陳 超，王洪祥，張 旭，于 瀛

(海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院：1.神經(jīng)外科；2.腦血管病中心，上海 200433)

神經(jīng)外科以神經(jīng)系統(tǒng)解剖為基礎(chǔ)，是基礎(chǔ)理論與實踐緊密結(jié)合的學(xué)科。對神經(jīng)外科疾病診斷和治療的理解建立在認識神經(jīng)系統(tǒng)三維解剖結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上[1]。但神經(jīng)系統(tǒng)解剖非常復(fù)雜，解剖結(jié)構(gòu)之間的空間位置關(guān)系密切。參與住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)(以下簡稱住培)的學(xué)員大多缺乏神經(jīng)系統(tǒng)解剖學(xué)基礎(chǔ)，很難在1～2個月的輪轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)中建立清晰的顱腦解剖立體模型，更無法理解顱腦疾病的手術(shù)治療教學(xué)內(nèi)容[2]，因此學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣低下。如何在教學(xué)中融入創(chuàng)新因素，激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)員積極性，讓其在有限的臨床實踐中掌握相關(guān)解剖及疾病知識是神經(jīng)外科學(xué)臨床教學(xué)不斷探索的課題。

3D Slicer軟件是由哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院聯(lián)合開發(fā)的一個醫(yī)學(xué)影像處理與視覺化的軟件系統(tǒng)，可實現(xiàn)對解剖結(jié)構(gòu)的三維重建和可視化[3]。3D Slicer軟件可以將二維的CT/MRI影像進行三維重建，分別獲取皮膚、顱骨、腦組織、動脈/靜脈系統(tǒng)及病變的三維模型，通過多模態(tài)影像融合展示病變范圍及與周圍解剖結(jié)構(gòu)之間的空間關(guān)系。目前，該軟件已在神經(jīng)外科的臨床工作中得到初步應(yīng)用，特別是腦內(nèi)血腫[4-5]、中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤[6-7]、三叉神經(jīng)痛/面肌痙攣[8]等疾病的術(shù)前評估、手術(shù)方案的制訂及術(shù)中輔助定位。3D Slicer軟件為疾病的診斷和手術(shù)計劃帶來極大便利，同時也使醫(yī)生產(chǎn)生了濃厚興趣[9]。本研究探討了3D Slicer軟件在神經(jīng)外科住培中的應(yīng)用效果。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2021年1-9月在本院神經(jīng)外科參加住培的36名學(xué)員作為研究對象，采用隨機數(shù)字表法將其分為觀察組和對照組，每組18名。2組在性別、年齡、年級及入科考核成績方面比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 2組一般資料比較

1.2方法

1.2.1教學(xué)方法 2組均由同一授課教師開展神經(jīng)外科臨床教學(xué)，教學(xué)時間均為1個月。(1)對照組采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，利用解剖圖譜及人體器官模型等教具講解顱腦解剖的基礎(chǔ)知識，結(jié)合具體病例的影像學(xué)資料進行讀片，講解顱腦疾病的診斷和手術(shù)方式。(2)觀察組采用基于3D Slicer軟件的教學(xué)方式，教師在授課前使用3D Slicer軟件進行患者影像資料的三維重建及多模態(tài)影像融合，在教學(xué)過程中使用重建模型講解相關(guān)解剖及診治方案，并在教師引導(dǎo)下讓學(xué)員應(yīng)用3D Slicer軟件實施影像資料的處理與重建。案例：患者，女，58歲，因“反應(yīng)遲鈍伴步態(tài)不穩(wěn)1個月”就診。術(shù)前頭顱MRI提示右側(cè)頂部巨大占位，診斷為右頂巨大矢鐮旁腦膜瘤。教師引導(dǎo)學(xué)員應(yīng)用3D Slicer軟件重建頭顱、腫瘤、上矢狀竇、皮層靜脈、Willis′s血管環(huán)的三維模型(圖1)。通過多模態(tài)影像融合顯示腫瘤侵犯上矢狀竇范圍和程度、腫瘤與皮層靜脈的關(guān)系，通過調(diào)整頭顱模型的透明度和感興趣區(qū)，顯示腫瘤的體表投影和顱內(nèi)位置，評估術(shù)中風(fēng)險、規(guī)劃手術(shù)方案及掌握手術(shù)步驟。

