謝萬福，高 珂

西安交通大學醫(yī)學部第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科， 西安 710061

3D手術錄像在神經(jīng)外科手術教學中的應用探討

謝萬福，高 珂

西安交通大學醫(yī)學部第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科， 西安 710061

目的 探討將3D神經(jīng)導航技術與神經(jīng)外科手術錄像結合，并應用于神經(jīng)外科手術教學中的優(yōu)勢。方法 將3D神經(jīng)導航技術與復雜難懂的神經(jīng)外科手術教學相結合，選取48名學生作為實驗組，50名學生作為對照組，進行了對比性實驗教學：實驗組觀看3D手術錄像，對照組以傳統(tǒng)手術錄像模式進行手術教學；對兩組學生進行教學效果的考核和教學滿意度的調(diào)查。結果 加入3D神經(jīng)導航技術后，在新的教學模式下學生對手術錄像的理解情況明顯優(yōu)于舊模式的教學，且差異有統(tǒng)計學意義(P=0.009)。結論 將3D神經(jīng)導航技術與神經(jīng)外科手術教學相結合的模式，能夠使手術變得直觀、易懂，激發(fā)了學生的學習興趣，為手術教學模式提供了新的思路。

神經(jīng)外科；3D手術錄像；手術教學

對于當代神經(jīng)外科醫(yī)生的培養(yǎng)，觀看顯微手術錄像是必不可少的學習過程[1]。通過手術錄像的學習，可以使學生學習到合理的手術入路，嫻熟的手術技巧，成熟的手術思維，等。但在實際學習過程中，由于顱內(nèi)解剖關系的復雜性以及較為欠缺手術經(jīng)驗，實習醫(yī)師甚至年輕的住院醫(yī)師在學習觀看手術錄像時經(jīng)常會感到“暈頭轉(zhuǎn)向”，從而放棄枯燥的學習[2-4]。這也成為神經(jīng)外科醫(yī)師成長緩慢的原因之一。這是因為傳統(tǒng)手術錄像是二維畫面，觀看者感受不到明確的方向和景深[5]。因此，我們課題組針對這一學習難題，開闊思路，大膽創(chuàng)新，將手術錄像與3D神經(jīng)導航相結合，使觀看者不但有平面的認知，還有立體的感受，使初學者厘清思路，增加了學習的興趣，達到事半功倍的效果。

1 方法與對象

1.1 對象

該課題組于2014年1月—12月，在西安交通大學醫(yī)學部第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科隨機選取48名實習的碩士研究生作為實驗組，進行3D手術錄像的學習；同時，選取50名實習碩士研究生作為對照組，接受傳統(tǒng)的手術教學錄像學習。所有研究對象均為首次接觸神經(jīng)外科手術錄像，對兩組學生的教學內(nèi)容一致。

1.2 手術錄像制備方法

1.2.1 手術前準備 使用Medtronic神經(jīng)導航系統(tǒng)(StealthStation S7TM)，采用光或電磁定位技術。手術前一天，于患者頭部粘貼6～10個皮膚定位坐標，并行頭顱MRI平掃+增強(3.0T)，水平連續(xù)無間斷掃描，掃描層厚為2 mm，數(shù)據(jù)刻盤(圖1A)。手術當天，影像資料通過磁光盤輸入神經(jīng)導航系統(tǒng)。

手術患者麻醉滿意后，用頭架固定。在頭架上安裝導航適配器(盡量牢靠以防術中松動產(chǎn)生誤差)，并注意適配器與術野距離不要太遠，且保證角度合適，否則將影響導航系統(tǒng)的camera在術中捕獲適配器和導航探針發(fā)出的信號。安裝適配器無誤后，在導航儀上選擇進入注冊界面。選擇softtouch進行注冊，注冊成功后選擇鼻尖、內(nèi)眥或眉心等處確認導航準確度(圖1C)。

圖1 3D神經(jīng)導航結合手術錄像示意圖

1.2.2 術中導航及手術錄像的制備 在確認導航準確無誤后，在導航探針的指引下，確認病灶投影至頭皮上的部位，依據(jù)該位置選擇合適的手術切口。切口的選擇應滿足充分暴露病灶，盡量避開中線，并且不影響美觀為宜。打開硬膜后，應用導航探針確定腫瘤位置和距離，設計切開皮層的位置，避開重要功能區(qū)及大血管。在尋找和切除腫瘤的過程中，可以多次使用神經(jīng)導航系統(tǒng)，來判斷腫瘤位置和殘余大小。一些肉眼或纖維鏡下不易區(qū)分的腫瘤邊界，通過神經(jīng)系統(tǒng)導航可以準確地判斷。

