Self-directed learning modules of CT scan images to improve students’ perception of gross anatomy

Резюме 

Background. A contemporary anatomy cur­riculum that aims to be clinically relevant requires medical students to be introduced to radiological anatomy in the preclinical years. Ideally, the curriculum should also support self-directed learning, a habit best instilled early. Based on these educational requirements, we designed an interest­ing and clinically-meaningful program of self-learning modules in radiological anat­omy to augment students' learning of gross anatomy. The program is guided by cur­rent theories of learning, which emphasize an individualized learning pace for students.

Methods. This program uses enlarged com­puterized tomography (CT) scan images and associated resource materials. Scans are posted on the first day of the week in a public area for students to review on their own time. On the second day penciled out­lines of important structures are provided to help students identify structures, and students are encouraged to discuss the im­ages with faculty. On the last day of the week the identity of the structures are revealed to students.

Results. An open-ended questionnaire used to evaluate the program revealed that 95.5% of students used the program and a great majority recommended the program should be continued for future students.

Discussion. The present program enhances learning of gross anatomical relations through having students use visual clues in logically interpreting unlabeled CT scans in an orga­nized and sequential way. The program pro­motes self-directed learning. In addition to its use with preclinical students, the modules might also help students in the clinical phase of the curriculum bolster their knowledge of spatial anatomy.

Ключевые слова: • CT images • self-directed learning • gross anatomy

Мед. образование и проф. развитие. 2017. № 1. С. 50-58.

Актуальность

В последние годы мы являемся свиде­телями изменений, которые претерпевает программа преподавания анатомии сту­дентам медицинских специальностей в от­вет на вызовы, обусловленные развитием медицинской науки [1]. По всему миру разрабатываются новые стратегии пре­подавания, направленные на модерниза­цию учебной программы по анатомии [2]. Многие высшие учебные заведения пред­ложили дополнить традиционный подход к преподаванию эффективными учебно-методическими пособиями, призванны­ми ориентировать учебную программу на клиническую практику и тем самым обеспечить более качественную подго­товку молодых студентов к медицинской практике. Учитывая значительную роль использования полученных радиологиче­скими методами изображений в процессе освоения необходимых навыков и знаний в области клинической анатомии, все ак­тивнее высказываются предложения об их использовании для закрепления знаний по анатомии [3-5]. Такие изменения, помимо отражения общих тенденций в медицин­ском образовании, отвечают националь­ным запросам в этой области.

В Индии продолжительность обуче­ния по программе высшего медицинско­го образования составляет 4,5 года, или 9 семестров, и 1 год обязательной цикличе­ской интернатуры. На первом году обу­чения, прежде чем перейти к изучению клинических дисциплин, студенты осваи­вают доклинические дисциплины: пато­логическую анатомию и микробиологию. Радиологию традиционно преподают на предпоследнем (IV курсе), после чего на последнем году обучения студенты про­ходят циклы клинической подготовки. Методы радиологических исследований рекомендуется преподавать на этапе до­клинической подготовки, поскольку буду­щие врачи в своей последующей практике чаще всего будут сталкиваться с анатомией именно через визуализационные исследо­вания [3-5].

Регуляторные органы, в частности Медицинский совет Индии (MCI), и медицинские университеты подчеркнули необходимость использования снимков, полученных методом компьютерной то­мографии (КТ), в рамках учебной про­граммы по доклинической подготовке. MCI недавно опубликовал заявление, в котором вновь подтвердил необходи­мость подобной модификации учебной программы I курса обучения бакалавров медицины и хирургии [6]. Для эффек­тивного использования радиологических снимков в практике преподавания про­странственной анатомии стандартные КТ-снимки не подходят - они очень малы (всего 70x70 мм). Даже несмотря на то что эту проблему можно решить за счет увели­чения цифровых изображений, к нашим условиям такой вариант не применим, поскольку не у всех студентов есть доступ к сети Интернет. Еще один вариант за­крепления знаний по пространственным анатомическим связям - это посмертная КТ-визуализация (PMCT) трупов после вскрытия студентами, однако оказалось, что полученные таким образом изобра­жения имеют недостаточно высокую чет­кость и точность [7, 8].

