CT/MRI影像后處理技術(shù)在神經(jīng)外科本科臨床見習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值

肖安琪，李真林，肖家和，毛伯鏞

四川大學(xué)華西醫(yī)院：1 神經(jīng)外科；2 放射科， 成都 610041

對(duì)神經(jīng)外科疾病的認(rèn)識(shí)以及對(duì)手術(shù)方案的理解(包括入路、病變切除大小和范圍)是臨床本科生見習(xí)、實(shí)習(xí)教學(xué)的重點(diǎn)，但同時(shí)也是難點(diǎn)[1-2]。因?yàn)?，本科生在醫(yī)學(xué)第一階段的解剖實(shí)踐課程中，鮮有機(jī)會(huì)參與尸頭解剖，很難直觀地體驗(yàn)顱內(nèi)神經(jīng)血管的復(fù)雜構(gòu)造，且神經(jīng)系統(tǒng)知識(shí)是抽象的，這使得醫(yī)學(xué)生在初接觸神經(jīng)外科臨床時(shí)一定程度上缺乏立體空間思維，難以將神經(jīng)系統(tǒng)病變和手術(shù)方案在頭腦中形成三維空間概念，影響了對(duì)疾病整體的認(rèn)識(shí)和治療方案的理解。因此，帶教教師如何指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)典型神經(jīng)疾病的診治過程，加深其對(duì)神經(jīng)解剖、功能、基本疾病的認(rèn)識(shí)，更為形象、有效地讓學(xué)生掌握并鞏固復(fù)雜的臨床神經(jīng)系統(tǒng)知識(shí)，已成為神經(jīng)外科臨床見習(xí)教學(xué)的一個(gè)挑戰(zhàn)。得益于神經(jīng)影像技術(shù)的高速發(fā)展，三維影像后處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于臨床診療過程中。然而，該技術(shù)在本科臨床教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用卻鮮有報(bào)道，為探索CT/MRI的多項(xiàng)圖像后處理技術(shù)在神經(jīng)外科本科生臨床見習(xí)教學(xué)的價(jià)值與優(yōu)勢(shì)，我們進(jìn)行了以下研究。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 教學(xué)對(duì)象及分組

收集2018年1月—2019年1月在四川大學(xué)華西醫(yī)院神經(jīng)外科見習(xí)的80名臨床醫(yī)學(xué)5年級(jí)醫(yī)學(xué)生為研究對(duì)象。每輪學(xué)生20人，共4輪，每輪學(xué)生采用隨機(jī)數(shù)據(jù)表法隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組(n=10人)和對(duì)照組(n=10人)，見習(xí)教學(xué)時(shí)長(zhǎng)為半天。實(shí)驗(yàn)組運(yùn)用CT/MRI影像后處理技術(shù)教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，對(duì)照組采用傳統(tǒng)影像技術(shù)教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)。兩組學(xué)生均完成神經(jīng)外科理論學(xué)習(xí)及神經(jīng)外科見習(xí)，對(duì)神經(jīng)外科常見病、多發(fā)病均有一定基本認(rèn)識(shí)。兩組學(xué)生在性別、年齡、外科學(xué)理論水平考試成績(jī)上無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。兩組實(shí)習(xí)教學(xué)均由6名高年資主治醫(yī)師進(jìn)行實(shí)習(xí)帶教，教師平均年齡、教學(xué)、平均教學(xué)經(jīng)歷無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

1.2 教學(xué)方法

對(duì)照組：按照教學(xué)大綱要求，以帶教教師為主體，由帶教教師進(jìn)行理論講解。隨后帶領(lǐng)見習(xí)學(xué)生進(jìn)行查房并問診查體，同時(shí)，在床旁結(jié)合常規(guī)臨床病例影像資料進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生掌握相關(guān)專業(yè)知識(shí)。

實(shí)驗(yàn)組：按照教學(xué)大綱要求，以帶教教師為主體，由帶教教師進(jìn)行理論講解。選取經(jīng)過CT/MRI影像后處理的相關(guān)病例，隨后帶領(lǐng)見習(xí)學(xué)生進(jìn)行查房并問診查體，查房結(jié)束后登錄醫(yī)院PACS系統(tǒng)調(diào)閱相關(guān)病例后處理影像資料，對(duì)病例進(jìn)行進(jìn)一步分析梳理，指導(dǎo)學(xué)生掌握相關(guān)專業(yè)知識(shí)。

