多影像融合技术在肝胆外科教学中的应用研究

尤 楠，谷慧英，李 靖，郑 璐

(陆军军医大学第二附属医院肝胆外科，重庆 400037)

我国是肝病大国，肝脏良、恶性肿瘤的发病率居世界前列[1-2]。由于肝脏解剖复杂，肝内各管道空间关系不单一且多变异等原因，肝切除术手术步骤烦琐，术中出血风险高，医生学习周期长[3]。如何缩短这一周期，用更好的方法培养出合格的肝胆外科医生，是教学医院中每位指导教师都需要思考并解决的问题。在以往的肝脏外科教学中，多采用B超、CT、磁共振等非立体的影像信息结合解剖图谱等传统教学方法来实施，学生很难快速理解肝脏立体解剖结构[4]。如今，数字医学技术在肝胆外科发展迅速，尤其是三维可视化及数字影像导航技术，在肝胆外科表现出巨大的优势和应用前景[5-8]。本课题组将三维可视化及混合现实(MR)技术相结合，并应用于肝胆外科教学中，取得了良好的效果，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年1月至2020年12月本院肝胆外科60名实习的临床医学专业学生为研究对象，分为传统教学组和多影像教学组，每组30名。传统教学组采用传统模式教学，多影像教学组采用多影像融合技术辅助传统模式教学。传统教学组中男25名，女5名，年龄21～23岁，平均(22.10±0.22)岁。多影像教学组中男26名，女4名，年龄21～24岁，平均(22.80±0.48)岁。两组基线资料比较，差异无统计意义(P>0.05)，具有可比性。

1.2 方法

1.2.1传统教学组教学方法

传统教学组教学采用传统模式教学，如PPT授课，观看肝脏手术视频等。由带教教师以小讲课形式集中进行临床疾病讲解，包括相关的症状、体征、诊断、鉴别诊断、治疗选择、手术原则、手术方式等。并由带教教师带领教学查房，结合具体病例进行分析，指导病史采集、体格检查、完成病历书写；参与手术、围术期管理等。

1.2.2多影像教学组教学方法

除使用传统模式教学外，应用三维可视化软件(深圳市旭东数字医学影像技术有限公司)将患者术前64层肝动静脉及门静脉成像CT、磁共振等检查完成肝脏三维模型重建，包含肝脏、肝肿瘤、肝内血管、胆管、脾脏、骨骼、肌肉等各种组织的3D模型(图1)，结合具体病例信息，在此基础上进行病例及影像学的分析讨论。对无明确手术禁忌证的患者，在软件上对已建立的模型进行仿真手术以提前发现肝内变异进而优化手术方案。根据三维重建结果，进一步使用3DSpaceSite软件构建MR影像，手术时手术人员及实习学生均佩戴MR眼镜，助手实时操作平板电脑的3DSpaceSite软件，调整MR影像，使其与患者肝脏重叠，手术于MR导航下进行(图2)。在手术的同时，手术人员针对术中实际情况，结合MR影像，对学生进行讲解。

A：术前磁共振；B：三维模型重建。

A：开腹手术MR术中导航；B：腹腔镜手术MR术中导航。

1.2.3评价指标

(1)基础理论：包括肝胆外科相关疾病的基础知识考核和临床病例分析。(2)影像学：对术前影像学资料如CT、磁共振等进行分析，如肿瘤位置、血管走行、是否存在变异等。(3)临床技能操作：主要考核学生对重要血管结构的辨认及其他常见外科基本操作技能。以上3项满分均为100分，分值越高表明学生对该方面的掌握程度越高。(4)问卷调查：教学结束时，以无记名问卷调查的形式对“教学模式是否有助于激发学习兴趣、是否有助于理解肝脏解剖结构、是否有助于理解临床手术、对教学方法是否满意”等信息进行采集，问卷调查中的选择限定为“是”或“否”，最后对结果进行分析。

1.3 统计学处理

2 结 果

2.1 两组成绩比较

与传统教学组比较，多影像教学组影像学和临床技能操作成绩更好，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1 两组成绩比较分)

2.2 两组问卷调查比较

与传统教学组比较，多影像教学组问卷调查中认为有助于激发学习兴趣、有助于理解肝脏解剖结构、有助于理解临床手术、对教学方法满意的学生比例更高，差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表2 两组问卷调查比较[n=30,n(%)]

3 讨 论

以精确的术前影像学和功能评估、精细的手术操作为核心的精准肝切除是治疗肝脏疾病的理想手术方式，而肝脏及胆道系统解剖结构复杂，解剖变异多[9]。如何使年轻医生精确定位病变，掌握肝脏解剖结构及常见解剖变异，解析肿瘤性质及其与肝脏脉管的空间构向关系从而进行合理的术前规划是肝胆外科临床教学中的难点问题。在手术过程中，如何将术前规划和实际手术操作相对应，对术中实际结构做出准确判断，进而根据术中情况决定是否扩大或缩小手术范围，是另一个难点问题[10-11]。

既往临床上对肝脏肿瘤的影像学教学主要依靠 B超、CT、磁共振等，但这些医疗仪器为医生提供的主要是二维图像信息，医生只能凭经验从一系列或多幅二维图像中估计病灶的尺寸和形状，构思病灶的可能位置；同时随着图像数据量的增加，通过观察胶片或屏幕二维断层图像的传统诊断方法已经难以应对复杂病情的诊断需求[4,8]。学生也常常很难快速地想象肝脏立体结构，进而导致学生学习积极性和主动性不高。

近几年，数字医学技术在肝胆胰外科的应用逐渐普及。除了肝脏3D重建，3D打印实现了三维可视化图像向三维可视化物理模型的跨越式转变[7,12]。而MR技术作为一种全息影像数字技术的新兴技术，在医疗行业尚处于起步阶段[13-16]。三维重建及MR技术将患者的CT、磁共振等影像学数据重新整合、计算形成3D全息模型，使病灶及病灶周围的毗邻关系展示更直观[17]。因此，MR技术联合术前影像学检查、肝脏三维成像技术、术中B超及超声造影技术，融合不同模态图像信息，从而实现影像信息的互补和完善，可明显提高肝胆外科医师对肝脏解剖结构和肝内脉管的量化分析，并能更精准地定位切除病灶。

本研究将三维可视化及MR技术相结合，形成独特的教学模式。这种多影像融合技术的教学模式能有效提高学生的影像学分析能力和临床技能操作，且极大增加了医学生的学习兴趣和理解能力。术前仿真手术操作及术中的实时观察，使得学生可以更好地将术前规划和实际手术操作相对应，对术中实际结构做出准确判断，对肿瘤诊疗全过程的理解更直观、更精确。

综上所述，相较于传统教学模式，多影像融合技术可拓展性强，可将部分平面医学知识转化为易于理解的图形和模型。因其不受标本资源、配套处理和场地的限制，训练成本低廉，在提升了临床教学效果的同时，可大大节省教学资源，具有一定的推广价值。