三維重建技術(shù)在肝臟和膽道系統(tǒng)影像學(xué)PBL教學(xué)中的應(yīng)用

解學(xué)乾，陳海曦，劉愛(ài)群，李征宇，周志國(guó)，何之彥（上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院，上海200080）

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三維重建技術(shù)在肝臟和膽道系統(tǒng)影像學(xué)PBL教學(xué)中的應(yīng)用

解學(xué)乾，陳海曦，劉愛(ài)群，李征宇，周志國(guó)，何之彥*
（上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院，上海200080）

摘要：肝臟和膽道系統(tǒng)的疾病在臨床中較為常見(jiàn)，也是醫(yī)學(xué)影像學(xué)的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容之一，其解剖和病理知識(shí)較復(fù)雜，既往的教學(xué)方法以課堂講授為主，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)有一定難度。我們嘗試采用PBL教學(xué)方法，使用醫(yī)學(xué)圖像處理工作站，實(shí)現(xiàn)立體、動(dòng)態(tài)演示肝膽影像解剖及肝膽疾病放射學(xué)征象，反映肝膽疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的影像學(xué)表現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：肝膽系統(tǒng)；醫(yī)學(xué)影像學(xué)；三維重建；PBL教學(xué)

醫(yī)學(xué)影像學(xué)是借助影像成像技術(shù)研究人體器官解剖及病變，進(jìn)而揭示疾病發(fā)生和發(fā)展的學(xué)科，所用的影像設(shè)備主要包括CT、MRI等。醫(yī)學(xué)影像學(xué)的學(xué)習(xí)是一個(gè)系統(tǒng)性過(guò)程，需要在熟悉解剖的基礎(chǔ)上綜合病理、臨床、技術(shù)等綜合知識(shí)。醫(yī)學(xué)影像學(xué)不僅要求醫(yī)學(xué)生有扎實(shí)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)，還要求其具有很強(qiáng)的邏輯思維。對(duì)于本科生來(lái)說(shuō)，需要在短期內(nèi)掌握醫(yī)學(xué)影像學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)習(xí)難度較大，僅僅應(yīng)用傳統(tǒng)教學(xué)模式很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的。

在傳統(tǒng)的LBL（Lecture-Based Learning）的基礎(chǔ)上，新型教學(xué)模式得到了發(fā)展。PBL（Problem-Based Learning）是一種基于問(wèn)題式的教學(xué)方法，其實(shí)質(zhì)是以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)模式［1］。這個(gè)教學(xué)模式更加貼近臨床實(shí)踐，更加注重解決臨床問(wèn)題。

肝臟和膽道系統(tǒng)的一些疾病在臨床中較為常見(jiàn)，也是醫(yī)學(xué)影像學(xué)的重要內(nèi)容，迫切需要新的教學(xué)模式來(lái)提高教學(xué)效果。既往文獻(xiàn)中未見(jiàn)到使用三維重建技術(shù)并采用PBL模式進(jìn)行教學(xué)的報(bào)道，本文將對(duì)此內(nèi)容進(jìn)行探討。

1　肝臟和膽道系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像學(xué)

對(duì)肝臟和膽道系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像學(xué)學(xué)習(xí)始于影像解剖，肝臟的形態(tài)、分段、血供和毗鄰關(guān)系是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，膽道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和毗鄰關(guān)系也是學(xué)生需要重點(diǎn)掌握的內(nèi)容。肝膽系統(tǒng)的常見(jiàn)病包括腫瘤、感染、結(jié)石、寄生蟲(chóng)病、先天性畸形等，這些疾病的診斷和治療一直是臨床所面臨的棘手課題［2-3］。近年來(lái)，CT、MRI的廣泛應(yīng)用使很多肝膽系統(tǒng)疾病能夠得到及時(shí)診斷，這就要求臨床醫(yī)學(xué)生對(duì)肝膽系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像學(xué)有一定的了解。

1.1三維重建技術(shù)

三維重建是指對(duì)三維物體建立適合計(jì)算機(jī)表示和處理的數(shù)學(xué)模型，是在計(jì)算機(jī)環(huán)境下對(duì)其進(jìn)行處理、操作和分析的關(guān)鍵技術(shù)。在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域中，三維重建常用于把傳統(tǒng)的斷面圖像轉(zhuǎn)化為三維圖像，形象、直觀、動(dòng)態(tài)地顯示人體的解剖和病理結(jié)構(gòu)［4］。三維重建是多排螺旋CT應(yīng)用的最大優(yōu)點(diǎn)之一，也是影像工作從橫斷面到多層面乃至立體的重要飛躍，大幅度地提高了醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1.2三維重建技術(shù)的臨床應(yīng)用