1.3 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

見習(xí)考核：見習(xí)教學(xué)結(jié)束當(dāng)日對(duì)兩組學(xué)生進(jìn)行出科考試?？荚嚦煽?jī)包括:理論考試成績(jī)(50分)與病案分析能力成績(jī)(50分)兩個(gè)方面，總成績(jī)100分。評(píng)卷人邀請(qǐng)3名本科室副教授進(jìn)行盲評(píng)，總分作為出科考試的最終成績(jī)。

問卷調(diào)查：考試結(jié)束后要求所有學(xué)生填寫教學(xué)反饋調(diào)查表。內(nèi)容包括其所接受的教學(xué)模式對(duì)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)的掌握、教學(xué)直觀性及教學(xué)靈活性以及對(duì)所接受的教學(xué)模式滿意率等內(nèi)容。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 兩組學(xué)生出科考試成績(jī)

實(shí)驗(yàn)組理論考試與病案分析能力成績(jī)和平均總成績(jī)均高于對(duì)照組，出科考試成績(jī)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，如表1所示。

2.2 兩組學(xué)生教學(xué)反饋調(diào)查表結(jié)果比較

與對(duì)照組比較，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)掌握、對(duì)教學(xué)直觀性、靈活性以及所接受的教學(xué)模式滿意率方面差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，如表2所示。

組 別 理論考試(50%)病案分析(50%)總成績(jī)對(duì)照組(n=40)(37.56±3.24) (37.28±2.32) (75.10±4.75) 實(shí)驗(yàn)組(n=40)(38.93±2.22)*(38.90±2.06)*(78.02±3.03)*P值0.03480.00160.0017

注：*表示與對(duì)照組比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義

表2兩組學(xué)生教學(xué)反饋調(diào)查表結(jié)果的比較n(%)

調(diào)查項(xiàng)目 對(duì)照組(n=40)實(shí)驗(yàn)組(n=40)χ2P激發(fā)學(xué)習(xí)興趣23(57.5)32(80.0)*4.7130.030強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)27(67.5)35(87.5)*4.5880.032教學(xué)直觀性21(52.5)30(75.0)*4.3810.036教學(xué)靈活性22(55.0)31(77.5)*4.5280.033所接受教育滿意率29(72.5)36(90.0)*4.0210.045

注：*表示與對(duì)照組比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義

3 討論

3.1 傳統(tǒng)的神經(jīng)外科本科生實(shí)習(xí)教學(xué)中存在的問題和不足

通過該次隊(duì)列研究，我們注意到相比運(yùn)用全新影像后處理技術(shù)輔助臨床見習(xí)的帶教方式，不論是在出科理論考試與病案分析成績(jī)上，還是教學(xué)效果滿意度反饋方面，傳統(tǒng)的見習(xí)教學(xué)方式均表現(xiàn)出了顯著的差異與不足。究其原因，我們認(rèn)為在傳統(tǒng)的本科教學(xué)過程中，主要通過教科書與尸頭解剖模型幫助學(xué)生梳理神經(jīng)系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)，并通過典型臨床病例的床旁查體與CT、MRI斷層圖像的讀片講解，讓見習(xí)學(xué)生認(rèn)識(shí)并掌握相關(guān)臨床知識(shí)。但這種傳統(tǒng)的見習(xí)教學(xué)存在著一定的缺陷，表現(xiàn)在：第一，教學(xué)方式不夠直觀。教科書與解剖模型相結(jié)合，雖一定程度彌補(bǔ)了學(xué)生靠單一書本知識(shí)抽象理解神經(jīng)系統(tǒng)構(gòu)造的不足，但神經(jīng)外科疾病的多樣性和復(fù)雜性，常常使僅有的實(shí)體解剖標(biāo)本無法滿足學(xué)生更深入地理解具體疾病的內(nèi)在結(jié)構(gòu)及其比鄰關(guān)系。而病例的影像資料也通常只有傳統(tǒng)的二維斷面圖像，各層面之間的空間重組聯(lián)想，對(duì)于非影像專業(yè)的本科醫(yī)學(xué)生而言相對(duì)抽象、困難。第二，教學(xué)工具不夠靈活。相對(duì)于飛速發(fā)展的醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，神經(jīng)外科的本科見習(xí)教學(xué)工具卻依舊單一。教學(xué)材料與多年前差別不大，大大限制了授課的信息量與關(guān)聯(lián)性。第三，教學(xué)方式不夠生動(dòng)。盡管帶教教師用了大量的時(shí)間進(jìn)行板書和講解，但由于對(duì)于神經(jīng)解剖的生疏與理解的抽象，使得學(xué)生思考的積極性受到了限制。在教學(xué)過程中，我們常常注意到雖然教師積極提問，希望通過互動(dòng)調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性以增強(qiáng)對(duì)講授內(nèi)容的理解，但實(shí)際效果有限[3-4]。因此，在當(dāng)前數(shù)字化時(shí)代如何因地制宜，尋找更為有效的教學(xué)方式，根據(jù)不同患者與疾病，形象地給本科實(shí)習(xí)學(xué)生展示神經(jīng)外科疾病的內(nèi)在多維立體的解剖形態(tài)和比鄰關(guān)系，促進(jìn)學(xué)生更加高效地吸收神經(jīng)外科臨床知識(shí)，是目前神經(jīng)外科本科教學(xué)亟待解決的問題[5-6]。

