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基于薄层CT的三维重建技术在胸外科教学中的应用

2021-05-05 265 上传者：管理员

摘要：目的：探索基于薄层CT的三维重建技术在胸外科教学的应用效果。方法：选取2019年6月—2020年6月哈尔滨医科大学第一临床医学院临床本科专业实习生60名，在征得学生知情同意的情况下，将其随机分为试验组和对照组，每组各30名。对照组实施常规带教方法，实验组增加三维重建技术辅助教学方法。采用教学效果问卷调查与教学内容测试考核对比两种教学模式的应用效果。结果：试验组学生在对教学方式的认可度，提高学习兴趣的满意度，对疾病及相关解剖知识的理解程度，临床思维及操作技能理解程度，临床沟通能力评分方面均高于对照组（P<0.0001），同时，试验组的临床理论考核成绩，临床实践考核成绩及总成绩均高于对照组（P<0.0001）。结论：对胸外科教学实施三维重建辅助教学模式的教学效果满意。

关键词：
三维重建
临床本科
胸外科
薄层CT
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胸外科作为临床外科重要科室之一，其教学工作占据着十分重要作用。在医学生基础学习以及胸外科专科医师成长过程中，均起到重要意义[1,2]。以往临床实习多采用系统解剖学、局部解剖学，影像学资料学习等以横断位为主的二维图像为常用教学手段，学生需运用这些二维图像于大脑中形成三维立体影像，方可理解具体解剖学特点、疾病大小、疾病位置、疾病病变程度，以及其与邻近组织关系等，这对刚接触临床的学生来说难度较高，导致总体带教效果不理想[3]。三维重建技术很好的解决了这个难题。基于薄层CT的三维重建技术通过对医学影像资料的三维重建，可以更加清晰的展现胸部的轮廓结构、空间位置以及和周围器官的毗邻。基于此，本研究探索了三维重建技术在胸外科教学的应用。

1、资料与方法

1.1一般资料

选取2019年6月—2020年6月在哈尔滨医科大学第一临床医学院胸外科实习的60名临床医学专业本科生为教学对象，在征得学生知情同意的情况下，将其随机分为试验组和对照组，每组各30名。对照组中，男17例，女13例；年龄20～24岁，平均（22.18±0.35）岁。实验组中，男19例，女11例；年龄20～24岁，平均（22.20±0.50）岁。两组学生在性别、年龄方面的差异不具有统计学意义（P>0.05）。

1.2方法

两组学生临床实习中的授课教师和教学内容相同。两组均选取肺部肿瘤典型病例进行教学。对照组采用我校以往传统的多媒体教学模式。实验组增加三维重建教学方法，具体如下：（1）三维重建。选择自愿参与且配合此次研究工作的患者，行胸部薄层增强CT扫描，并将扫描数据导出，应用mimics软件Version21.0（比利时Materialise公司））进行扫描数据处理，行三维重建。（2）病例学习。组织本组学生参与病例学习，包括询问病史、书写病案记录等，并进行讨论交流病例情况；组织本组学生进行阅读胸部CT等影像学结果，并进行分析患者胸部解剖结构及肿瘤位置情况等，以学习掌握有效阅片技巧，并作出病情初步判断。（3）分析三维重建图。给予实验组学生展示三维重建效果，并进行详细分析肺部结构、肿瘤情况，进行比较两次结果分析情况，以明确具体差异；同时，带教老师应强化学生指导，并耐心传授具体的阅片分析技巧。（4）结合三维重建影像确定治疗方案。学生结合三维重建影像的阅读及分析结果，以提取静脉图像、动脉图像、支气管图像，明确具体各支气管结构情况，以及明确肺叶解剖、分析肿瘤和肺段、血管之间关系，同时结合患者的具体情况以确定适合手术入路，制定科学性、可行性、针对性临床治疗方案。

1.3效果评估

采用教学效果问卷调查与教学内容测试考核对比两种教学模式的应用效果。调查问卷主要内容包括：（1）教学方式的认可度；（2）提高学习兴趣的满意度；（3）对疾病及相关解剖知识的理解程度；（4）临床思维及操作技能理解程度；（5）临床沟通能力。每项20分，总计100分，由学生进行自主打分。

测试考核包括临床理论考核和临床实践考核。临床理论考核包括相关疾病的临床表现、影像学检查及手术方式等；临床实践考核包括影像阅片、初步手术方案及病例分析。理论考核采用传统试卷笔试方法；临床实践考核由教师根据学生现场实践给出成绩。临床理论考核和临床实践考核各50分，总计100分，测试考核试题均从题库中随机抽取。

1.4统计学方法

处理数据经SPSS20.0统计学软件，计量资料以（±s）差表示，数据对比采用独立样本t检验。计数资料以例（%）表示，数据对比采用χ2检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

