磁共振三维重建在颅神经血管压迫综合征中的教学评价

李 丹,王 渊

(西安交通大学第一附属医院:1.呼吸与危重症医学科;2.医学影像科,陕西 西安 710061)

颅神经血管压迫综合征(cranial neurovascular compression syndrome, CNCS)是指桥小脑角池内血管形态或位置异常,长期压迫颅神经引起脱髓鞘改变和/或轴索损伤,导致神经异常放电而产生相应的临床症状[1]。最常见CNCS为三叉神经痛(trigeminal neuralgia,TN)[2],其次是面肌痉挛(hemifacial spasm, HFS)[3]。作为针对病因治疗的微血管减压术(microvascular decompression, MVD)已经成为该类疾病的首选治疗方式,大多数患者术后疗效满意[4]。在手术实施过程中,准确判断责任血管的起源、数量和压迫程度是手术成功与否的关键,而影像学检查就是为了明确血管-神经压迫的细节,为MVD术前计划提供客观依据[5]。以往主要通过术前磁共振颅神经成像和血管成像评估责任血管与受累神经之间的关系,但由于获取的是二维图像,缺乏立体性和直观性,需要影像科医师具有丰富的读片经验,才能识别复杂的血管-神经压迫征象。对于读片经验不足的规培和进修医师,对责任血管判定的误诊率和漏诊率均较高,这部分已成为神经影像教学的难点之一。西安交大一附院影像科自2015年引入磁共振三维重建技术,给CNCS患者责任血管的识别带来极大的便利。颅神经三维重建包括曲面重建和仿真内窥镜技术,曲面重建可以将不同断面的组织通过曲面重建方式完整地显示在同一个平面上,目前该技术在血管、胆管和尿路系统检查中的应用价值已获得认可[6],但在颅神经成像中应用较少。仿真内窥镜是一种新型三维重建技术,其主要原理是设置模拟光源,观察不同信号强度交界处偏高信号区域的边缘形态,通过变换方向和角度获取三维图像,使成像更为清晰,层次分明,组织边缘光滑,已广泛应用于支气管和胃肠道病变的显示[7]。仿真内窥镜技术的立体空间感很强,类似于术中直视下观察到的内容,反映解剖结构非常直观和逼真[8]。本文将全面总结既往对于规培和进修医师的带教经验,比较学生识别传统影像学和三维重建图像中血管-神经压迫的差异,以期提高低年资影像科医师判断责任血管的准确率,更好地服务于临床。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选取2019年3月—2020年9月在西安交通大学第一附属医院参加影像诊断学习的规培医师和进修医师80人,随机分为2组,其中实验组和对照组均为40人。所有医师此前均未接受过血管-神经压迫诊断方面的学习,并对本次调研活动知情同意。

1.2 研究方法

颅神经和颅底血管二维图像是从磁共振扫描机直接获取的轴位图像,可进行矢状位和冠状位重建。颅神经和颅底血管三维图像是以上述二维图像为基础进行数据后处理获得。①曲面重建:应用磁共振后处理工作站,选择颅神经成像原始数据,通过多平面重建预案,选择曲面重建按钮,沿桥小脑角池段颅神经走行路径进行逐层画点(第一个和最后一个点最好远离神经节),将双侧颅神经处理到同一曲面上,并拖动及旋转图像,从任意角度观察变异血管与双侧颅神经的解剖关系。②仿真内窥镜图像:应用磁共振后处理工作站,选择颅神经原始数据,点击左侧多平面重建预案,选择漫游模式,并选择坐标和视角,调节阈值即可。此处应将观察点置于脑脊液内,并略高于或低于颅神经,调节观察方向,以便清晰显示各个变异血管与神经的关系。

