薛 祥，薛宇航，陳勇兵，徐衛(wèi)華

（蘇州大學(xué)附屬第二醫(yī)院，江蘇 蘇州 215000）

臨床住院醫(yī)師的規(guī)范化培訓(xùn)是一項系統(tǒng)化工程，是現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)的特有方式，也是規(guī)培醫(yī)生成長為臨床醫(yī)師的必行之路，建立行之有效且統(tǒng)一規(guī)范的臨床醫(yī)師教學(xué)培訓(xùn)方法可提高各級醫(yī)療機(jī)構(gòu)中住院醫(yī)師的整體水平，為地區(qū)患者提供優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務(wù)，推進(jìn)公共衛(wèi)生事業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展[1]。但傳統(tǒng)的教學(xué)方法如板書、模型、掛圖等往往對于解剖結(jié)構(gòu)的講解不充分，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果，所有的基礎(chǔ)知識均可能建立在錯誤的空間推理想象能力之上，容易使規(guī)培醫(yī)師誤入歧途，挫傷學(xué)習(xí)積極性[2-3]。并且胸心外科手術(shù)風(fēng)險高、解剖復(fù)雜、知識煩冗，易導(dǎo)致理論和教學(xué)脫節(jié)[4-5]。解剖關(guān)系是一切臨床醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)，病理改變是所有疾病發(fā)展的關(guān)鍵，所有影像資料的判讀、病情的評估、治療方案的選擇，均建立在熟練掌握正確的組織解剖基礎(chǔ)之上[6]。所以，如何精準(zhǔn)形象地展現(xiàn)解剖結(jié)構(gòu)、豐富翔實(shí)地闡述病理改變是規(guī)范化培訓(xùn)教學(xué)中普遍性的難點(diǎn)和關(guān)鍵性的問題。鑒于此，本研究組利用三維重建技術(shù)對2020年在本院接受住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的非胸心外科規(guī)培醫(yī)師開展隨機(jī)對照研究，評價和探討了三維重建技術(shù)在胸心外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用和效果。

1 對象與方法

1.1 研究對象及分組

將2019年5月—2020年12月期間自愿參加且能夠配合并完成規(guī)范化培訓(xùn)的蘇州大學(xué)附屬第二醫(yī)院胸心外科輪轉(zhuǎn)的2020級、2019級、2018級的普通外科、泌尿外科、腦外科等非胸心外科規(guī)培醫(yī)師作為研究對象。

1.2 研究方法

1.2.1 三維模型重建（1）CT收集和獲取：在蘇州大學(xué)附屬第二醫(yī)院的影像科數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，選取和下載特定病種的采用64排螺旋CT（GE，USA）掃描的胸部平掃和增強(qiáng)序列，層厚0.625 mm。（2）教師實(shí)施三維模型重建：采用三維重建軟件Mimics 21（Materialise，Belgium）進(jìn)行圖像重建。首先，將CT斷層掃描的DI－COM（Digital Imaging and Communication On Medicine）格式圖片導(dǎo)入，使用閾值（Thresholding）進(jìn)行分割，標(biāo)記CT中心臟、血管、肺等組織器官的灰度值，利用三維區(qū)域增長技術(shù)（3D Region Growing）將實(shí)體結(jié)構(gòu)區(qū)域重建，在編輯模板中選取靶組織器官區(qū)域，除去非靶組織器官區(qū)域。在3-matic軟件中實(shí)施模型重建和運(yùn)算。最終，設(shè)計生成符合臨床和教學(xué)要求的三維模型，標(biāo)記模型中的關(guān)鍵特征點(diǎn)。

