醫(yī)學影像住院醫(yī)師崗前報告書寫AI培訓平臺的需求調(diào)研及框架提出

李瑞利,蘇壯志,張 苗,戎冬冬,單 藝,盧 潔

首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院放射與核醫(yī)學科, 北京 100053

醫(yī)學影像學所涉學科較多,理論性及實踐性較強,學校理論授課多以案例圖像為主以加強學生對知識的理解;但受限于課時,課堂上教師所展示的影像圖片往往選擇的是病變關鍵層面,數(shù)量和質(zhì)量有限,不利于學生了解病變的全貌以及診斷思維和決策能力的培養(yǎng)。因此,住院醫(yī)師規(guī)范化培訓的學員初入科室就面對一份病例的數(shù)百張圖像常常手足無措。此外,大部分學員畢業(yè)前忙于研究生考試,雖然有一定的理論知識儲備,但實習時間減少,未能規(guī)范掌握影像閱片和報告書寫技能,實踐閱片能力較差。培訓初期,盡管科室會組織帶教教師就報告書寫規(guī)范進行授課,且每個月進行報告質(zhì)量控制,指出學員報告中的錯誤,但培訓效果不顯著,知識傳遞效率低,學員還是經(jīng)常出現(xiàn)觀察不全面、不仔細,重點不突出,影像特征描述模糊,書寫順序混亂,診斷缺乏條理、思路不清晰及遺漏病灶等問題。面對理論學習與臨床實踐脫節(jié)問題,亟須改進教學手段以增強培訓效果。

近年來,人工智能(artificial intelligence,AI)發(fā)展迅速。在醫(yī)療保健領域,尤其是影像學領域引起了極大關注,并已經(jīng)開始將AI視為一種創(chuàng)新的方式,這種方式可以簡化成像工作流程,有助于疾病的檢測和診斷[1-2]。而將AI整合到影像教育是一個新的探索。影像住院醫(yī)師崗前報告書寫AI培訓平臺可能為激發(fā)學生學習興趣和提高培訓效率提供新的途徑[3-4]。但影像帶教教師及規(guī)范化培訓的住院醫(yī)師對AI應用于住院醫(yī)師崗前培訓方面的態(tài)度尚不可知。基于此,筆者對首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院有教學或帶教任務的影像醫(yī)師、住院醫(yī)師開展AI 輔助教學調(diào)查問卷的研究,旨在了解其對AI輔助教學、崗前技能培訓的觀點、態(tài)度及需求,這將有助于指導醫(yī)院影像教學及住院醫(yī)師培訓計劃中AI輔助教學的實施,并可能會對AI在醫(yī)學教育的成功實施產(chǎn)生積極影響。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選擇2020—2022年在首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院放射與核醫(yī)學科進行住院醫(yī)師規(guī)范化培訓的學員32名、有教學或帶教任務的影像醫(yī)師40名為研究對象。所有研究對象對此次研究內(nèi)容均已知情同意,自愿參與。

1.2 研究方法

該研究采用問卷調(diào)查法。調(diào)查問卷是根據(jù)宣武醫(yī)院放射科從事影像教學多年的2位教授及副教授的意見設計而成,分為帶教教師版和住院醫(yī)師版。帶教教師版共12個問題,包含5個人口統(tǒng)計學問題(性別、年齡、學位、工作年限、醫(yī)師職稱)和7個有關AI崗前報告書寫培訓平臺的問題(5個選擇題,2個開放性問題)。住院醫(yī)師版共12個問題,包含3個人口統(tǒng)計學問題(性別、年齡、培訓第幾年)、2個心理學相關調(diào)研、7個有關AI崗前報告書寫培訓平臺的問題(5個選擇題,2個開放性問題)。調(diào)查中的所有數(shù)據(jù)都是匿名的,不需要提供任何聯(lián)系方式。將調(diào)查問卷輸入微信小程序問卷星,由教學秘書分發(fā)至研究對象,問卷所有問題均設置為必選或必答,所有問題完成后方可提交,用時約2 min,調(diào)查時間3 d。

1.3 統(tǒng)計分析方法

采用SPSS 22.0軟件對調(diào)查結果進行分析。選擇題結果采用n(%)表示,開放性問題須匯總所有被調(diào)研者的答案。帶教教師版及住院醫(yī)師版調(diào)查結果的比較采用卡方檢驗。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 參與者人口學統(tǒng)計

40位參與調(diào)研的帶教教師中,男性和女性各20人(50.0%);25～35歲13人(32.5%),36～45歲14人(35.0%),45歲以上13人(32.5%);學士學位1人(2.5%),碩士學位19人(47.5%),博士學位20人(50.0%);工作0～10年16人(40.0%),11～20年11人(27.5%),20年以上13人(32.5%);初級醫(yī)師9人(22.5%),中級醫(yī)師14人(35.0%),高級醫(yī)師17人(42.5%)。

