Введение

Традиционные представления о значении фундаментальной и прикладной анатомии, по мнению И.И. Кагана [1], как одной из важнейших основ клинической медицины со второй половины ХХ столетия, резко расширились и конкретизировались.

В качестве определяющих эти изменения причин называются как активное развитие неинвазивной диагностики, основанной на методах прижизненной визуализации (томографические методы, ультразвуковое исследование, эндоскопия, флуоресцентная диагностика и др.), так и новые принципы хирургии, основанной на малотравматичном доступе. Эти причины указывают на необходимость для практикующего хирурга обладать хорошим знанием топографической анатомии отдельных органов и их систем.

Мы отчетливо видим пути развития клинической анатомии не только как теоретической, но и как прикладной дисциплины. Согласно паспорту специальности «Анатомия человека» (14.03.01) Высшая аттестационная комиссия определяет основным объектом изучения этого направления тело человека. Так, одним из пунктов области исследований специальности является «№ 8 — исследование строения тела живого человека с применением разнообразных клинических и инструментальных факторов» [2].

Высокие критерии, предъявляемые к оценке качества подготовки врача-специалиста, требуют использования современных технологий в образовании. Благодаря симуляционным техникам создаются условия моделирования не только отдельного нозологического состояния, но и интеграции обучающегося в условия, приближенные к реальным клиническим.

Согласно образовательным стандартам обучающимся на додипломном уровне не разрешается самостоятельная клиническая работа, в то время как постоянные тренинги на стандартизованных пациентах могут приводить к заучиванию оторванных от реальной жизни ситуаций.

Необходимость внедрения компетентностного подхода в учебно-воспитательный процесс морфологических кафедр определена ФГОС 3+, в соответствии с которым изучение любой дисциплины должно быть направлено на формирование у обучающихся общекультурных и профессиональных компетенций. Анатомия человека является одной из фундаментальных дисциплин в системе подготовки врача любого профиля [3].

Согласно приказу Министерства образования и науки РФ от 09.02.16 № 95 «Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению подготовки 31.05.01 Лечебное дело (уровень специалитета)» и рабочей программе по дисциплине «Топографическая анатомия и оперативная хирургия» для ее базовой части определена такая цель освоения, как анатомо-хирургическая подготовка студентов для обеспечения базисных знаний и умений, необходимых для последующих занятий на клинических кафедрах и при самостоятельной врачебной деятельности [4].

В соответствии с программой студент должен среди прочих знать такие основополагающие понятия, как: принцип послойного строения областей (и уметь использовать знания при оперативных вмешательствах); общие положения строения фасциально-клетчаточных структур, топографию кровеносных сосудов, строение и пути оттока лимфы; топографию фасций и клетчаточных пространств; принципы вскрытия и дренирования гнойных полостей, возможные пути затеков гноя; топографию внутренних органов (голотопия, скелетотопия, синтопия); топографо-анатомическое обоснование выбора методов обследования и диагностики, доступов к органам; принципы оперативных вмешательств; зоны чувствительной и двигательной иннервации; элементы топической диагностики заболеваний периферических нервов и т.д.

Образовательный процесс по дисциплине «Клиническая анатомия» («Топографическая анатомия») имеет ряд особенностей, которые сопряжены с недостатком интерактивных фантомов и симуляторов. Классический, или секционный, курс представляется эталонным. Так, по данным M. Lone и соавт. [5], трупы, приготовленные по методу Тиля, в наибольшей степени подходят для образовательного процесса, в том числе для обучения по направлению «Топографическая анатомия» (или «Клиническая анатомия»), благодаря сохраняющейся мобильности суставов, эластичности тканей и относительно хорошей цветопередаче. C. Hanson и соавт. [6] показывают результаты высокой эффективности применения метода мягкого бальзамирования по Thiel: препараты по своим свойствам подобны натуральным, не токсичны и удобны в эксплуатации, что значительно повышает наглядность преподавания. Авторы отмечают сохранность комплекса органов и тканей, что делает отработку методов оперативных вмешательств более реалистичной.

Немаловажным аспектом обучения с использованием современных методик прижизненной визуализации является клиническое ориентирование пространственного мышления, которое, как известно, обеспечивает создание пространственных образов, мышление в терминах изображений и оперирование ими в процессе решения практических задач. Современный выпускник медицинского вуза будет всю свою профессиональную жизнь работать в цифровой медицине, и клиническая анатомия должна его к этому готовить со студенческой скамьи.

Как видно из программы, обучающиеся должны обладать знаниями и навыками, основанными на опыте изучения дисциплин предыдущих курсов. Важным компонентом современного образования является внедрение принципов доказательной педагогики (англ. evidence-based pedagogy — педагогика, основанная на доказательствах), в основе которой лежит подход к педагогической практике, при котором решение о применении педагогических подходов и методов принимаются исходя из имеющихся доказательств их эффективности, а такие доказательства подвергаются поиску, сравнению, обобщению и широкому распространению для использования в интересах учащихся и их родителей или опекунов [7].