3.2 CT、MRI 3D后處理技術(shù)在實(shí)習(xí)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)和運(yùn)用

20世紀(jì)CT與磁共振成像技術(shù)(MRI)的面世，在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域里引起了革命性的突破，同時(shí)，也帶動(dòng)了各臨床學(xué)科在治療、研究和教學(xué)領(lǐng)域里的迅速發(fā)展。近年來，CT、MRI技術(shù)無論在硬件和軟件上更是有了長(zhǎng)足進(jìn)步，新的成像序列層出不窮，對(duì)數(shù)據(jù)采集、圖像后處理與重建能力功能被極大地?cái)U(kuò)充，原來單一軸、冠、矢狀位的斷層成像，也已經(jīng)發(fā)展到在三維(3D)基礎(chǔ)上立體顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)和病變的多種成像技術(shù)，包括CT的容積再現(xiàn)技術(shù)(volume rendering technique,VRT)、多層面重組(multiplayer reconstruction，MPR)、表面重建(superficial surface reconstruction，SSD)、曲面重建 (curve reconstruction，CR)、仿真內(nèi)窺鏡(virtual endos- copy,VE)、MRI的血管3D重建、彌散張量纖維束重建(diffusion tensor imaging,DTI)等。這些新的成像技術(shù)能形象地還原神經(jīng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，立體、逼真地顯示中樞神經(jīng)系統(tǒng)的解剖和病變，不僅是神經(jīng)外科臨床診治疾病的有力工具，同時(shí)也是醫(yī)學(xué)教學(xué)，特別需要立體、形象顯示解剖和病變的本科見習(xí)教學(xué)的良好手段。它可以使得學(xué)生更直觀、形象地學(xué)習(xí)到神經(jīng)結(jié)構(gòu)與病變的相對(duì)關(guān)系，發(fā)揮其獨(dú)特的教學(xué)優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)授課的缺陷。我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中使用這些成像技術(shù)指導(dǎo)學(xué)生，收到了良好的效果。