32位參與的住培學員中,男性12人(37.5%),女性20人(62.5%);22～25歲17人(53.1%),26～29歲15人(46.1%);培訓第1年14人(43.8%),第2年10人(31.2%),第3年8人(25%)。

2.2 帶教教師對崗前報告書寫AI培訓平臺的態(tài)度和需求

52.5%的帶教教師對AI輔助培訓有點了解,35.0%為完全不了解,12.5%為了解,而非常了解為0(如圖1A所示)。絕大多數(shù)帶教教師對AI輔助培訓比較感興趣,82.5%的教師推薦剛踏入臨床實踐階段的住院醫(yī)師先在AI智能教學平臺練習書寫診斷報告(如圖1B所示),推薦培訓、練習的時長為2周(35.0%)或1個月(30.0%)(如圖1C所示)。并且認為與直接利用常規(guī)工作站學習、書寫診斷報告相比,先在AI智能教學平臺練習書寫診斷報告能提高住院醫(yī)師的培養(yǎng)質(zhì)量及效率(82.5%)(如圖1D所示),且能提高住院醫(yī)師的自信心(75.0%)(如圖1E所示)。關于AI智能培訓的優(yōu)勢,帶教教師普遍認為可以加強學員自學能力,在時間和空間上更靈活方便,可以基于病例集反復學習、訓練,節(jié)省人力篩查病例時間,便于隨時掌握學習效果,病例規(guī)范化、標準化程度高,有助于學員規(guī)范化書寫診斷報告,極大減輕擔負教學任務醫(yī)師的教學壓力,提升學員的學習效率,促進持續(xù)進步、實現(xiàn)快速上崗,且覆蓋面廣、具有可推廣性。關于AI智能培訓的弊端,大家更多的是對軟件性能的擔心,是否能準確反饋學員學習的效果、進步程度,能否實現(xiàn)個性化、精準化服務;另外,擔心AI智能培訓互動性差,缺少學員和教師的溝通交流,不能應答學員的疑問。

圖1 影像帶教教師對崗前報告書寫AI培訓平臺的態(tài)度和需求調(diào)研(%)

2.3 住培學員對崗前報告書寫AI培訓平臺的態(tài)度和需求

臨床實踐階段初期心理壓力方面,有56.3%的住培學員表示壓力有點大,28.1%認為壓力非常大。其壓力大的原因(多選)如下:時間緊、任務重占81.3%,擔心報告書寫錯誤占75.0%,學業(yè)與就業(yè)壓力大占65.7%,科研壓力大占37.5%。對AI輔助培訓的了解程度方面,有59.4%的住培學員“有點了解”,有37.5%“完全不了解”,“了解”占比為3.1%,“非常了解”占比為0。在剛踏入臨床實踐階段時,有84.4%的學員希望先在AI智能教學平臺練習書寫診斷報告。在希望練習的時長方面,有46.9%的住培學員無法判斷,21.9%的認為1個月,18.7%的認為2周。上述調(diào)研與對帶教教師的調(diào)研結果相比差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。如表1所示。

表1 影像帶教教師及住院醫(yī)師對崗前報告書寫AI培訓平臺的態(tài)度及需求比較

與直接利用常規(guī)工作站學習、書寫診斷報告相比,53.1%的學員認為先在AI智能教學平臺練習書寫診斷報告能提高住院醫(yī)師的培養(yǎng)質(zhì)量及效率,43.8%的學員認為無法判斷,與對帶教教師的調(diào)研結果相比差異具有統(tǒng)計學意義(P=0.012);50.0%的學員認為先在AI智能教學平臺練習書寫診斷報告能緩解壓力和提高自信心,40.1%的學員認為無法判斷,與對帶教教師的調(diào)研結果相比差異具有統(tǒng)計學意義(P=0.027)。

關于AI智能培訓的優(yōu)勢,學員認為學習形式更靈活、方便,時間和空間不受限制,可以提前規(guī)范化練習書寫診斷報告,并能及時得到反饋,可以針對自身薄弱點選擇病例,強化學習,節(jié)約師資力量,提供過渡及適應階段,初步掌握相關技能知識,增強信心。弊端方面主要擔心過于機械,不能靈活理解學員書寫的診斷報告內(nèi)容,用不同詞語表達相同意思可能有誤判,不能實時答疑,無法對個人問題進行提問。如表1所示。

