究表明，“博物馆中的解剖模型”方法利用低成本、交互式的3D虚拟解剖模型，能够提升国王哈立德大学本科医学生的学业成果。实验组（n=20）在多个领域表现出色，包括解剖学理解（复杂区域的理解率为95%，p=0.008*，Cohen's d=1.09，效应量较大，表3）、器官及其关系的可视化...
结论
本研究作为概念验证，证明了“博物馆中的解剖模型”方法利用低成本、交互式3D虚拟解剖模型在提升国王哈立德大学本科医学生解剖学教育方面的潜力。实验组（n=20）在使用虚拟平台后，在多个关键领域取得了显著成果，包括解剖学理解（活动后的平均分为4.35，Δ=1.15，p=0.003，Cohen's d=1.49，效应量较大，表2）...
伦理批准
本文不包含任何由作者进行的涉及人类参与者或动物的研究。
知情同意
本研究无需获得知情同意。
作者贡献
所有作者均参与了手稿的撰写并修订了最终版本。所有作者均阅读并批准了最终稿件。