1.2.2 教學(xué)方法實(shí)施 通過隨機(jī)數(shù)字表法將規(guī)培醫(yī)師分為實(shí)驗(yàn)組（n=30）和對照組（n=30）。（1）實(shí)驗(yàn)組：使用 Mimics三維重建軟件，①學(xué)生用方向鍵和鼠標(biāo)360°展示組織、器官的大體形態(tài)和結(jié)構(gòu)層次，用三維重建技術(shù)模擬肺腫瘤的形態(tài)、性質(zhì)、位置以及毗鄰結(jié)構(gòu)空間關(guān)系，通過鼠標(biāo)勾選相關(guān)模塊，透視肺段支氣管、血管的匯合方式、走行及變異情況，掌握復(fù)雜的肺段支氣管、血管等解剖結(jié)構(gòu)的情況；②對冠狀動脈進(jìn)行三維重建，模擬血管走形，與“金標(biāo)準(zhǔn)”的冠脈造影相對比，幫助規(guī)培醫(yī)師理解和掌握冠脈造影體位與影像的關(guān)系，判斷冠狀動脈狹窄的位置和程度；③對心臟大血管進(jìn)行精細(xì)解剖性重建，判斷夾層類型、血管破口位置和損傷范圍，討論是否行WHEAT術(shù)、BENTALL術(shù)、DAVID術(shù)或介入支架腔內(nèi)隔絕術(shù)，進(jìn)行法洛氏四聯(lián)癥的解剖基礎(chǔ)及其手術(shù)過程解析、手術(shù)禁忌證的講解，帶教教員布置學(xué)習(xí)內(nèi)容，觀察三維組織器官結(jié)構(gòu)，結(jié)合三維重建軟件掌握相關(guān)課程的重點(diǎn)及難點(diǎn)，最后帶教教員通過三維重建對知識點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和鞏固。（2）對照組：采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，即理論授課由帶教教員進(jìn)行常規(guī)PPT課堂授課，臨床實(shí)踐技能操作由帶教教員至床旁或手術(shù)室進(jìn)行演示教學(xué)，規(guī)培醫(yī)師在課后自行復(fù)習(xí)，培訓(xùn)結(jié)束后進(jìn)行統(tǒng)一理論及臨床實(shí)踐技能操作考核。除未采用三維重建軟件講解外，其余教學(xué)活動均與實(shí)驗(yàn)組一致。

1.3 考核與評價

教學(xué)效果通過理論基礎(chǔ)知識和實(shí)踐技能考核成績、規(guī)培效果滿意度問卷調(diào)查等進(jìn)行綜合評價。（1）對規(guī)范化培訓(xùn)中的理論基礎(chǔ)知識和實(shí)踐技能進(jìn)行考核。規(guī)培結(jié)束后采用理論考試（40%）、教學(xué)查房中問題回答（20%）和實(shí)踐技能考試（40%）等對教學(xué)效果進(jìn)行評估，每項總分100分，最后按權(quán)重百分比統(tǒng)計總分，再以總分進(jìn)行等級評定，85分及以上為優(yōu)秀，84～75分為良好，74～60分為一般，59分及以下為較差。（2）規(guī)培效果滿意度問卷調(diào)查通過不記名的方式完成，調(diào)查項目分別從激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)效率、改善臨床思維、增強(qiáng)臨床實(shí)踐能力、緩解學(xué)習(xí)壓力等方面進(jìn)行綜合評分，統(tǒng)計有效問卷回收率。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

本研究采用SPSS 22軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，本研究數(shù)據(jù)經(jīng)Shapiro-Wilk檢驗(yàn)符合正態(tài)分布。正態(tài)分布的計量資料以（±s）表示，計數(shù)資料以[n（%）]表示；計量資料比較采用t檢驗(yàn)，計數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)或Fish's exact檢驗(yàn)，等級資料使用Mann-Whitney U秩和檢驗(yàn)，P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 研究對象的一般資料

實(shí)驗(yàn)組平均年齡（25.9±1.8）歲，對照組平均年齡（26.4±2.1）歲，兩組規(guī)培醫(yī)師的一般資料比較見表1。結(jié)果顯示，兩組規(guī)培醫(yī)師在性別、年齡、學(xué)歷上差別不具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），基線資料具有可比性。

表1 兩組規(guī)培醫(yī)師的一般資料比較[n（%）]Table 1 Comparison of general data between two groups of trained physicians[n（%）]

2.2 兩組規(guī)培醫(yī)師理論基礎(chǔ)知識和實(shí)踐技能考核成績比較

結(jié)果顯示，60%的實(shí)驗(yàn)組規(guī)培醫(yī)師成績等級為優(yōu)秀，無人是較差等級；而對照組成績的優(yōu)秀率僅為20%，還有10%的人成績不理想，為較差等級，兩組相比，差別具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表 2。

表2 兩組規(guī)培醫(yī)師理論基礎(chǔ)知識和實(shí)踐技能考核成績比較[n（%）]Table 2 Comparison of the examination results of theoretical basic knowledge and practical skills of the two groups of trained physicians[n（%）]