A.軸位掃描；B.冠狀位掃描；C.矢狀位掃描;D.3D Slicer軟件重建腫瘤(綠色)、靜脈竇和皮層靜脈(藍色)、Willis′s血管環(huán)(紅色);E.腫瘤在頭顱表面的投影;F.腫瘤在顱內(nèi)的位置。

1.2.2教學(xué)效果評價 (1)出科考核。出科時對學(xué)員進行理論考核和實踐操作考核，內(nèi)容以培訓(xùn)大綱要求為準(zhǔn)。考核成績采取百分制，其中理論考核成績占60分，實踐操作考核占40分。理論考核主要包括疾病病因(10分)、流行病學(xué)特點(5分)、臨床表現(xiàn)(15分)、診斷及鑒別診斷(20分)、治療原則(10分)。實踐操作考核以實際臨床病例為基礎(chǔ)，主要包括影像資料解讀(20分)、手術(shù)方案制訂(20分)。(2)教學(xué)滿意度調(diào)查。在學(xué)員出科時采用匿名方式進行教學(xué)滿意度調(diào)查，問卷內(nèi)容包括教學(xué)方法滿意度、課程參與度、學(xué)習(xí)效率、神經(jīng)外科疾病診治能力提高4個項目。問卷調(diào)查在考核結(jié)束后由教師現(xiàn)場發(fā)放，學(xué)員匿名填寫后回收。按照非常不滿意、不太滿意、一般、比較滿意、非常滿意依次賦予1～5分。問卷Cronbach′α系數(shù)為0.835，具有較好的信度。

2 結(jié) 果

2.12組出科考核情況比較 觀察組各年級及總體的出科考核成績優(yōu)于對照組，且觀察組實踐操作考試成績優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表2、3。

表2 2組出科考核情況比較

表3 2組實踐操作考核成績比較分)

2.22組教學(xué)滿意度比較 觀察組在教學(xué)方法滿意度、課程參與度、學(xué)習(xí)效率、神經(jīng)外科疾病診治能力提高方面滿意度均優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表4。

表4 2組教學(xué)滿意度比較分)

3 討 論

理解顱腦結(jié)構(gòu)的三維解剖對掌握神經(jīng)外科疾病診斷和手術(shù)非常重要。目前通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)已開發(fā)了部分三維影像的軟件，但因?qū)夹g(shù)設(shè)備的要求較高，難以在教學(xué)中普遍推廣[10-11]。本研究通過3D Slicer軟件將CT/MRI的二維圖像重組成彩色三維圖像，立體呈現(xiàn)病變的位置和大小及與腦血管、顱神經(jīng)等重要功能結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，并應(yīng)用于神經(jīng)外科住培教學(xué)。本研究在傳統(tǒng)教學(xué)方法基礎(chǔ)上增加3D Slicer三維可視化教學(xué)，可加強學(xué)員對神經(jīng)外科疾病知識的掌握，提升教學(xué)效果，尤其在實踐操作能力提升方面。