3.2.1容積再現(xiàn)技術(shù)(VRT)既往在給學(xué)生講授顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的部位、形態(tài)、大小和治療方案的選擇上，更多地側(cè)重理論上的講解和依靠二維的影像圖像上病灶的顯示。當(dāng)我們使用容積再現(xiàn)技術(shù)(VRT),病變以及鄰近骨性結(jié)構(gòu)逼真的立體形象、偽彩以及多角度的旋轉(zhuǎn)，讓學(xué)生很容易理解教師講授的內(nèi)容。動(dòng)脈瘤的發(fā)生部位、指向，動(dòng)脈瘤瘤體大小、瘤頸寬窄、瘤體與重要神經(jīng)結(jié)構(gòu)的相對(duì)空間關(guān)系在VRT上都能直觀地呈現(xiàn)(如圖1所示)。教師在解釋如何制定手術(shù)方案，如為何選擇血管內(nèi)彈簧圈栓塞，期間是否需要支架輔助；或是選擇開顱夾閉，夾閉的方向如何，是否需要瘤頸塑形等問題，都能根據(jù)3D血管圖像進(jìn)行清晰而詳細(xì)的講解。對(duì)于顱內(nèi)動(dòng)靜脈畸形病灶，常常需要給學(xué)生講明病變的供應(yīng)動(dòng)脈、引流靜脈、畸形血管團(tuán)的主要部位以及手術(shù)所要采取的重要步驟。純理論的講解常難以讓學(xué)生在頭腦中形成立體的影像，運(yùn)用VRT技術(shù)，立即逼真地將畸形的血管團(tuán)、供血?jiǎng)用}和引流靜脈顯示出來，教師結(jié)合圖像講授病變的特點(diǎn)和治療計(jì)劃，清楚明白，學(xué)生易于理解和掌握。

圖1 逼真顯示病灶的三維空間關(guān)系、供血?jiǎng)用}和引流靜脈

3.2.2表面重建技術(shù)(SSD)顱骨的病變?nèi)缒[瘤、感染和先天畸形等在CT單一方向的斷面上，難以顯示全貌。VRT和表面重建技術(shù)(SSD)在顯示顱骨的整體形態(tài)上所具有的明顯優(yōu)勢(shì)，可以彌補(bǔ)僅有斷層圖像的不足，對(duì)初步接觸臨床不太熟悉CT斷層解剖的學(xué)生，是良好的教學(xué)工具。在顱骨良、惡性腫瘤、結(jié)核、化膿性骨髓炎，以及顱縫早閉、缺損等先天異常等病變教學(xué)中，我們采用VRT和SSD，非常直觀地顯示病變的外觀和全貌，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)病變本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，加深了對(duì)手術(shù)方案的理解(如圖2所示)。開顱部位的選擇、骨窗大小的決定，在SSD和VRT上也可以形象、逼真地給學(xué)生講解。這種講授方法學(xué)生反映容易理解，記憶深刻。

圖2 嬰兒顱縫早閉

3.2.3曲面成像技術(shù)(CR)和多層面重組(MPR)出入顱的腦神經(jīng)經(jīng)過某些顱底骨性孔道彎曲走行，學(xué)生在實(shí)體標(biāo)本上難以觀察到全貌，教師僅靠理論講授要讓學(xué)生在頭腦中構(gòu)建出這些神經(jīng)的立體空間行徑很有難度。CT的CR重建技術(shù)，能將復(fù)雜彎曲或不規(guī)則走行的結(jié)構(gòu)以直線形式連接起來，直觀顯示這些結(jié)構(gòu)的全景，是解決這一教學(xué)難題的良好工具。我們?cè)诮o學(xué)生講解三叉神經(jīng)走行時(shí)充分使用了這一教學(xué)手段，利用CR技術(shù)將三叉神經(jīng)上頜支從Meckel腔經(jīng)圓孔、翼腭窩、眶下裂、眶下溝、眶下管出眶下孔全程顯示出來，讓學(xué)生立即、直觀看到這一神經(jīng)所經(jīng)過的這些重要結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上給學(xué)生講授在不同部位引起三叉神經(jīng)癥狀的病變和處理手段時(shí)，教師易講，學(xué)生易懂，達(dá)到了事半功倍的效果。三叉神經(jīng)壓迫的責(zé)任動(dòng)脈常見的有來自上方的小腦上動(dòng)脈(sca)和來自下方的小腦前下動(dòng)脈(aica)，該兩條動(dòng)脈往往在神經(jīng)內(nèi)側(cè)都形成血管袢，常規(guī)橫斷像上難以區(qū)別，見習(xí)學(xué)生對(duì)這兩條血管的判斷常常是模棱兩可。帶教中，在3D-MRC基礎(chǔ)上我們采用沿三叉神經(jīng)根走行方向的斜矢狀多平面重組(MPA)，將神經(jīng)和血管的位置關(guān)系充分展示，一目了然的讓學(xué)生看清sca來自神經(jīng)的上方而aica來自于神經(jīng)的下方，理順了神經(jīng)與血管的關(guān)系，解決了他們的困惑(如圖3所示)。