打開硬膜同時，顯微鏡就位，開始轉(zhuǎn)為鏡下手術操作，并以手術者視野同步攝像。手術過程中注意調(diào)整錄像區(qū)域視野大小、亮度、焦距，等，以保證手術錄像的清晰度。

1.2.3 術后數(shù)據(jù)導出 手術完畢后，神經(jīng)導航系統(tǒng)(StealthStation S7TM)將患者3D顱腦定位數(shù)據(jù)拷貝至Medtronic專用光盤，手術錄像可直接連接移動硬盤，隨后將二者數(shù)據(jù)傳入教學電腦主機。需要注意的是，由于手術錄像內(nèi)容較為冗長，完整錄像一般有2～3 h，需經(jīng)剪輯、壓縮至1 h左右，使其重點更為突出，學習更加便捷。

1.3 教學方法

1.3.1 3D神經(jīng)外科手術錄像教學 實驗組的48名學生采用3D手術錄像的學習方式，在這一部分的學習過程中，除了以往能夠觀看到的手術步驟外，更重要的是我們加入了3D神經(jīng)導航數(shù)據(jù)。這樣一來，學生在觀看錄像的同時，隨時可以從神經(jīng)導航數(shù)據(jù)中準確定位到手術區(qū)域(圖 1B，D)，并且可以在3D模型上任意轉(zhuǎn)動，達到360°無死角的了解、認清術區(qū)周圍的重要解剖結構，以手術者的思路去觀摩手術過程，更容易掌握手術要領，牢記手術步驟。

1.3.2 傳統(tǒng)手術錄像教學 對照組的50名學生觀看了傳統(tǒng)的手術錄像，其手術內(nèi)容與實驗組完全一致，但形式上沒有結合3D神經(jīng)導航技術，仍是傳統(tǒng)的平面錄像。

1.4 教學效果評價

教學效果的評價分“客觀考試”和“主觀評價”兩部分：第一部分以出科考試的形式，對所有研究對象進行考核，內(nèi)容主要圍繞手術操作提問。例如：觀看手術錄像時，如何判斷術野方向；手術過程中是否清楚腫瘤位置；如何判斷腫瘤范圍或腫瘤邊界；如何保護重要腦功能區(qū)；是否了解手術止血技巧；如何判斷止血是否完善；等。滿分100分。根據(jù)得分情況，可以分為3個等級，0～59分(不合格)，為沒有理解手術過程，存在很多疑問；60～79分(合格)，基本看懂手術過程，但仍有部分疑問；80～100分(優(yōu)秀)，為完全理解手術過程，基本掌握手術要點。第二部分以調(diào)查問卷的形式，了解學生是否對手術錄像產(chǎn)生興趣，對手術過程理解程度如何，對教學的滿意程度如何等，每一部分設置10道問題，分值0～10分，0分則認為學生對手術毫無興趣，對該次手術錄像的教學很不滿意；10分則認為學生對神經(jīng)外科手術具有濃厚的興趣，通過該次教學收獲很大。實驗組(48人)與對照組(50人)全體學生進行了“出科考試”和“問卷調(diào)查”的教學評價反饋。

1.5 統(tǒng)計學方法

2 研究結果

2.1 出科考試成績比較

實驗組和對照組分別進行了3D手術錄像和傳統(tǒng)手術錄像的教學，分析各自“出科考試”的成績后(如表1所示)，實驗組得分(79.6±8.3)，而對照組得分僅為(65.3±5.5)，經(jīng)兩組之間t檢驗分析得P=0.009，說明兩組學生出科成績的差異有統(tǒng)計學意義。

表1 實驗組與對照組出科考試結果

將所有學生的成績分為不合格、合格、優(yōu)秀3個等級，分別觀察兩組學生成績的分布情況(如表2所示)，實驗組中有54.2%的學生獲得了及格，29.2%的學生達到了優(yōu)秀；而在對照組中不合格的人數(shù)比例最大，占到42.0%；并且通過秩和檢驗分析P=0.028，說明兩組學生成績的差異有統(tǒng)計學意義。

表2 實驗組與對照組出科成績分布情況

2.2 問卷調(diào)查結果

實驗組48名學生與對照組50名學生分別觀看手術錄像后，按照自己的主觀感受，完成了問卷調(diào)查(如表3所示)。實驗組中學生對手術的感興趣程度，手術內(nèi)容的理解程度，以及對該教學的滿意程度均較對照組高。經(jīng)t檢驗后發(fā)現(xiàn)，各組P值均小于0.05，差異具有統(tǒng)計學意義。經(jīng)過對兩組學生調(diào)查問卷的分析，可以看到學生對兩種不同手術錄像的反饋情況截然不同，因此，可以看出將3D神經(jīng)導航技術與手術錄像結合的教學模式，可以讓學生對神經(jīng)外科手術產(chǎn)生濃厚的興趣，并且提高了學生對手術錄像的理解程度，使學生對該次手術錄像教學更加滿意。

