CT三维重建技术在肝胆外科教学中的应用

2019-07-04王巍王天一杨涛李东升黄寅鹏孙宏治李晴

中国继续医学教育 2019年18期

王巍王天一杨涛李东升黄寅鹏孙宏治李晴

肝胆外科教学的难点在于其复杂的解剖结构，包括肝脏的形态、分叶分段、脉管走行及毗邻关系。肝胆系统疾病的学习建立在解剖学基础之上，以往传统的解剖教学主要通过教材的文字描述、解剖学图谱和标本解剖等方式开展，但文字描述往往过于抽象，且二维平面图谱并不能直观的向学生展示其空间构象，难以帮助学生建立立体空间感，同时，医学院的标本数量有限，经过复杂的加工处理以及反复多次的利用，对器官组织的原有结构基础造成了不可逆的改变，导致学生的解剖基础普遍较为薄弱，以至于临床课程的学习，尤其是肝胆外科的学习会变得相对吃力，也导致教师的教学难度相应增加。综合上述因素，教师的教学效果和学生的掌握程度往往未能达到预期要求。针对这一现象，本研究引入CT三维重建技术这一辅助教学手段来强化课堂的教学质量。

1 研究背景

以往的临床教学中，为达到教学要求，教师会在理论课的授课中加入实际病例，再附以该病例的影像学资料，引领学生对其进行分析探讨；在见习课环节，教师主要带领学生进行教学查房，回顾患者的患病经过、仔细查体并阅读相关辅助检查。该教学模式虽然环节较为紧凑，内容更加丰富、立体化，但教学质量的反馈结果依然不尽如人意。从整体教学思路的角度出发，学生学习的薄弱环节主要集中在基础解剖，这一环节的缺陷对于外科学的学习尤为致命。因此，提高肝胆外科的教学质量，我们应该以加强基础课程的建设为出发点，培养学生的空间方位感，提高学生的自主学习兴趣。基于这一理念，我院尝试引入CT三维重建技术作为课堂的辅助教学手段。

三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析的技术[1]。通过对CT扫描采集的平面图像进行罗列堆积组合，将数据信息进行选择和重组，构成一个立体的信息集合体[2]。把传统的断面图像转化为立体三维模型[3]。基于这一成像原理，通过对患者的CT影像进行三维重建，能够直观的展现肝脏的空间构象、分叶分段以及脉管分布，并可根据需要将观察对象进行缩放、旋转或对模型的某一区域或者结构进行透明化、隐藏化，实现全方位、多角度的观察与分析[4]。首先帮助学生在感官上建立立体的结构概念，再加以解剖思维的引入，使学生对肝脏的解剖有更为详细的理解，进而易于掌握，也就为肝胆外科的临床教学打下坚实的基础，使教学更富有成效。

2 资料与方法

2.1 一般资料

应用随机双盲方法，随机抽取2014级锦州医科大学第一临床医学院临床医学专业60名学生作为本次研究的观察对象，对2017年9月—2018年7月我院承担的肝胆外科教学部分进行针对性课改。将观察对象随机分为实验组与对照组，每组各30人。两组学生的学习基础、年龄等方面比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性，数据详见表1。两组实验学生的授课教师临床经验丰富，在保证学习质量前提下实施该实验，教学水平无显著性差异。

2.2 方法

两组授课内容均为原发性肝恶性肿瘤、肝良性肿瘤及肝脏相应的解剖学基础。对照组采用我校以往传统的多媒体教学模式。

实验组在传统的授课方式基础上，采用CT三维重建技术作为主要的辅助教学手段，结合我院普外科实际病例的肝胆脾增强CT数据，应用腹部医学图像三维可视化软件系统（medical image three dimensional visualization software，MI-3DVS）进行三维模型的重建[5-6]。

课堂内容大体分为肝脏解剖生理回顾部分和肝脏疾病介绍部分。肝脏解剖部分包括：（1）肝脏的大体结构；（2）肝脏的分叶分段，依据8版外科学及解剖学相关章节介绍，根据肝静脉及门静脉在肝内分布为基础的Couinaud分段法；（3）肝脏的血管分布，包括入肝的Glisson系统和出肝的肝静脉系统；（4）肝门的比邻与解剖层次；（5）肝脏的生理功能单位。疾病介绍部分包括：（1）病因病理、临床表现；（2）诊断及鉴别诊断；（3）辅助检查，其中影像学检查为本次教学中的重点突出部分；（4）依照肝脏分叶与肝切除术名称的关系来具体探讨选取病例的手术治疗方式。

2.3 评价标准

针对本次教学的教学内容及大纲考试要求编制试卷，考试的主要内容包括两大部分：肝脏的解剖生理部分（40分）以及肝脏疾病部分（60分），疾病部分包含该病的临床表现、诊断及鉴别诊断、辅助检查（其中包括阅片题）以及治疗方法（以手术治疗为主）。