2.3 兩組規(guī)培醫(yī)師的培訓(xùn)效果滿意度比較

對兩組共60名規(guī)培醫(yī)師進(jìn)行規(guī)培效果滿意度調(diào)查，發(fā)放問卷60份，回收有效問卷60份，有效回收率為100%。結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組對激發(fā)學(xué)習(xí)興趣（P=0.00）、提高學(xué)習(xí)效率（P=0.00）、改善臨床思維（P=0.00）、增強(qiáng)臨床實(shí)踐能力（P=0.02）、緩解學(xué)習(xí)壓力（P=0.00）方面的規(guī)培效果滿意度均高于對照組（P＜0.05），見表3。

表3 兩組規(guī)培醫(yī)師對規(guī)培效果滿意度的比較[n（%）]Table 3 Comparison of satisfaction of two groups of regular training physicians with the effect of regular training[n（%）]

3 討論

3.1 三維重建技術(shù)在胸心外科臨床教學(xué)中鮮有應(yīng)用

三維重建技術(shù)（Three-Dimensional Reconstruction Technology）指利用X線、CT、MRI等醫(yī)學(xué)影像技術(shù)獲取人體組織器官數(shù)據(jù)，通過平面斷層圖像構(gòu)建三維容積模型[7]。即根據(jù)斷面圖像二維輪廓矢量化數(shù)據(jù)線圖，在計算機(jī)輔助下重新構(gòu)建組織、器官和病灶等靶區(qū)域三維結(jié)構(gòu)模型，可360°展示組織、器官的大體形態(tài)和結(jié)構(gòu)層次，分析目標(biāo)區(qū)域與周圍組織的解剖關(guān)系和組織結(jié)構(gòu)。目前，臨床上已廣泛利用三維重建技術(shù)精準(zhǔn)定位手術(shù)部位，制定合理手術(shù)方案，選擇最佳手術(shù)途徑，模擬手術(shù)操作，設(shè)計手術(shù)過程，提高手術(shù)成功率[8]。已有研究表明，三維重建技術(shù)可與人工智能（AI，Artificial Intelligence）技術(shù)相結(jié)合，根據(jù)三維重建后的病灶形態(tài)特征、像素變化、強(qiáng)化程度，對三維重建肺結(jié)節(jié)進(jìn)行良、惡性的定性判定，提高了臨床診斷的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。三維重建技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用[9]，成為醫(yī)學(xué)影像發(fā)展中一次新的飛躍。但其在胸心外科規(guī)范化培訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用卻鮮有報道，因此，本研究組將三維重建技術(shù)與胸心外科常見肺惡性腫瘤、先天性心臟病、冠心病、主動脈大血管疾病等基礎(chǔ)知識和相關(guān)專業(yè)技能相結(jié)合，協(xié)助規(guī)培醫(yī)師深入理解和掌握包括胸部CT、冠脈造影等胸心外科相關(guān)影像資料的判讀，幫助規(guī)培醫(yī)師分析和評估病情、決定治療策略等。

3.2 三維重建技術(shù)可提高教學(xué)質(zhì)量，為臨床醫(yī)師教育提供充分保障

胸心外科涉及心臟、大血管、肺血管、支氣管等，解剖、病理、生理知識較多，如冠狀動脈的走向及支配區(qū)域，主動脈夾層涉及的范圍及相關(guān)并發(fā)癥，肺血管、支氣管和肺結(jié)節(jié)位置等，對于僅在本科室輪轉(zhuǎn)的規(guī)培醫(yī)師和臨床教學(xué)都提出嚴(yán)格要求。本研究組立足自身前期研究基礎(chǔ)，優(yōu)化教學(xué)方案，以肺、心臟、大血管等影像學(xué)圖像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了三維模型重建，為規(guī)培醫(yī)師提供準(zhǔn)確、直觀的三維重建圖像，通過三維重建模型可自主學(xué)習(xí)和操作，可進(jìn)行課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)，可反復(fù)學(xué)習(xí)胸心外科基礎(chǔ)理論知識中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，真實(shí)體會組織解剖位置、關(guān)系和變異等情況，提高教學(xué)質(zhì)量。另外，三維重建軟件還配置了如解剖學(xué)測量、圖像配準(zhǔn)、手術(shù)規(guī)劃、定制化模板設(shè)計以及有限元分析等功能模塊[10]，不僅可以重建解剖組織結(jié)構(gòu)，360°展示組織、器官的大體形態(tài)和結(jié)構(gòu)層次，還可模擬真實(shí)的病情，為技能培訓(xùn)提供了真實(shí)的“演練場”，以進(jìn)一步提高規(guī)范化培訓(xùn)的質(zhì)量，并推而廣之，將三維重建技術(shù)與規(guī)范化培訓(xùn)有機(jī)結(jié)合，提高三維重建技術(shù)在規(guī)范化培訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用價值。