3.1影像資料解讀 影像資料解讀是臨床工作的重要環(huán)節(jié)，也是住培的重點內(nèi)容。傳統(tǒng)的臨床教學(xué)主要通過上級醫(yī)生帶教完成影像學(xué)二維圖片閱片，但這種教學(xué)模式較為枯燥乏味，無法形成標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的教學(xué)模式，學(xué)員絕大部分都無法將二維影像圖片與正常解剖結(jié)構(gòu)、病變結(jié)構(gòu)相融合。3D Slicer軟件可將影像資料進行三維重建，并將重要解剖結(jié)構(gòu)(功能區(qū)、血管、顱神經(jīng)、顱骨、腫瘤等)用不同顏色進行標(biāo)記，形象、逼真的三維視覺效果可讓學(xué)員客觀地觀察解剖結(jié)構(gòu)，理解病變對正常解剖結(jié)構(gòu)帶來的影響，避免死記硬背課本上的解剖知識，提升了學(xué)員的興趣，降低了學(xué)習(xí)的門檻和難度。3D Slicer還可將解剖結(jié)構(gòu)的二維圖像(軸位、矢狀位、冠狀位)與重建的三維模型融合顯示，培養(yǎng)學(xué)員將二維斷層影像轉(zhuǎn)化為三維立體模型的能力。此外，學(xué)員可根據(jù)自己感興趣的部位或在學(xué)習(xí)中有疑問的部位，在教師引導(dǎo)下通過3D Slicer軟件做局部的重建和分析，增加了學(xué)員的參與度及教師與學(xué)員之間的有效互動。本研究結(jié)果顯示，觀察組學(xué)員在教學(xué)方法滿意度、課程參與度方面的評分均顯著高于對照組。

3.2手術(shù)方案制訂 與普外科、骨科等學(xué)科相比，神經(jīng)外科手術(shù)具有更強的個性化特點，需要根據(jù)病變范圍和累及的結(jié)構(gòu)不同制訂個性化的手術(shù)方案。不同的體位和開顱范圍會產(chǎn)生不同的觀察視角，將解剖結(jié)構(gòu)以不同于解剖圖譜的方式呈現(xiàn)，導(dǎo)致學(xué)員難以理解。因此，學(xué)員普遍存在看不懂神經(jīng)外科手術(shù)的情況，不知道術(shù)者在處理哪些結(jié)構(gòu)，也直接導(dǎo)致學(xué)員不愿意參與手術(shù)，學(xué)習(xí)積極性低下。3D Slicer可按照操作者指令進行三維立體旋轉(zhuǎn)，在術(shù)前可模擬手術(shù)視角觀察正常解剖結(jié)構(gòu)和病變結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。學(xué)員在術(shù)中可與術(shù)前模擬情況相互對照，從而在術(shù)中跟上術(shù)者步伐，理解手術(shù)內(nèi)容。

對于同一個病變，特別是深部病變[12]和顱底病變[13]，有時可選擇多種手術(shù)入路，如何設(shè)計最合適的手術(shù)入路，會讓學(xué)員感到困惑。對于深部病變，利用擴散張量成像序列，3D Slicer軟件可重建白質(zhì)纖維束和腫瘤，在三維視圖上直觀了解白質(zhì)纖維束被腫瘤擠壓的方向及程度，這樣可幫助學(xué)員理解如何選擇對纖維傳導(dǎo)束影響最小的手術(shù)入路。對于顱底病變，3D Slicer軟件可實現(xiàn)多模態(tài)影像融合重建后清楚展示腫瘤與顱底骨質(zhì)、血管神經(jīng)的關(guān)系，并可對骨質(zhì)結(jié)構(gòu)進行各種程度的“虛擬磨除”，虛擬暴露手術(shù)范圍，在術(shù)前制訂手術(shù)方案時提供直觀可靠的圖像依據(jù)，幫助學(xué)員理解各種手術(shù)入路的優(yōu)劣。

綜上所述，在神經(jīng)外科住培中，3D Slicer軟件可顯著提高臨床教學(xué)效果和學(xué)員滿意度。傳統(tǒng)的神經(jīng)外科教學(xué)方式效率低下，無法進行標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化培訓(xùn)。3D Slicer軟件實現(xiàn)了對抽象的神經(jīng)解剖及功能結(jié)構(gòu)的三維重建和可視化，為學(xué)員了解病變及其周圍結(jié)構(gòu)變化提供了更加準(zhǔn)確、真實的視覺感受，提高了學(xué)員學(xué)習(xí)主動性及理論知識水平和實踐技能。