题型设置为（1）肝脏解剖部分：A1型题20道×2分，共40分；（2）肝脏疾病部分：A1型题30道×1分，共30分，A3型题（均为病例分析题，题目设置为该病例的可能诊断、需要完善的辅助检查或根据给出的影像学检查进行阅片分析，以及该患者目前最佳的治疗方式及方法）10道×3分，共30分。试卷满分100分。

两组教学课时相同，结课考试试卷内容完全一致，在完成本次教学任务后统一组织学生参加闭卷考试，评分标准相同。

2.4 统计学方法

采用SPSS 19.0软件对数据进行分析处理，计量资料以（均数±标准差）表示，采用t检验；计数资料以（n，%）表示，采用χ2检验，以P＜0.05表示差异具有统计学意义。

3 结果

考核成绩结果详见表2，实验组与对照组各部分成绩比较，差异均具有统计学意义（P＜0.05），可以认为实验组的教学效果优于对照组，从表格数据可以看出实验组的各项考核成绩均优于对照组。

4 讨论

通过数据可以发现，实验组的解剖成绩和总成绩均明显高于对照组。在相同的课时安排及授课内容上，实验组采用的CT三维重建技术手段具有良好的辅助效果，在有限的课时规划内能有效提升教学质量和学生掌握程度，同时也相应降低了教师在解剖学部分的教学难度。在临床课程方面，实验组的成绩同样有一定程度的提高，但理论教学只是其中的一部分，对于临床知识的掌握，还需要学生亲身走到临床，实际感受临床工作，做到被动接受、自主学习和临床实习相结合。

CT三维重建技术通过对医学影像资料的三维重建，可以更加清晰的展现肝脏的轮廓结构、空间位置以及和周围器官的毗邻。肝脏是一个形态不规则的实质器官，由肝组织和一系列管道构成，而尤其复杂、难以理解的就是其脉管走行情况。这其中一个是Glisson系统，包含门静脉、肝动脉入肝血管和出肝的肝胆管；另一个是肝静脉系统，是肝内血液流出道，为独立的一个系统，走行在Glisson系统的叶间裂或段间裂内，由于肝脏的分区及分段均依靠上述血管系统，因此对这两个管道系统的熟悉及理解非常重要。通过对Glisson系统和肝静脉系统的重建，可以清楚区分肝脏的分叶分区；同时，对于肝占位性病变，该技术可以把握病变的位置，病灶与肝动脉、门静脉及肝静脉的关系，作为手术方式选择的重要参考和指导证据。这都是与普通二维CT相比明显突出的优势和价值。

本次教学之后向学生收集反馈意见，学生的反馈结果普遍良好，绝大多数学生认为解剖学习的难度有较大程度的降低，相比于传统的解剖学授课模式，CT三维重建技术能迅速的帮助学生构建立体空间及方向感，巩固了学生的解剖学基础，进而在影像学的阅片能力以及手术方式的理解上起到了积极的促进作用，因此，进入到临床课程的学习也较传统授课方式轻松，提高了外科学习的效率及对临床实习的兴趣。

综上所述，CT三维重建技术作为辅助教学手段的应用，在解剖、肝胆外科临床教学以及手术方面的教学上有着较高的契合度，应用前景良好，作为传统教学模式的补充手段具有较大的优越性。

虽然三维重建在近些年取得了极为可观的研究进展，但该技术作为辅助教学手段，仍然存在其不可忽视的局限性。因受用对象为本科阶段的初学者，在重建模型的过程上可能需要复杂的处理和专业人士的技术支持[7-9]，才能与基础课堂进行良好的对接，正因如此，在模型的处理上消耗时间较多，也同期加大了教师备课期间的任务量，降低了备课效率，一定程度上加重了临床教师的工作负担。而且三维重建技术的应用在CT影像的清晰度、薄层扫描的技术以及各时象的抓拍等方面都有极高的要求，受到了成本与技术上的制约，存在着广泛使用上的技术障碍，需要不断的优化与完善[10-12]。

表1 实验对象2016—2017学年度综合成绩及年龄比较（±s）

images/BZ_62_177_2219_2267_2278.png综合成绩（分） 75.46±3.71 76.51±3.64 0.020 1 ＞0.05年龄（岁） 24.03±0.67 24.07±0.69 1.297 3 ＞0.05

表2 实验组与对照组的结课考试成绩（分，±s）

images/BZ_62_177_2527_2267_2586.png肝脏解剖 27.93±3.38 26.00±3.71 2.107 8 ＜0.05肝脏疾病 49.90±2.09 48.60±2.46 2.206 8 ＜0.05总成绩 77.83±4.06 74.60±5.05 2.733 4 ＜0.05