表3 實驗組與對照組問卷調(diào)查情況

3 討論與展望

神經(jīng)外科的手術技術難度大，操作復雜，不易掌握。而手術錄像的學習又是重要的學習途徑[6-8]。而傳統(tǒng)的手術錄像枯燥乏味，晦澀難懂。

經(jīng)過幾個月實驗性教學，我們可以肯定的是將3D神經(jīng)導航系統(tǒng)與手術錄像相結合進行教學，與傳統(tǒng)手術錄像教學相比有著非常大的優(yōu)勢：3D技術的應用，從很大程度上吸引了學生參與的興趣。傳統(tǒng)模式的手術教學，如瀏覽課件、觀看視頻，等，學生都是處于被動接受的地位，這樣很容易產(chǎn)生疲勞感、厭倦感，喪失學習興趣。而將3D神經(jīng)導航技術與手術教學結合后，提供給學生強大的實時交互。學生在觀看錄像時，如果對手術視野內(nèi)的解剖結構感到疑惑，隨時可以暫停手術，并從神經(jīng)導航數(shù)據(jù)中準確定位到目前手術的區(qū)域，在3D模型上找到有疑惑的位置，全方位地觀察和理解術區(qū)周圍的重要解剖結構，學習和掌握手術者的操作思路，學會如何保護顱內(nèi)重要的功能區(qū)域，給患者帶來最小的損傷。學生可以自我掌控學習的進程與順序，甚至可以脫離教師的指導，在三維仿真模型與手術錄像之間相互轉(zhuǎn)化，游刃有余的掌握手術步驟及其精髓。通過實時交互，學生不是被動地接受，而是主動地參與。

同時，針對兩種教學模式我們進行了“出科考試”和“問卷調(diào)查”的教學評價。首先，對比了實驗組和對照組的“出科考試”成績，非常客觀地反映出了兩組學生對神經(jīng)外科手術錄像的掌握情況，實驗組明顯優(yōu)于對照組。與傳統(tǒng)教學模式相比，通過3D手術教學，有83.4%的學生達到了合格水平(60分以上)；而在傳統(tǒng)手術教學模式下，約42.0%的學生沒有合格(60分以下)，基本沒有看懂手術過程，根本無法達到掌握手術操作技能的目的。這說明我們將手術錄像與3D導航技術結合后，成功提高了手術教學的效率。其次，通過對兩組學生“問卷調(diào)查”的分析，我們看到無論是興趣程度、理解程度還是滿意程度，實驗組都明顯優(yōu)于對照組。因此，我們可以看出，新的3D導航技術的加入，不但提高了學生的學習興趣，而且使晦澀難懂的手術錄像變得簡單直觀，使學生更容易掌握手術錄像中的內(nèi)容。

隨著科學技術的不斷發(fā)展，3D神經(jīng)導航技術在神經(jīng)外科的手術中逐漸普及，該課題組也大膽創(chuàng)新，將該技術有機地融入到神經(jīng)外科手術錄像教學中，制備成3D手術錄像供學生教師學習交流，從而使手術教學更生動、更易懂，達到事半功倍的效果。綜上所述，該技術的實施和發(fā)展將成為手術教學，尤其是神經(jīng)外科手術錄像教學的發(fā)展方向。

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Application of 3D surgery video in neurosurgical operation teaching

XieWanfu,GaoKe

DepartmentofNeurosurgery,theFirstAffiliatedHospitalofXi'anJiaotongUniversityHealthScienceCenter,Xi'an710061,China

Objective To explore the combination of 3D neural navigation technology with neurosurgical operation video and the advantages of them applied in neurosurgical operation teaching.Methods We combined 3D neural navigation technology with complicated neurosurgical operation teaching. We assigned 48 students to the experimental group who watched 3D operation video and 50 students to the control group who

the traditional operation model of surgery teaching. Then we investigated the assessment of teaching outcomes and satisfaction of teaching in the two groups.Results With the introduction of 3D neural navigation technology in the new teaching mode, the students had a better understanding of operation video, with a significant difference (P=0.009).Conclusion The teaching mode of 3D neural navigation technology combined with neurosurgical operation teaching can make operation demonstration clear and easy to understand, and motivate students' interest in learning, thus opening up a new way of thinking for surgical teaching model.

neurosurgery; 3D operation video; operation teaching

2015-05-29

謝萬福(1967-)，男，西安人，博士，副主任醫(yī)師，主要研究方向：腦血管疾病的診治。

G434

A

1004-5287(2015)05-0553-03

：10.13566/j.cnki.cmet.cn61-1317/g4.201505023