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虚拟现实学习环境在产科医学生教学中的随机对照试验

期刊:international journal of medical informaticsDOI:10.1016/j.ijmedinf.2022.104899

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告:


作者与机构
本研究由D. Kane(通讯作者)、G. Ryan、E. Mangina和F.M. McAuliffe合作完成,主要作者来自爱尔兰都柏林大学学院(University College Dublin, UCD)的围产期研究中心(Perinatal Research Centre)和计算机科学学院(School of Computer Science)。研究发表于《International Journal of Medical Informatics》2022年第168卷,论文标题为《A randomized control trial of a virtual reality learning environment in obstetric medical student teaching》。


学术背景
研究领域为医学教育技术,聚焦虚拟现实学习环境(Virtual Reality Learning Environment, VRLE)在产科教学中的应用。背景知识显示,产科教学中胎儿位置(fetal lie)和胎位(fetal presentation)的抽象概念常使学生难以理解,而传统二维图像教学存在局限性。VRLE作为一种沉浸式技术(Immersive Technology, IT),可通过三维交互提升空间认知能力。研究目标包括:(1)比较VRLE与传统教学对学生知识掌握的影响;(2)评估VRLE对学习效率和学生体验的改善。


研究流程
1. 参与者招募与分组
- 研究对象:67名都柏林大学医学院学生(本科6年制与研究生4年制),无产科临床经验。
- 随机分组:干预组(VRLE教学,n=33)和对照组(传统2D图像教学,n=34),采用1:1随机分配。
- 排除标准:既往使用过VR设备或有产科经验者。

  1. 干预设计

    • VRLE开发:基于Blender(2.91.2版)和Unity 3D(2020.2.1版)构建三维模型,结合胎儿MRI/超声数据,通过Oculus Quest头戴设备(HMD)呈现胎儿位置与胎位的动态交互场景(图2)。
    • 对照组:使用彩色打印的二维图像,学习内容与VRLE组一致。
    • 两组均限时15分钟学习,避免VR使用副作用。
  2. 评估方法

    • 主要结局:通过产科腹部模型评估学生判断胎儿位置和胎位的准确性。
    • 次要结局
      • 任务完成时间(秒);
      • 学生满意度与自信心评分(Student Satisfaction and Self-Confidence in Learning Scale, SCLS);
      • VR设计反馈(Virtual Reality Design Scale, VRDS)及副作用记录。
  3. 数据分析

    • 使用SPSS 26进行统计分析,包括卡方检验(知识准确性)、t检验(任务时间)、ANCOVA(SCLS评分)。

主要结果
1. 知识掌握
- VRLE组正确率(70%,23/33)高于对照组(56%,19/34),但差异无统计学意义(OR=0.551, 95%CI 0.202–1.504, p=0.242)。
- 胎儿位置单独判断正确率:VRLE组82% vs 对照组79%(p=0.803)。

  1. 学习效率

    • VRLE组任务完成时间显著更短(38±10.83秒 vs 45±12.95秒,p=0.012)。
  2. 学生体验

    • SCLS总分:VRLE组(53.16±6.32)显著高于对照组(48.04±6.75, p=0.02),尤其在“学习满意度”子量表差异显著(22.03 vs 19.21)。
    • VRDS评分显示,VRLE的“支持性”(4.75/5)和“反馈”(4.88/5)设计获最高评价。
    • 副作用:33%学生报告头晕(n=11),9%出现恶心(n=3)。

结论与价值
1. 科学价值
- 证实VRLE在产科教学中具有可行性,能提升学习效率和学生自信心,尽管知识准确性未达显著差异,但呈现积极趋势。
- 为Kolb经验学习理论(1984)提供了实证支持,即沉浸式体验促进知识转化。

  1. 应用价值
    • 为医学教育中VR技术的推广提供数据支持,尤其适用于抽象解剖概念的传授。
    • 未来可优化VRLE设计以减少副作用,并扩展至手术技能培训等高阶领域。

研究亮点
1. 创新方法:首次在产科教学中开发定制化VRLE,整合临床影像数据与开源建模工具。
2. 多维度评估:结合客观指标(任务时间)与主观体验(SCLS),全面验证VRLE效果。
3. 局限性:样本量较小(n=67),且VR副作用可能影响长期使用意愿。


其他有价值内容
- 研究提及COVID-19防控措施对实验流程的影响,体现实际研究中的适应性调整。
- 补充材料包括CONSORT流程图(图1)和VR场景示例(图2),增强方法透明度。

(全文约1800字)

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