По данным В.Н. Николенко и соавт. [8], основная учебная программа по анатомии должна служить основой для физического обследования пациентов, интерпретации данных медицинской визуализации, общей компетентности в области основных медицинских процедур. Чтобы анатомия усовершенствовалась как предмет, анатомы должны усовершенствовать себя в качестве клинических анатомов [9].

Не оспаривая несомненное преимущество использования биологического материала, особенно будущих врачей хирургического профиля, необходимо отметить его некоторые недостатки:

— ряд манипуляций, как с оперативными доступами, так и с непосредственным вмешательством, связаны с разовым использованием объекта;

— долгосрочное хранение трупа и его фрагментов подразумевает использование бальзамирующих технологий, большинство которых не позволяют сохранить прижизненную окраску тканей, снижают мобильность суставов;

— консервация тканей зачастую приводит к изменению тургора, пластичности и упругости мягких тканей;

— консервирующие и бальзамирующие технологии зачастую используют токсичные материалы, что представляет определенную угрозу здоровью лиц, работающих с биологическим материалом.

Пришедшая на смену классическому бальзамированию формальдегидом методика пластинации [10] позволяет сохранять прижизненную окраску тканей, делает трупы, системы органов и их фрагменты более износостойкими по сравнению с влажными препаратами. Данная методика позволяет повысить наглядность анатомических препаратов, особенно при изучении топографо-анатомических особенностей. К недостатку техники можно отнести невозможность послойного изучения, создания доступов к органам в связи с полимеризацией наполнителя, а также высокую стоимость производства препарата.

Компромиссным решением в условиях известного дефицита биологического материала является использование комбинированного подхода с использованием как классической техники обучения, так и инновационной. При этом современное преподавание клинической анатомии [11] подразумевает использование таких подходов, как диссекция/прозекция, интерактивное мультимедийное обучение, прижизненное исследование анатомических областей и систем, использование диагностических данных.

Многочисленные исследования [12, 13] обращают внимание как на необходимость использования биологического материала в малых группах, что существенно повышает качество обучения и запоминания, так и на более интенсивное внедрение в образовательный процесс 3D-моделей органов, сделанных по данных сканирования реальных образцов. Так, предоперационное 3D-моделирование позволяет хирургу подготовиться к операции с учетом знания индивидуальных топографо-анатомических особенностей области предстоящего оперативного вмешательства и выбрать оптимальный объем операции [14]. Поэтому применение предоперационного 3D-моделирования сокращает время выполнения вмешательства, повышает качество его выполнения и снижает вероятность развития послеоперационных осложнений [15].

Образовательная «траектория» студента Сеченовского Университета, обучающегося по дисциплинам «Оперативная хирургия и топографическая анатомия» и «Топографическая анатомия головы и шеи», включает теоретическое и практическое освоение предмета, в который входят лекционные и семинарские занятия, в том числе с использованием виртуальных и симуляционных технологий, практические занятия на базе танатологического отделения в НИИ СП им. Н.В. Склифосовского.

Одним из методов обучения, основанного на прижизненной визуализации, является использование виртуального анатомического стола. Данная концепция подразумевает как изолированное использование стола «Пирогов» для изучения клинической анатомии, так и сочетанное с ним исследование биологического объекта. Рассматривая особенности данной технологии на примере используемого в обучении на кафедре интерактивного анатомического стола «Пирогов», важно отметить его многофункциональность, которая позволяет проводить обучение в четырех режимах, включая контроль усвоения учебного материала и остаточных знаний обучаемых.

В режиме «Просмотр» (рис. 1) доступны антропоморфные трехмерные модели женского и мужского тел в натуральную величину, а также долевое и сегментарное строение более 4000 объектов человеческого тела, внутриорганные структуры и связочный аппарат. Изучение топографической анатомии возможно как на частях тела, так и на послойном отображении. В данном режиме доступны так называемое цифровое препарирование и изучение, а также моделирование анатомических срезов в трех плоскостях.

Важно отметить, что система предлагает работу на нескольких языках, что делает технологию доступной иностранным обучающимся. Наглядно, в том числе в режиме «рентген», представлены иннервация, крово- и лимфоснабжение внутренних органов. Дополнительной исследовательской функцией является возможность выделения долей и сегментов органа с помощью режима «Сегментация».

С прикладной точки зрения представляет большой интерес режим «Диагностика» (рис. 2), который позволяет получить представление об основных методах функциональной диагностики. Интерактивный стол «Пирогов» располагает обширной базой (более 4 Гб) диагностических данных (ультразвуковое исследование — УЗИ, магнитно-резонансная томография — МРТ, компьютерная томография — КТ), позволяет работать со всеми инструментами, использование которых приближает специалиста к точному диагнозу. При этом возможность сравнения диагностических данных в 2D- c 3D-моделями тела максимально приближает процесс к реальным условиям работы врача.

