术中 3D 显微镜在颈椎病教学中的应用

张阳 征华勇 张立志 李明烨 张志成

颈椎病的带教一直是骨科教学中的重点和难 点。传统的教学方法主要是通过大纲讲义结合病例介绍的方法进行教学，具有一定的局限性，尤其对于颈椎部位三维解剖结构复杂，神经血管等重要结构较多，传统教学方法很难快速给学生建立形象的三维概念，普通的影像学资料无法直观的显示致压物与神经结构的关系等病理改变。另外颈椎前路手术切口小，位置深，手术带教时，学生很难以术者的视野观察病变结构及手术操作，很难学习关键步骤，从而影响教学效果。笔者将术中 3D 显微镜和术前 CT 三维重建等影像学资料相结合，应用于颈椎前路手术，获得了良好的临床疗效。3D 显微镜下的术野放大清晰，实时三维显示屏使操作画面具有空间性，且不受目镜数量的限制，可以同时进行多人教学，将其引入到颈椎病的教学实践中，帮助学生理解和掌握颈椎病知识点，提高了教学效果，现报道如下。

资料与方法

一、一般资料

2018 年 1 月至 2019 年 12 月，在我院实习的临床专业本科生共 56 名纳入研究对象，其中男45 名，女 11 名。按照抽取电脑生成随机数的方法随机将研究对象分成试验组 (= 28 ) 和对照组(= 28 )。其中试验组男 22 例，女 6 例，平均年龄( 22.4±1.1 ) 岁；对照组男 23 例，女 5 例，平均年龄 ( 22.3±1.3 ) 岁，两组学生的性别和年龄差异无统计学意义 (＞ 0.05 )。入组学生对本研究均已知情并同意。

二、教学方法

两组学生的课程分为 2 学时的理论课，2 次共4 学时的临床实习课。两组学生理论课均按照教学大纲和全国统编教材进行颈椎病教学，为小班课，通过备课幻灯、图谱、三维模型和影像图片，以及典型病例讲授颈椎病相关解剖、病理机制、临床表现和治疗方法等知识，两组学生理论课所处的教学环境相同，教学工作均由同一位副教授和一位讲师负责。

试验组在教学过程中除通过小班课讲授理论课外，在实习课前，教学组挑选近期需要手术的典型病例，提前进行问诊和查体，结合患者术前颈椎 X线、CT 三维重建、MRI 等影像学检查结果，共同分析病例的临床和影像学特点，指出神经压迫部位及症状产生的发病机制。结合术中 3D 显微镜获取的术中手术图像和操作过程，清晰了解颈椎解剖结构及病变节段，清楚可见神经压迫程度和突出的椎间盘，形象地掌握颈椎病病理机制，帮助学生掌握和记忆知识难点，理解手术方法和目的。

对照组是在小班理论科后，进行常规的 4 学时的临床实习，临床病例学习方法同试验组，但进入手术室观摩学习时并无术中 3D 显微镜，无法显示术中影像，仅通过术者和带教讲师进行手术要点的讲解。

三、教学效果评估

教学结束后 1 周和 6 个月，对学生进行试卷考核，题目分为名词解释、问答题、病例分析题三个部分，考点包括颈椎解剖、发病机制、临床表现、治疗方法、手术选择等，满分为 100 分。考核同时，发放调查问卷，评估学生对学习兴趣、知识掌握程度、教学满意度三个维度进行评价，每个维度分为很好 ( 5 分 )、较好 ( 4 分 )、一般 ( 3 分 )、较差( 2 分 )、差 ( 1 分 ) 5 个级别。

四、统计学处理

结 果

试卷考核成绩结果显示，试验组在结课后 1 周的考核平均成绩高于对照组，两组比较差异有统计学意义 (＜ 0.05 )，结课后 6 个月再次考核成绩试验组高于对照组，差异有统计学意义 (＜ 0.05 ) ( 表 1 )。调查问卷的结果分析发现，试验组相比对照组，在学习兴趣、知识掌握程度、教学满意程度上的得分优于对照组，差异有统计学意义 (＜ 0.05 ) ( 表 2 )。

表1 试验组和对照组考核成绩对比 (±s )Tab.1 Comparison of test scores between the experimental group and control group ( x- ± s )

表2 试验组和对照组问卷调查结果对比 (±s )Tab.2 Comparison of questionnaire survey results between the experimental group and control group ( x- ± s )

讨 论

一、颈椎病临床教学中存在的问题

传统的颈椎病临床教学主要包括课堂授课和临床实习。课堂授课依靠教师针对颈椎病的发病机制、临床表现、影像学表现和诊断治疗等方面使用多媒体教学的方式进行课堂授课，而在临床实习阶段则主要通过临床病例的问诊、体格检查以及影像学阅片等方式进行。这种传统的教学模式存在一定的局限性，由于颈椎结构复杂，在教学时对学生的解剖学要求较高，同时颈椎病的发病机制也比较复杂，传统“照本宣科式”的教学方法很难生动形象的阐述颈椎病的临床特点，难以直观地展现颈椎病的手术方法，导致学生很难充分理解教学内容，降低学习效率和学习积极性。因此如何让学生更好地理解颈椎病的发病机制和治疗方法是摆在骨科师资面前的教学难题。