Наша школа искала простой, но эффек­тивный метод применения радиологиче­ских снимков в доклинической подготовке студентов, чтобы помочь им освоить про­странственную анатомию более интерес­ным, содержательным и клинически ори­ентированным способом. Мы стремились к созданию условий для самостоятельного обучения студентов, поскольку это очень важный инструмент в подготовке будущих врачей [9]. Программа, которую мы раз­работали, создана на базе теории препо­давания, предложенной Honey и Mumford, и основной акцент в ней сделан на фор­мирование условий для обучения студента в индивидуальном темпе [10].

Методы

Дизайн программы

Подготовка справочного материала Мы использовали КТ-снимки пациен­тов, у которых отсутствовали очевидные структурные патологии в тех частях ор­ганизма, на примере которых у студентов формируется четкое представление о про­странственных связях между важными морфологическими структурами в раз­личных участках тела. Эти изображения были извлечены из Системы хранения и обмена изображениями (PACS) больни­цы PSG Hospitals в г. Коимбатур (Индия). Изображения в аксиальной, фронтальной и сагиттальной плоскостях, полученные по стандартной методике с помощью ап­парата "Siemens SOMATOM Definition Edge", были отредактированы с помощью диагностического программного обе­спечения для точной ориентации и каче­ственного отображения тканей в разных плоскостях. Изображения были получе­ны без указания имени, возраста и пола пациента, а также технических данных об уровне радиологического воздействия во избежание затененности изображения и с целью анонимности пациентов. В учебных целях мы использовали циф­ровые изображения, напечатанные на пленке Kodak Dry размером 9-6 дюймов на принтере Dry View 6850. Цифровые ис­ходники этого учебного материала были записаны на CD-диск и помещены на хра­нение в качестве материала для электрон­ного курса обучения.

Для того чтобы студенты могли озна­комиться с изображениями, мы поместили их на освещенные безбликовыми флуорес­центными лампами деревянные стенды с несколькими экранами за матовым стеклом; подобный принцип используется в многокадровых негатоскопах (рис. 1). Изображения можно вставить за стекло и зафиксировать их.

Программа

Начальный комплект изображений из серии снимков изучаемой области тела был представлен на стенде в 1-й день не­дели. На 2-й день в окошках непосред­ственно под первым комплектом снимков были размещены их контурные изображе­ния. Конкретные структуры были отмече­ны на контурных изображениях соответ­ствующими номерами (рис. 2). Студенты могли рассматривать эти изображения в учебные часы, им предлагали проанализировать представленные структуры и их взаимосвязи в удобное для них время (рис. 3). Их попросили определить, какие структуры изображены на снимках, и за­писать ответы на конкретные вопросы: "Где данная структура оканчивается?" или "От чего эта структура отходит?". Пра­вильные ответы вывешивали в последний учебный день недели, чтобы студенты могли самостоятельно оценить, насколь­ко верно они определили изображенные структуры и правильно ответили на во­просы. Студентам предлагали обсудить представленный материал с преподавате­лями и завершить процесс самостоятель­ного обучения. В последующие недели на стендах размещали новые комплекты снимков. Полная система изображений была размещена в лаборатории топографической анатомии, где студенты прово­дили основную часть аудиторного време­ни в рамках курса анатомии. Благодаря дизайну программы у студентов была воз­можность изучить представленный мате­риал поэтапно, самостоятельно и в удоб­ном для них темпе.

На этапе разработки первоначальной концепции данной программы КТ-снимки в электронном виде были еще недоступны. Для отображения изображений бумажные копии КТ-снимков нужно было отсканиро­вать, увеличить до желаемого размера и рас­печатать в фотостудии. Возможность распечатать изображения в высоком разрешении из электронных версий КТ-снимков упро­стила процесс. Аналогичным образом про­блема выбора системы для одновременного проецирования снимков и их контурных изображений была решена путем создания простой системы (рис. 1), которую можно изготовить в условиях любого стациона­ра. Изготовление увеличенной печатной копии КТ/МРТ-снимков стоит 800 рупий (~15 долл. США). В общей сложности мы использовали 6 блоков для демонстрации изображений, каждый стоимостью 10 тыс. рупий (~155 долл. США за блок).

Оценка программы учащимися

Проект утвержден Комитетом по этике соответствующего учреждения (№ 14/044). Программа была одобрена студентами, кото­рые приняли добровольное участие в опросе и ответили на открытые вопросы о програм­ме. Были зарегистрированы и проанализи­рованы наблюдения 143 респондентов при общем числе студентов в группе 150 человек. Студентов просили рассказать, как часто они пользовались данным учебным модулем и что они знали о методике самостоятельно­го обучения. Им также предлагали проком­ментировать программу.