圖3 三叉神經(jīng)上頜支走行路徑曲面重建

3.2.4功能磁共振中的白質(zhì)纖維束彌散張量成像(DTI)DTI能將不同方向走行的白質(zhì)纖維以偽彩形式立體、逼真地顯示出來。利用這種仿真影像技術(shù)，我們給學(xué)生顯示腫瘤性病變引起的白質(zhì)纖維束破壞，講解鄰近結(jié)構(gòu)與病灶的關(guān)系，手術(shù)的入路、范圍、術(shù)中需要注意的問題以及預(yù)后的判斷，形象具體、知識(shí)點(diǎn)明確、重點(diǎn)突出，較之單一的理論講授，效果更佳，學(xué)生的反映很好(如圖4所示)。

圖4 腦白質(zhì)纖維束彌散張量成像(DTI)

3.3 3D后影像技術(shù)在實(shí)習(xí)教學(xué)中的感受與體會(huì)

3D影像技術(shù)可以很好地突出教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，而僅僅靠教師的理論講授，學(xué)生只停留在聽課、知曉的層面，不足以完美達(dá)到授課目的。利用先進(jìn)的現(xiàn)代影像后處理技術(shù)輔導(dǎo)本科生的神經(jīng)外科實(shí)習(xí)過程中，我們體會(huì)到它所帶來的可喜變化。首先，逼真、直觀的立體影像所帶給學(xué)生的視覺沖擊，讓他們感受到現(xiàn)代影像技術(shù)在臨床診治工作中的巨大價(jià)值，開闊了眼界，激發(fā)了學(xué)生對(duì)高科技技術(shù)在臨床運(yùn)用的興趣，為畢業(yè)后繼續(xù)教育及選擇科研方向做了很好的基礎(chǔ)鋪墊工作。此外，學(xué)生在基礎(chǔ)階段所學(xué)的生理和病理解剖知識(shí)在這些高級(jí)的成像技術(shù)中得到了形象化顯示，幫助他們復(fù)習(xí)了知識(shí)點(diǎn)，理順了脈絡(luò)，將以前理論學(xué)習(xí)中抽象、零星的知識(shí)形象地整合起來，轉(zhuǎn)化為具體的認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化了對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)整體觀的認(rèn)識(shí)。教師借助形象的3D影像技術(shù)，深入淺出地闡明復(fù)雜的神經(jīng)結(jié)構(gòu)和應(yīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)，這樣的教學(xué)既有利于幫助他們鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，又有助于在本科實(shí)習(xí)階段幫助他們夯實(shí)所要掌握的專業(yè)知識(shí)。相比傳統(tǒng)的教學(xué)方法，我們感受到這種教育方式更能調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀積極性。對(duì)于教師引導(dǎo)性的提問，學(xué)生踴躍回答，這種有效互動(dòng)使知識(shí)點(diǎn)討論得更加清楚，掌握得更加牢固，達(dá)到了高效學(xué)習(xí)目的，同時(shí)，激發(fā)了學(xué)生對(duì)神經(jīng)外科學(xué)的興趣。

在教學(xué)過程中我們感受到，要達(dá)到理想的教學(xué)效果，應(yīng)采用教學(xué)所要求的典型病例，并要獲取高質(zhì)量CT、MRI 3D影像資料。這要求帶教教師要精選病例，挑選符合教學(xué)要求的典型病變，或聚焦于臨床有針對(duì)性的病案。要和影像科密切合作，按教學(xué)要求進(jìn)行圖像后處理。神經(jīng)外科帶教教師和影像科教師應(yīng)一起參與圖像重建工作，精準(zhǔn)選擇能優(yōu)良顯示病變或某一解剖結(jié)構(gòu)的方向、角度、放大尺度。要充分利用PACS系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，將動(dòng)態(tài)或電影方式引入，獲得最佳的視覺效果，讓現(xiàn)代影像技術(shù)在神經(jīng)外科本科見習(xí)教學(xué)中發(fā)揮更大作用。