3 討論

目前,醫(yī)學影像理論教學與臨床實踐脫節(jié),住院醫(yī)師規(guī)范化培訓初期階段的學員診斷報告質(zhì)量差,培訓效率低,而且影像知識更新速度快,呈指數(shù)級增長,給帶教教師及住培學員也帶來了挑戰(zhàn)。將AI納入、整合到影像培訓中可為激發(fā)學員學習興趣和提高培訓效率提供新的途徑。為此,筆者擬建立影像住院醫(yī)師崗前報告書寫AI培訓平臺,希冀能夠為住院醫(yī)師提供臨床實踐階段的過渡適應期,提高學習、培訓效率,這將有助于推動影像住院醫(yī)師培訓的創(chuàng)新[5]。該研究設置了影像帶教教師版和住院醫(yī)師版調(diào)查問卷,首次從不同的角度對AI輔助崗前報告書寫培訓的態(tài)度和需求進行調(diào)研。

3.1 住院醫(yī)師崗前報告書寫AI培訓平臺建設的必要性

該研究首先對住院醫(yī)師初入科的心理進行了調(diào)研。結果顯示,大多數(shù)住院醫(yī)師初入科時心理壓力比較大,主要由于剛進入臨床的住培醫(yī)師臨床實踐能力及經(jīng)驗不足,業(yè)務不熟悉,不能快速有效地將理論知識與臨床實踐相結合,因此不能很好地適應臨床工作。醫(yī)院臨床工作強度大,學員自身能力和繁重任務不對等,難以高效規(guī)范地完成日常影像診斷報告的書寫,經(jīng)常出現(xiàn)漏診、誤診。盡管帶教教師會指出問題所在,但需要學習的知識太多,而時間又太少,所學的知識不能被完全吸收消化,從理論到臨床實踐,中間還要走很長的一段路。

筆者從大家對待AI輔助教學的態(tài)度及需求調(diào)研結果發(fā)現(xiàn),大多數(shù)影像帶教教師及住院醫(yī)師對崗前報告書寫AI培訓平臺持積極態(tài)度,對AI在影像教學、培訓中的應用比較感興趣,強烈支持AI參與輔助教學,希望在入科前先在AI教學平臺進行培訓、練習書寫診斷報告。住院醫(yī)師崗前報告書寫AI培訓平臺有望為學員從理論到臨床的銜接搭建橋梁,幫助培養(yǎng)與臨床接軌的醫(yī)學生,讓學員在進入臨床規(guī)范化培訓前有個適應期,從而提高培訓效率。

大家對AI輔助教學積極的態(tài)度可以提高AI輔助住院醫(yī)師培訓平臺的臨床應用,但盡管大家對AI輔助教學非常感興趣,但是目前教學和培訓中可用的資源有限,在教學實踐中缺乏使用AI的經(jīng)驗,對AI輔助教學、培訓僅為“有點了解”。國外的研究同樣發(fā)現(xiàn),很少有將AI教學正式納入影像培訓中[6-7]。影像受培訓人員是一個潛在的、巨大的未開發(fā)資源,住院醫(yī)師崗前報告書寫AI培訓平臺亟待研發(fā),這對于目前參與AI輔助教學研究和開發(fā)的人員來說,是機遇也是挑戰(zhàn)。

筆者從調(diào)研結果中還發(fā)現(xiàn),帶教教師對先在AI智能教學平臺練習書寫診斷報告能否緩解壓力、提高自信心,以及提高培訓效率的預期較為樂觀。學員的預期較為保守,僅約53.1%及50.0%的學員認為可以緩解壓力;另一部分持中立態(tài)度,認為無法判斷;個別學員認為不能緩解壓力。這可能反映了學員對AI輔助教學培訓的一些擔憂。例如:缺少學生和教師的溝通交流、互動性差、不能實時答疑;另外,AI教學平臺可能過于機械,不能靈活理解學生書寫的診斷報告內(nèi)容,學生用不同詞語表達相同意思可能有誤判。這些需求和擔憂也給培訓平臺的開發(fā)提出了更高的要求。