二、术中显微镜在颈椎病教学中的应用

近年来，随着微创脊柱外科的快速发展，术中显微镜的使用也逐步得到国内外脊柱外科医师的重视。术中显微镜通过放大视野，可以清楚地显示手术区域的解剖结构，不仅能够帮助术者减少手术创伤，降低术中并发症的发生，同时可使助手通过副镜实时的观摩手术全过程，学习术区的解剖结构和病变特点。因此术中显微镜的特点决定了其可以很好的应用于脊柱疾病尤其是颈椎病的教学。朱迪等学者探索了 3D 打印模型结合显微镜辅助技术来进行颈椎病的教学，具有一定的借鉴意义。毛海青等学者将术中三维导航结合显微镜技术引入脊柱外科教学实践中，通过研究发现该方法能够显著提高本科生的教学效果。

然而目前临床上常用的显微镜在颈椎病的本科生教学中也存在严重的不足。当前脊柱外科手术中常用的显微镜目镜是由主镜和副镜组成，主刀使用主镜，助手使用副镜可观察到跟术者完全一样的手术视野。助手可以通过副镜了解颈椎的解剖结构和病变部位，并能够学习术者的手术操作技巧。但是由于脊柱外科与脑外科手术不同，副镜只能有一个，每次手术只能有一个助手观看，极大地限制了学生的数量。另外一个很重要的原因是颈椎前路手术风险很高，需要助手与主刀配合默契才能顺利完成，这就要求助手具有一定的脊柱外科手术操作基础，显然本科生并不具备这个条件。因此传统的显微镜在本科生脊柱外科教学中存在先天性不足，不便于在本科生教学中广泛开展。

三、3D 显微镜在颈椎病教学中的应用探索

与传统的光学显微镜相比，术中 3D 显微镜的优势明显。首先 3D 显微镜能够提高手术区域三维立体图像，颈部椎间盘神经血管等结构层次清楚分明，便于术中精细操作，也便于初学者辨别学习；其次物镜的工作距离更长，镜头不易遮挡术区，不影响器械操作；再次 3D 显示屏的使用使术者和助手可平视显示屏，自由调整身体姿势，减少姿势固定引起的疲劳；最后手术观摩者佩戴 3D 目镜后可获得与术中同样的三维视野，并且不受目镜的限制，可以多人同时学习。3D 显微镜的这些特点使其在本科生脊柱外科临床教学中具有先天的优势。目前 3D 显微镜已经在脊柱外科的手术中初步应用，但尚未应用于本科生的临床教学中。在本科生的颈椎病教学中，引入了术中 3D 显微镜，结合术前 X 线片、CT 三维重建、MRI 等影像学资料，直观生动地再现颈椎病的致病因素，有利于提高学生对颈椎病诊疗的感性认识，帮助学生理解颈椎病的发病特点，取得了满意的教学效果。教学结果显示，与传统的教学方式相比，术中 3D 显微镜结合术前经典的临床教学方法 ( 问诊、查体、影像学检查 )，能够显著提高学生结课后 1 周和 6 个月的考核成绩，同时在学习兴趣、知识掌握程度和教学满意度方面也具有显著优势。

笔者根据本科生术中 3D 显微镜技术结合术前CT 三维重建开展颈椎病临床教学的经验，总结了该方法的教学流程和不足。首先，教师通过多媒体授课方式讲解颈椎病的发病机制、临床表现、影像学表现和治疗方法 ( 包括保守治疗和手术治疗 )，简单讲解前路手术步骤。其次，教师选取拟手术的典型患者，带学生详细询问病史、查体并通过影像学资料尤其是术前 CT 三维重建，帮助学生了解患者颈椎病的病变特点并进行手术步骤讲解。然后，教师在手术室让学生带上 3D 眼镜通过 3D 显示屏参观手术，在手术过程中讲解颈椎的解剖层次和重要结构，指出术中病变部位，描述手术操作步骤，使学生对颈椎病产生感性认识。最后，教师进行点评总结，再次阐述颈椎病的发病机制、临床表现、影像学表现和治疗方法，令学生加深对颈椎病的认识，增强学习的兴趣，提高学习的效果。但这种教学方法的不足，最重要的因素是 3D 显微镜价格昂贵，并未在国内大多数医院普及，因此不易大规模推广。另外在进行教学时，由于手术室的条件限制，无法同时满足超过 8 个人的教学，因此需要对学生进行分组分批教学，如果有条件，可以将该教学方式推广至脊柱外科其它的疾病教学当中去。