2.1实验组和对照组调查问卷结果

三维重建组学生在教学方式的认可度、提高学习兴趣的满意度、对疾病及相关解剖知识的理解程度、临床思维及操作技能理解程度、临床沟通能力的评分均高于对照教学组（见表1），差异有统计学意义（P<0.0001），见表1。

2.2实验组和对照组考核成绩结果

实验组的临床理论考核成绩、临床实践考核成绩及总成绩均显著高于对照组，P<0.0001，见表2。

3、讨论

临床实习是学生将基础理论与临床实践相融合的重要阶段，是医学生走出校园、走进社会的必经之路。学生通过临床实习，进一步巩固和加深对基础理论知识的理解，同时，将基础理论知识与临床实践紧密结合，不断提高分析问题和解决问题的临床综合能力[4,5]。

胸外科临床实习是外科教学的重要组成部分。胸外科具有较强专业性，而且其临床专业知识点较多，涉及身体多个系统，解剖结构复杂等特点，因而在专业知识及技能上，临床医学生掌握起来十分困难[6]。医学生在理论学习阶段学习的解剖学知识主要通过系统解剖学，局部解剖学的文字图谱描述及人体标本两种途径，教材内容均为横断面的二维解剖为主，与临床上要求的三维解剖相差甚远。而人体标本不但数量有限，而且同一标本被反复多次使用，精细的解剖结构不清晰或毁损，导致学生无法准确辨认。因此，现有的教学手段使学生的解剖学基础相对薄弱。学生在临床实习阶段，胸部X线，胸部CT等影像学资料在胸外科的教学中十分重要。学生需要通过影像学资料阅片，对病变进行定位，判断与周围正常组织结构的毗邻关系，进而制定手术方案（包括手术入路及手术方式的制定）。传统的影像学资料均为二维横断面图像，如何将影像学资料在脑海里抽象成为直观的三维立体解剖结构，进而指导临床诊疗，对于本身对复杂的胸部解剖知识就掌握欠佳的医学生来说难度之大可想而知，这导致很多医学生在学习过程中丧失学习兴趣，以至于临床课程的学习会变得相对吃力，也导致教师的教学难度相应增加，教师的教学效果和学生的掌握程度往往未能达到预期要求。针对此情况，如何提高胸外科教学效果十分重要[3]。

表12种教学法的教学效果问卷调查情况

表22种教学法的教学内容考核情况

随着计算机技术的进步，计算机图像技术不断发展，三维重建技术在教学及科研中得到了广泛应用。三维重建是指在计算机操作下对三维物体进行处理分析所建立的计算机数学模型[7]。医学图像的三维重建是指借助计算机图像处理技术，将断层扫描后生成的二维图像数据重建成人体组织器官的三维立体模型，进而可从不同角度观察病灶并对其进行诊断[8]。三维重建技术作为一种教学方式，其在临床多个科室如骨科、肝脏外科、血管外科、神经外科、心脏外科、泌尿外科等的应用已逐步成熟[9,10,11,12,13,14]。三重建教学方法使以往传统教学模式（如纸质资源教学模式、多媒体课件教学模式等）被打破，使教学内容更立体化呈现，使教学重点、教学难点以更直观、更形象的动态演示呈现，不但明显增加教学趣味性、教学互动性以及教学参与性，还能够使整体教学效果得到明显提升[14]。

通过三维重建资料与胸部薄层CT进行交互印证，使学生在短时间内提高阅片能力，直观的认识胸部的解剖结构[15]；同时通过指导学生亲自参与三维重建过程，增加学生的临床参与感，并应用三维重建资料进行术前规划，精确确认病变解剖位置，精准判定手术切缘，设计手术入路，同时可在三维重建资料上进行预手术，确认术中需要离断的解剖结构，实现术中精准导航[16,17,18,19]；结合术中录像的回放与三维重建解剖结构比对，有助于学生更好的建立胸腔内器官的空间立体概念，促进学生对胸腔内解剖结构的掌握，特别是一些常见的解剖结构的变异[20,21]，提高学生的学习兴趣，让学生更好地学习胸外科疾病诊疗过程中的知识点，特别是手术过程，了解手术流程，掌握手术技巧，培养临床思维，加深对诊疗过程的认知。在此基础上，学生能够更好的与患者进行交流沟通，从而提高学生的临床综合能力。

分析本次结果，实验组学生在教学方式的认可度、提高学习兴趣的满意度、对疾病及相关解剖知识的理解程度、临床思维及操作技能理解程度、临床沟通能力的评分均高于对照组，差异有统计学意义（P<0.0001）；实验组临床理论考核成绩、临床实践考核成绩以及总成绩均更高于对照组（P<0.0001），由此说明，三维重建教学方法在胸外科临床实践课程中的教学应用效果更高，可明显提高学生的临床综合素质，值得进一步应用推广。

参考文献：

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