Результаты

Согласно результатам анализа, 96% сту­дентов поняли концепцию самостоятель­ного обучения и одобрили использование соответствующих модулей (SLM). 8 из 10 студентов (82%) пользовались SLM в рамках курса по топографической анато­мии для изучения пространственной анатомии, однако частота использования SLM варьировала от ежедневного (43%) до вре­мя от времени (8%). Вообще не использо­вали данный модуль только 3% студентов. Почти все студенты (96%) рекомендовали SLM в качестве метода обучения последу­ющих групп студентов. Комментарии 14% студентов включали следующие общие ха­рактеристики программы: "отлично", "не­стандартно" и "интересно". Многие сооб­щили о своем желании чаще использовать подобные изображения при изучении ана­томии. Некоторые высказывались в поль­зу применения таких модулей для оценки знаний студентов в рамках итогового экза­мена в университете.

Данная программа получила одобрение и искреннюю поддержку со стороны декана факультета, который утвердил ее финанси­рование и реализацию в качестве модуля самостоятельной учебной работы в рамках доклинической подготовки студентов.

Обсуждение

Современному врачу больше не нужно применять знания внутренней анатомии человека в зале для вскрытий, патолого-анатомической лаборатории и даже во вре­мя выполнения хирургических процедур. Чаще всего эти знания требуются при ин­терпретации радиологических снимков [9]. Благодаря современным технологическим достижениям радиологическая визуализа­ция предлагает уникальные возможности по совершенствованию диагностических методик. Студенты медицинских специ­альностей должны иметь достаточно вы­сокий уровень подготовки для использова­ния такой визуализационной среды в своей врачебной практике [10, 11]. Таким образом, обучение студентов первых курсов базовым знаниям о радиологических мето­дах становится обязательной тенденцией в новых учебных планах. Кроме того, уста­новлено, что использование КТ-снимков на курсах по анатомии по мере обучения повышает у студентов уверенность при вы­явлении анатомических структур и опреде­лении клинической значимости различных анатомических деталей [4-6]. А также это способствует формированию у студентов мотивации и понимания деталей [5].

При интерпретации радиологических снимков механически заученной инфор­мации недостаточно, необходимо логиче­ское мышление и умение устанавливать причинно-следственные связи. Наша про­грамма, в которой для организованного и последовательного выявления простран­ственных связей между структурами голов­ного мозга используются неподписанные КТ-снимки, доказала свою эффективность в изучении связей между структурами то­пографической анатомии.

Постепенная структурная доработка учебного модуля, созданного на основе не­подписанных КТ-снимков, помогла сту­дентам логически освоить 3D-анатомию. Для выявления структур необходимо вни­мание к деталям на изображении, возмож­но, анализ КТ-снимков и попытка раз­личить на них анатомические структуры развивают у студентов наблюдательность, и об этом уже сообщалось ранее [12]. Кро­ме того, опубликованы данные о том, что ключевой фактор длительного сохранения каких-либо фактов в памяти - их много­кратное упоминание в процессе обучения [13]. Можно предположить, что размеще­ние изображений и связанных с ними учеб­ных материалов на видном месте способ­ствовало тому, что студенты неоднократно просматривали его и тем самым более ак­тивно участвовали в процессе обучения.

Демонстрация учебного материала в от­крытом доступе наряду с указаниями изу­чать пространственную анатомию по этим снимкам, как правило, способствует само­стоятельному обучению студентов [14-17]. Поскольку студенты признали эффектив­ность этого модуля в качестве учебного ин­струмента, возможно, они одобрят приме­нение аналогичных программ на следующих клинических курсах обучения и благодаря этому окажутся готовы к самостоятельному обучению на протяжении всей своей про­фессиональной деятельности.

Нашу программу можно дополнить другими элементами, добавить структу­рированные вопросы об анатомических объектах, для решения которых требуются навыки аналитической работы. Такой фор­мат можно применять в рамках анализа небольшой клинической ситуации. После расширения программа будет включать задания на выявление структур и выясне­ние фактических данных о выявленной структуре, а также определение степени ее клинической значимости. Таким образом, модули доклинической подготовки приоб­ретают клиническую ориентированность и помогают, помимо формирования базо­вых знаний об анатомии, выработать у сту­дентов клинические навыки.