3.2 住院醫(yī)師崗前報告書寫AI培訓平臺框架的構想

在接受住院醫(yī)師培訓之前,讓學員在AI教學平臺上學習、培訓、模擬實踐是可取的。但目前AI教育資料及學習互動平臺匱乏,需要開發(fā)可用于獲得臨床技能的AI培訓平臺。基于當前影像住院醫(yī)師培訓存在的問題,并根據(jù)宣武醫(yī)院影像帶教教師及住院醫(yī)師對AI輔助教學的態(tài)度和需求,筆者初步提出了住院醫(yī)師崗前報告書寫AI培訓平臺框架,該平臺由影像案例庫、智能交互學習、自我測試三部分組成。基于案例的學習更受放射學教育工作者和學生的青睞,影像案例庫根據(jù)系統(tǒng)、病種、疾病進行分類,構建具有樹形目錄結構的醫(yī)學影像學分類圖,選擇影像規(guī)培細則規(guī)定病種,以及具有較高教學價值、能體現(xiàn)影像診斷報告書寫和臨床思維的病例納入案例庫。相比于其他的臨床專業(yè),醫(yī)學影像學是以圖片作為分析和研究的對象,大大方便了教學資料的收集和演示。并且,隨著影像存檔及傳輸系統(tǒng)技術的發(fā)展,影像圖片的顯示、處理、傳輸以及保存都有了快速的提高,這也為教學案例庫的建立提供了良好的基礎[8-9]。筆者定期對案例庫進行補充和更新,使其內(nèi)容得以持續(xù)更新。智能交互學習模塊配置與教學架構的需求相結合,包括影像典型征象識別及報告書寫;利用AI技術促進交互式學習,自動檢測和注釋學員報告中的問題,生成AI評價報告,實時反饋,讓學員有機會回顧其漏診或誤診的病例,并推送相關知識點;識別學員已完成的學習活動并記錄,跟蹤學習的進度和熟練程度,根據(jù)學員的表現(xiàn)及知識點掌握的程度,對訓練內(nèi)容進行調(diào)整,以適應受訓人員的學習需求[10-11]。針對學員對AI教學平臺互動性差的擔憂,智能交互學習模塊設置互動交流區(qū),學員對有疑問的病例或者持不同的觀點和見解,可以在該版塊留言,教師會及時進行解答和交流。自測練習模塊包括創(chuàng)建自測練習、答題界面、系統(tǒng)自動閱卷打分、錯題解析及知識點推送,系統(tǒng)自動記錄每次練習情況并形成反饋報告。最終平臺將分析學員大量歷史數(shù)據(jù)(包括學習時長、學習軌跡及測試結果等),為其提供指導、定制個性化培訓[12],從而實現(xiàn)個性化教育,也將極大地推進影像學精準教育。

3.3 住院醫(yī)師崗前報告書寫AI培訓平臺建設的意義

基于AI的崗前報告書寫培訓平臺自主學習是對傳統(tǒng)教學形式的補充和延伸,具有許多獨到的優(yōu)勢,不僅從手段和形式上改變了傳統(tǒng)教學,更從觀念、過程、方法等方面賦予教學新的內(nèi)涵。AI輔助崗前報告書寫培訓平臺內(nèi)存儲豐富的經(jīng)典病例,有利于醫(yī)學生擺脫文字學習的抽象問題困擾,讓剛進入臨床實踐階段的住院醫(yī)師在一個更輕松、自由、無監(jiān)督的教學環(huán)境中學習培訓,加強學員自主學習能力;學習形式上更靈活、方便,時間和空間不受限制;提前規(guī)范化練習書寫診斷報告,并能及時得到反饋,可以針對自身薄弱點選擇病例,反復學習、訓練,強化記憶;節(jié)約師資力量,減輕擔負教學任務醫(yī)師的教學壓力;通過崗前培訓、自主學習,初步掌握相關技能知識,順利完成職業(yè)的過渡和知識更新,增強了學員真正進入臨床實踐的自信心。并且,該平臺不但可以幫助發(fā)展本地教學,還可以打破時空限制,在全國范圍內(nèi)推廣,實現(xiàn)跨區(qū)域、跨校際的資源共享,解決教育資源不均的問題。

此次調(diào)查研究存在一些局限性:①僅選擇了宣武醫(yī)院放射與核醫(yī)學科的帶教醫(yī)師、住院醫(yī)師,研究對象層次及數(shù)量有限,未來將開展多區(qū)域、多中心的研究;②盡管問卷中包含了一些開放式和自由回答的問題,但在回答選項的范圍方面仍存在局限性;③調(diào)查是封閉式的,可以通過小組討論和更多開放式問題進行改進;④調(diào)查問卷可能遺漏了進一步評估學習者需求的相關問題。

總之,影像帶教醫(yī)師、規(guī)范化培訓的住院醫(yī)師對AI輔助教學的態(tài)度是積極的,表現(xiàn)出了濃厚的興趣,為AI在影像教育方面的可行性提供了依據(jù)。筆者也基于調(diào)研初步提出了可用于獲得臨床技能的醫(yī)學影像住院醫(yī)師崗前報告書寫AI培訓平臺框架。未來,AI不但改變影像專業(yè)的實踐方式,實現(xiàn)“精準醫(yī)學診療”,也將賦能教育,創(chuàng)新教育模式,實現(xiàn)“精準醫(yī)學教育”。然而,要實現(xiàn)這一目標,還有很多障礙需要克服。AI教育仍處于研究的初級階段,需要從研究、臨床和教育角度進行動態(tài)合作,開展大量的研發(fā)和現(xiàn)實世界的驗證。