1.3 教学实施

实验组医师接受三维重建(曲面重建+仿真内窥镜重建)培训,对照组医师接受传统二维图像培训。两组医师由相同的影像科教师进行带教,培训时长相同。对照组理论培训采用PPT教学模式,带教教师向规培和进修医生展示典型CNCS患者血管-神经压迫的影像学图像;见习培训采用影像科PACS演示教学,教师从轴位、矢状位、冠状位三个方向逐层展示责任血管压迫颅神经的细节,并让大家观察几例患者的影像学图像,初步判定责任血管的来源、数量和压迫程度。实验组理论培训同样采取PPT教学模式,但带教教师所展示的血管-神经压迫图像,除包含传统的二维图像,还有通过后处理重建获得的三维图像和伪彩图。如果存在多根责任血管多处压迫受累神经,带教教师可应用视频动画加深大家对复杂病变的理解。以三叉神经痛为例,图1为三叉神经痛患者,图2为面肌痉挛患者,分别应用传统二维图像和三维重建图像显示责任血管压迫颅神经的细节。

图1 三叉神经痛患者注:A为颅神经二维图像;B为颅底血管二维图像,白箭头示责任血管对三叉神经的压迫,血管-神经压迫细节显示欠清;C为颅神经曲面重建图像;D、E为仿真内窥镜重建图像,并施以伪彩及文字标识,可清晰显示责任血管与受累神经的空间解剖关系。

图2 面肌痉挛患者注:A为颅神经二维图像;B、C为颅底血管二维图像,白箭头示有多根责任血管对面神经压迫;D为颅神经曲面重建图像;E、F为仿真内窥镜重建图像,可清晰显示仅有一根责任血管迂曲走行,压迫面神经根部,这一点在术中得以证实。

1.4 教学评价

1.4.1 客观评价

理论和见习培训结束后,带教教师分别对实验组和对照组医师进行识别CNCS责任血管的考核,每位医师观察1例患者的血管-神经压迫图像,以MVD术中所见作为金标准,比较组间判断责任血管的正确率,计算公式为正确率=正确判断病例数/总病例数×100%。

1.4.2 主观评价

参考以往文献报道[9],带教教师在问卷星小程序内设计简单问卷,考察实验组和对照组医师对于二维图像和三维图像在促进知识理解和提高学习兴趣方面的差异。其中促进知识理解方面主要是重建图像能否直观显示变异血管与颅神经的解剖关系细节,包括:①责任血管的来源;②责任血管的数量;③颅神经的受压程度。实验组或对照组医师如果认为带教教师能够通过讲解二维或三维重建图像,使个人对以上三点基本掌握,则选择满意,反之选择一般。提高学习兴趣包括:①教学内容生动形象、简单易懂、趣味性强;②教学内容能启发你的思维,促使你进一步学习。如果个人认为二维或三维重建图像能够达到以上两点,则选择满意,反之选择一般。

1.5 统计学分析

采用SPSS 23.0软件对客观评价和主观评价指标进行统计学分析,实验组和对照组对责任血管的识别和培训满意度的评价比较均采用χ2检验,以P<0.05视为组间差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组规培和进修医师的一般资料比较

本次教学研究中,实验组40人[男∶女=22∶18,年龄(32.80±6.22)岁],对照组40人[男∶女=24∶16,年龄(32.98±6.54)岁],两组医师在年龄、性别、规培/工作年限方面均无统计学差异(P>0.05),详细资料见表1所示。

表1 实验组与对照组医师的一般资料对比

2.2 两组规培和进修医师识别责任血管的成绩比较

实验组对40例CNCS责任血管识别正确26例,错误14例,正确率为65%;对照组对40例CNCS责任血管识别正确34例,错误6例,正确率为85%。卡方检验显示,实验组对于责任血管的判断正确率高于对照组(χ2=4.267,P=0.039),组间差异具有统计学意义,如表2所示。

表2 实验组与对照组医师识别不同重建方式下责任血管的正确率

2.3 两组规培和进修医师对二维和三维重建图像的满意度评价比较

两组医师分别在问卷星小程序中填写各自对二维和三维重建图像的评价,问卷回收率为100%,克伦巴赫系数为0.75,提示问卷信度较高。统计结果表明,实验组医师对三维重建图像在促进知识理解和提高学习兴趣方面均评价良好,满意度较高,全面优于对照组医师对二维重建图像的反馈。具体结果见表3。