К тому же КТ-снимки и сопутствую­щие материалы могут быть использованы в качестве простого инструмента оценки знаний студентов. Можно попросить сту­дентов определить конкретные структуры на КТ-снимке и задать несколько вопро­сов об этой структуру в рамках проверки знаний. Программа может быть перенесе­на на простую в использовании и обслужи­вании цифровую платформу.

Заявление о согласии пациентов

Авторы подтверждают, что получили согласие у всех задействованных пациен­тов. Подписывая соответствующую форму, пациент дал согласие на публикацию сво­их снимков и других клинических данных в научном издании. Пациенты понимают, что их имена и инициалы не буду опубли­кованы, что все необходимые меры по со­хранению конфиденциальности их пер­сональных данных приняты, но полная анонимность гарантирована быть не может.

Благодарность

Авторы статьи благодарят доктора B. Devanand, профессора и руководителя факультета радиологии, A. Rahamathullah и J. Abubakker Sithik. Технических специ­алистов в области лучевых исследований, а также больницу PSG Hospitals за помощь в обработке КТ-снимков.

Литература/References

1. Drake R.L. A retrospective and prospective look at medical education in the United States: Trends shaping anatomical sciences education // J. Anat. 2014. Vol. 224. P. 256-260.

2. Turney B.W. Anatomy in a modern medical curriculum // Ann. R. Coll. Surg. Engl. 2007. Vol. 89. P. 104-107.

3. Squire L.F., Novelline R.A. Radiology should be a required part of the medical school curriculum // Radiology. 1985. Vol. 156. P. 243-244.

4. Drake R.L., Pawlina W. The American Association of anatomists celebrates 125 years // Anat. Sci. Educ. 2013. Vol. 6. P. 1-2.

5. Machado J.A., Barbosa J.M., Ferreira M.A. Student perspectives of imaging anatomy in undergraduate medical education // Anat. Sci. Educ. 2013. Vol. 6. P. 163-169.

6. Medical Council of India. Vision 2015, 2011. URL: http://www.mciindia.org/tools/announcement/MCI_booklet.pdf. (date of access 02 May 2015) 7. Bohl M., Francois W., Gest T. Self-guided clinical cases for medical students based on postmortem CT scans of cadavers // Clin. Anat. 2011. Vol. 24. P. 655-663.

8. Slon V., Hershkovitz I., May H. The value of cadaver CT scans in gross anatomy laboratory // Anat. Sci. Educ. 2014. Vol. 7. P. 80-82.

9. Gunderman R.B., Siddiqui A.R., Heitkamp D.E., Kipfer H.D. The vital role of radiology in the medical school curriculum // AJR Am. J. Roentgenol. 2003. Vol. 180. P. 1239-1242.

10. Mumford A. Putting learning styles to work. Action Learning Work. Aldershot : Gower, 1997. P. 121-135.

11. Rogers L.F. Imaging literacy: A laudable goal in the education of medical students // AJR Am. J. Roentgenol. 2003. Vol. 180. P. 1201.

12. Phillips A., Smith S., Ross C, Straus C. Improved understanding of human anatomy through self-guided radiological anatomy modules // Acad. Radiol. 2012. Vol. 19. P. 902-907.

13. McKimm J., Swanwick T. Assessing learning needs // Br. J. Hosp. Med. (Lond.). 2009. Vol. 70. P. 348-351.

14. Karpicke J., Roediger H. 3rd. Repeated retrieval during learning is the key to long-term retention // J. Mem. Lang. 2007. Vol. 57. P. 151-162.

15. Marcos P., Arroyo-Jimenez M., Artacho-Perula E., Martinez-Marcos A. et al. Self-directed learning in the Gross Anatomy medical curriculum // Eur. J. Anat. 2004. Vol. 8. P. 147-153.

16. Patterson C., Crooks D., Lunyk-Child O. A new perspective on competencies for self-directed learning // J. Nurs. Educ. 2002. Vol. 41. P. 25-31.

17. Premkumar K., Pahwa P., Banerjee A., Baptiste K. et al. Does medical training promote or deter self-directed learning? A longitudinal mixed-methods study // Acad. Med. 2013. Vol. 88. P. 1754-1764.

Peer-review