增强现实在微创足部手术技能培养中的革新作用：一项交叉对照研究

《Heliyon》：Impact of augmented reality on the acquisition of minimally invasive surgical skills: results of a counterbalanced study on master's and bachelor's students

本研究针对微创足部手术(MIS FS)教学面临的挑战，探讨了增强现实(AR)技术相较于传统教学方法在足部解剖和手术技能培训中的应用效果。通过交叉对照试验设计，研究人员发现AR能显著提升学生的学习动机(d=1.08)、概念保留(d=0.97)和三维空间理解能力(d=2.15)，特别是在?外翻(HAV)和第五跖骨截骨术等复杂手术的教学中表现出明显优势。结果表明AR可作为传统教学方法的有力补充，为外科培训提供了新的技术支撑。

　　

在足部外科领域，微创手术技术因其创伤小、恢复快等优势日益普及，然而其教学却面临独特挑战。传统教学方法如现场观察、尸体实操和模拟器训练虽各具价值，但分别存在被动学习、成本高昂或真实感不足等局限。特别是对于?外翻(HAV)和第五跖骨截骨术等精细操作，学员往往难以直观理解隐藏在皮肤下的骨骼结构和手术路径。

为突破这一教学瓶颈，西班牙巴伦西亚天主教大学的研究团队开展了一项创新性研究，探索增强现实(AR)技术在微创足部手术教学中的应用潜力。这项发表在《Heliyon》杂志的研究采用交叉对照设计，历时四年跟踪80名足病学专业学生，比较了AR教学与传统多媒体教学的效果差异。

研究团队开发了一套基于CT影像重建的AR教学系统，通过"魔法书"形式呈现可交互的三维骨骼模型。学生只需扫描书中的标记，即可在计算机上查看从不同角度旋转、缩放的足部解剖结构，清晰观察手术关键步骤的立体演示。

研究方法上，团队采用严谨的ABBA交叉设计，确保每组学生都能接触两种教学方法，有效避免了顺序偏差。通过经过德尔菲法验证的SAEMAS问卷，从注意力集中、内容保留、学习动机等多个维度评估教学效果。该问卷具有良好的信度(克朗巴哈系数0.875)和结构效度，能全面反映不同教学方法的特点。

研究结果显著优势

数据分析显示，AR组在绝大多数评估指标上显著优于传统教学组。特别是在视觉理解方面(第5项)，AR帮助学生更清晰地想象手术场景，效应值达到2.15(p<0.001)。在学习动机(第3项)和主动学习激励(第9项)方面，AR也表现出强大优势，效应值分别为1.09和1.76。

特定领域的局限性

值得注意的是，在减少学习挫败感(第4项)和替代尸体材料理解结构位置(第12项)、肌肉运动(第13项)及功能(第14项)方面，两种方法无显著差异。这表明AR虽然能优化空间理解，但尚不能完全替代尸体实操的触觉反馈和真实解剖体验。

讨论与意义

研究人员在讨论中指出，AR技术的核心价值在于其能创建可重复、可交互的三维学习环境。学生可以通过自主操作模型，从多角度观察解剖关系，这种主动探索过程显著促进了深度学习的发生。对于?外翻矫正等需要精确空间定位的手术，AR提供的内部可视化指导尤为重要。

然而研究也承认，AR技术的推广面临数字鸿沟挑战。硬件设备和技术支持的成本可能限制其在资源有限地区的应用。对此，研究团队建议探索基于智能手机等普及设备的AR解决方案，并通过国际合作促进技术共享。

这项研究证实了增强现实作为微创足部手术教学辅助工具的重要价值。它不仅能提升学习效率和兴趣，更能通过逼真的三维演练降低初学者的手术焦虑。虽然AR不能完全取代传统教学方法，但其在空间理解、技能演练方面的独特优势，使其成为现代外科教育体系中不可或缺的组成部分。未来研究可进一步探索AR与虚拟现实(VR)、混合现实(MR)等技术的融合应用，为外科培训开辟更广阔的可能性。