表3 实验组与对照组医师对二维和三维重建图像的主观感受比较

3 讨论

3.1 三维重建技术有助于提高年轻医师对血管-神经解剖关系的理解

MVD手术的关键在于术前准确识别责任血管,明确责任血管与颅神经的空间解剖关系有助于制定详细的术前计划,直接影响术后疗效。[10]判断血管-神经压迫的传统影像学序列包括颅神经成像和颅底血管成像,所获得图像均为轴位、矢状位和冠状位二维图像,由于部分患者存在多支责任血管形成多个血管袢,与患侧颅神经关系复杂,常规二维图像难以全面显示责任血管与受压神经的精细毗邻关系[10]。鉴于高年资神经影像医师具有丰富的空间想象力,能够较好地在二维水平把握血管-神经的解剖关系。但大多数规培医师和进修医师临床经验有限,以前也很少接触颅神经和颅底血管的磁共振检查,仅凭带教教师短时间培训很难使大家通过二维灰阶图像全方位理解复杂的血管-神经关系,导致误诊率和漏诊率均较高,这也是带教规培和进修医师的难点之一[11]。本次实验结果充分说明传统二维重建技术不利于低年资医师对此项基本技能的掌握,究其原因可能是二维图像很难清晰、准确地展现多支责任血管来源和颅神经在不同方向上的受压程度,这与以往的研究结果基本一致[12]。颅神经三维重建技术能够对目标区域进行任意平移、旋转和放大[13-14],并且能够制作成视频动画,也可对血管和神经施以伪彩,便于向规培和进修医师生动、形象、直观地呈现血管-神经压迫的细节,从而提高责任血管来源和神经受压程度识别的正确率,教学质量得以提高。

3.2 三维重建技术有助于促进年轻医师对新型教学方式的认可

虚拟现实(virtual reality, VR)技术通过计算机模拟神经组织和邻近血管、骨质等结构,能够提供三维空间的影像学资料,目前已经广泛应用于神经系统术前计划制定、术中导航等领域,推动了神经科学的发展[15-16]。如前所述,传统的神经影像资料均为二维图像,作为初学者的规培和进修医师很难理解血管-神经压迫的空间解剖关系。此外,规培医师如果轮转到神经外科进行学习时,由于颅脑手术切口普遍较小,受到术野限制,很难观察到术中责任血管压迫患侧颅神经的细节。在规培和进修医师带教过程中引入虚拟现实技术,模拟神经系统的立体解剖结构,能够培养年轻医师的三维空间感,提高责任血管的正确识别率[17]。如果辅以3D打印技术,制作出责任血管和受累神经的三维模型,有助于带教教师和学生之间的交流互动,从而提高大家的学习兴趣和学习效率。分析本次研究结果,可见传统二维图像不利于低年资医师观察血管-神经压迫的细节,大家对于三维图像所展示的内容理解得更加准确、透彻,表现出更高的学习兴趣,教学满意度随之提高。

3.3 三维重建教学存在的不足和展望

尽管超过80%的规培和进修医师对认为磁共振三维重建技术在展示责任血管和颅神经方面有一定的新颖性,反映解剖细节形象、逼真、易于理解,责任血管识别正确率高于二维重建技术,教学满意度较高,但仍有部分医师认为三维重建教学实用性不强,部分患者责任血管与颅神经的接触部位存在失真情况。同时,三维重建对影像科医师的专业素养要求较高,处理时间较长,重建过程中有时会出现人为偏差。颅神经和责任血管的3D打印技术仍处于起步阶段,打印模型有时效果不佳,且制作费昂贵。因此,颅神经三维重建和3D打印技术目前尚不能完全取代传统二维重建。今后可对更多此类患者尝试使用三维重建技术,提高后处理的精确性和熟练程度,降低3D打印成本,以便让新技术更好地服务临床,同时提高该部分内容的教学质量和满意度。

总的来说,无论关于责任血管识别的正确率,还是血管-神经压迫培训的满意度,颅神经曲面重建和仿真内窥镜重建较传统成像方式均取得了更好的教学效果,为低年资医师学习神经影像学知识提供了崭新的平台。由于规培和进修医师来自不同单位,神经影像专业背景存在一定差异,对教师培训内容的理解程度各不相同,但在判断责任血管压迫颅神经的解剖细节方面,磁共振三维成像技术在主观和客观评价中均明显优于二维成像,值得在各级医院推广应用。