3.3 三維重建技術(shù)可增加學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)效果，為臨床醫(yī)師的理論和實(shí)踐奠定堅實(shí)基礎(chǔ)

本研究發(fā)現(xiàn)，兩組對激發(fā)學(xué)習(xí)興趣（P=0.00）、提高學(xué)習(xí)效率（P=0.00）方面的規(guī)培效果滿意度差別具有統(tǒng)計學(xué)意義。傳統(tǒng)的教育模式以教師為主導(dǎo)，以板書、模型、圖片為教學(xué)手段，規(guī)培醫(yī)師被動學(xué)習(xí)或?qū)嵺`，難以完全掌握相關(guān)內(nèi)容。三維重建模型不僅可以進(jìn)行任意旋轉(zhuǎn)、平移、縮放、測量，局部放大或透明化，顯示或隱藏目標(biāo)區(qū)域，針對不同目標(biāo)區(qū)域標(biāo)記顏色加以區(qū)分，而且在二維橫斷面圖像中可實(shí)施三維模型的定位和分割，其定位精準(zhǔn)，操作簡單、靈活，可提高學(xué)習(xí)參與度和學(xué)習(xí)效率。同時，三維重建技術(shù)可與3D打印技術(shù)、3D全息投影、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，VR）聯(lián)合應(yīng)用，通過3D技術(shù)進(jìn)行分層打印，利用計算機(jī)生成模擬手術(shù)，提供更加全面、深刻的直觀體驗(yàn)[11]；與全息投影聯(lián)用或通過佩戴VR頭盔、借助VR手柄，可調(diào)節(jié)任意角度、大??；通過透明化、顏色標(biāo)記與顯示和隱藏，實(shí)現(xiàn)了全方位觀察分析組織器官解剖結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)模型三維空間中的可視化和人機(jī)交互[12-13]，最大限度地調(diào)動規(guī)培醫(yī)師的學(xué)習(xí)參與度，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。

3.4 掌握三維重建技術(shù)，促進(jìn)規(guī)培醫(yī)師向臨床醫(yī)師的轉(zhuǎn)型

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，兩組對改善臨床思維（P=0.00）、增強(qiáng)臨床實(shí)踐能力（P=0.02）、緩解學(xué)習(xí)壓力（P=0.00）方面的規(guī)培效果滿意度差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，實(shí)驗(yàn)組的滿意度更高。說明通過三維重建技術(shù)，可以幫助規(guī)培醫(yī)師多層次、多角度審視和判斷病情，正確把握手術(shù)適應(yīng)證，協(xié)助規(guī)培醫(yī)師更容易地掌握胸心外科核心診療技術(shù)，對規(guī)培醫(yī)師培養(yǎng)具有重要的協(xié)助作用。

4 結(jié)語

三維重建技術(shù)能夠全方位展現(xiàn)胸部各臟器解剖關(guān)系和組織結(jié)構(gòu)，促進(jìn)規(guī)培醫(yī)師充分理解胸部器官組織關(guān)系，協(xié)助規(guī)培醫(yī)師精準(zhǔn)定位病灶和模擬現(xiàn)實(shí)疾病的發(fā)展，提高規(guī)培醫(yī)師對于臨床相關(guān)影像圖像的理解，有利于提高教學(xué)質(zhì)量、學(xué)習(xí)參與度與學(xué)習(xí)效率，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，有利于規(guī)培醫(yī)師掌握臨床核心能力，且有利于規(guī)培醫(yī)師多層次、多角度審視和判斷病情發(fā)展，為住院醫(yī)師的規(guī)培化培訓(xùn)開辟了一個全新的教育方式和教學(xué)方法。