Пользователю стола предлагается диагностическая информация следующих методов:

— КТ в аксиальных, фронтальных и сагиттальных срезах (рис. 3);

— МРТ областей тела;

— ультразвуковая диагностика, данные который представлены в фиксированных позициях датчика для различных органов.

Интерфейс стола позволяет загружать собственные данные (снимки, сканы или клинические фотографии).

Работая в режиме «Проверка знаний» (рис. 4), обучающий может использовать и выбрать загруженные тесты по темам курса «Топографическая анатомия», рекомендованные для аттестации студентов Сеченовского Университета, или создать вопросы по темам собственного курса. «Проверка знаний» позволяет назначить тестирование в режиме обучения с подсказками правильных ответов и в режиме контроля «на время». Полезным дополнением данного раздела мы считаем возможность привязки вопроса к 3D-моделями для проверки теоретических знаний и практических навыков.

Простая пошаговая логика позволяет зарегистрировать студентов в модуле «Проверка знаний», разделить их на группы и разослать им вопросы с тестами (рис. 5). Тесты будут приходить студентам в виде ссылки с доступом в модуль «Проверка знаний» через интернет. Система сама выставит оценки согласно выбранной системе баллов (или процентов правильных ответов). Имеется возможность в автоматическом режиме получать и просматривать полученные результаты тестирования каждого студента.

Наш опыт использования виртуального анатомического стола «Пирогов» показывает высокую вовлеченность студентов в образовательный процесс. Благодаря самостоятельной возможности моделировать изучаемую область, за счет включения и исключения как прилегающих органов и систем, так и источников иннервации и кровоснабжения, обучающиеся получают исследовательский навык «виртуального или цифрового препарирования».

По данным А.В. Колсанова [16], такое цифровое препарирование позволяет выполнять его и поэтапно, и произвольно в течение нескольких секунд. Можно последовательно удалить кожный покров, послойно мышцы и кости, чтобы изучить систему органов, или отдельно какой-либо орган. Можно показать скелетотопию органа. Цифровой формат позволяет проводить манипуляции и в обратной последовательности. Можно сразу выделить и изучить изолированно любой внутренний орган, затем добавить соседние органы, кости, затем постепенно «нарастить» мышцы и кожный покров, что делает виртуального человека готовым к препарированию.

Данный аппарат нами применяется как на текущих занятиях при разборе пространственного расположения органов и систем, а также в ходе контрольных точек для самоподготовки студента к ответу.

Учитывая активное внедрение компьютерных технологий, необходимо выделить 2 типа взаимодействия обучающегося с виртуальной средой:

— Computer Aided Instruction (CAI) — условия, при которых обучающийся получает инструктаж по использованию образовательного продукта, но не имеет от него обратной связи. Несмотря на это, по данным A. Wilson и соавт. [17], компьютерная технология дополняет классический метод преподавания и повышает его результативность. Методика может быть использована в качестве промежуточного звена на этапе как лекционного курса, так и контроля без привлечения преподавателя;

— Computer Assisted Learning (CAL) — условия, при которых обучающийся взаимодействует с образовательным продуктом, получая обратную связь по результатам проведенной деятельности. Данные системы могут исключать этап участия преподавателя.

Психолого-педагогические характеристики компьютерных средств обучения представлены 3 критериями [18]:

1. Адаптивность к способностям обучаемого. Характеризуется 3 параметрами: выбор собственного «маршрута» и темпа обучения, управление обучением в соответствии с результатами и возможность выхода в другие среды обучения.

2. Уровень развития памяти. Контролируется возможностью возврата к прочитанному материалу, либо по запросу обучающегося, либо по результатам выполнения задания, либо не предоставляется.

3. Скорость мышления. Оценивается временем выполнения одного задания либо количеством выполненных заданий за единицу времени.

В любой педагогической технологии [19] важными критериями соответствия является технологичность, концептуальность, системность, управляемость, воспроизводимость и эффективность [20].

Пока остается открытым вопрос о главной роли виртуальных образовательных систем в обучении клинической анатомии. Так, по данным ряда авторов [21—24], применение цифрового виртуального моделирования может быть использовано в качестве дополнения к обучению анатомии, включая теоретическое и экспериментальное обучение, например диссекцию образцов. Кроме того, обращает внимание активное использование в качестве дополнительных этапов обучения 3D-моделей органов и систем: как напечатанных предварительно, так и создание в виртуальном пространстве [25, 26].

Заключение

Использование виртуальных технологий наравне с дополненной реальностью в образовательном процессе позволяет повысить наглядность преподавания дисциплины за счет методов цифрового препарирования и интеграции интерактивного атласа в модели изучаемых объектов, готовить будущего врача, который будет работать в цифровой медицине.

Внедрение принципов цифрового препарирования и работы в виртуальной и дополненной реальности носит не только образовательный, но и научный аспекты, позволяя проводить предварительное планирование и экспериментальное исследование.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.