三維重建技術(shù)在臨床中有著重要的應(yīng)用價(jià)值。在肝臟和膽道疾病的診治中，很多文獻(xiàn)報(bào)道了三維重建的重大價(jià)值。比如，陳軍等［5］發(fā)現(xiàn)CT三維重建對(duì)膽管癌的分型較傳統(tǒng)CT、MRI更準(zhǔn)確；謝教文等［6］發(fā)現(xiàn)CT三維重建技術(shù)對(duì)肝膽管結(jié)石的成因分析及手術(shù)方式的選擇具有良好的應(yīng)用價(jià)值；歐洲的NELSON腫瘤篩查研究直接基于三維重建技術(shù)，提高了篩查準(zhǔn)確性［7］。三維重建技術(shù)以新的整體視角為臨床醫(yī)學(xué)開(kāi)辟了新的思路。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的廣泛應(yīng)用，醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)掌握三維重建技術(shù)能使學(xué)習(xí)更有效。

2　PBL教學(xué)流程

PBL教學(xué)法的核心在于提出問(wèn)題—提出假設(shè)—查閱資料—論證假設(shè)—教師總結(jié)。通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)的查閱與總結(jié)，使其注意到平時(shí)無(wú)法涉及的知識(shí)重點(diǎn)，從而獲得更深刻的記憶。我們的PBL教學(xué)主要分為以下幾個(gè)步驟。

2.1教案撰寫(xiě)

首先依據(jù)醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)大綱中要求掌握的知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)參考PBL教案編寫(xiě)資料來(lái)編寫(xiě)肝臟和膽道系統(tǒng)常見(jiàn)疾病教案。編寫(xiě)的過(guò)程有資深影像醫(yī)師專家組參與，根據(jù)臨床中的實(shí)際病例提出問(wèn)題，例如：“右上腹疼痛患者前來(lái)就診，CT發(fā)現(xiàn)膽總管擴(kuò)張，應(yīng)該進(jìn)行怎樣的處理？”并為問(wèn)題設(shè)置開(kāi)放式討論條目，旨在循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考分析。

2.2第一堂課：提出問(wèn)題

在第一堂課中，將編寫(xiě)的肝臟和膽道系統(tǒng)病例及問(wèn)題在課堂上發(fā)放給學(xué)生。將學(xué)生每3～5名分為一組，組織學(xué)生以小組為單位進(jìn)行病例分析，討論教師提出的問(wèn)題，并針對(duì)病例提出自己的問(wèn)題?；颊叩挠跋駥W(xué)資料包括多種設(shè)備的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)于PACS系統(tǒng)。對(duì)影像學(xué)資料的瀏覽在圖像處理工作站（GE Advanced Workstation 4．6）上完成，使用該工作站的三維重建軟件觀察CT或MRI圖像。通過(guò)小組討論得出初步假設(shè)，并記錄無(wú)法解答的問(wèn)題，以便課后查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，從而解決問(wèn)題。

2.3第二堂課：解決問(wèn)題

學(xué)生小組通過(guò)書(shū)籍、文獻(xiàn)獲取新知識(shí)，對(duì)目標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行重新分析，從而解決問(wèn)題。學(xué)生在這節(jié)課重新對(duì)原始圖像進(jìn)行三維重建，獲取更貼近臨床的信息，以回答提出的問(wèn)題。如果新的知識(shí)點(diǎn)不能解決之前的問(wèn)題，應(yīng)確定新的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

2.4師生互動(dòng)

教師在討論過(guò)程中需要及時(shí)關(guān)注每位學(xué)生的情況，對(duì)偏離教學(xué)目標(biāo)的討論及問(wèn)題應(yīng)當(dāng)及時(shí)引回。教師應(yīng)當(dāng)肯定學(xué)生的探索與討論精神，尤其應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生使用圖像處理工作站觀察影像學(xué)資料，加深學(xué)生對(duì)解剖和醫(yī)學(xué)影像學(xué)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)對(duì)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)加以點(diǎn)評(píng)。

2.5問(wèn)題研究展示

學(xué)習(xí)小組完成了全部任務(wù)的討論和學(xué)習(xí)后，需要進(jìn)行演示匯報(bào)。將演示匯報(bào)內(nèi)容制作成PPT，主要包括：案例問(wèn)題及解決方案、參考資料及來(lái)源、學(xué)習(xí)體會(huì)等，目的是檢驗(yàn)學(xué)生的文獻(xiàn)檢索能力，培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)展示學(xué)習(xí)成果及語(yǔ)言表達(dá)的能力。

3　討論

傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)模式是采用LBL模式，以教師講授各種疾病的影像特征為主線，同時(shí)涉及疾病的病因、病理及臨床表現(xiàn)，最后在實(shí)踐課上為學(xué)生演示教學(xué)病例，這個(gè)過(guò)程實(shí)際是全程灌輸教學(xué)，學(xué)生處于被動(dòng)接受地位，且全程由教師主導(dǎo)，學(xué)生往往感到內(nèi)容枯燥，缺乏學(xué)習(xí)興趣。而PBL教學(xué)模式有其獨(dú)特的靈活性，調(diào)動(dòng)了學(xué)生主動(dòng)求知的積極性。醫(yī)學(xué)影像學(xué)的特點(diǎn)適合采用PBL教學(xué)模式，其系統(tǒng)性需要在熟悉解剖的基礎(chǔ)上綜合病理、臨床、技術(shù)等知識(shí)。LBL模式的系統(tǒng)性講述經(jīng)常使課堂枯燥而乏味，由學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)求知?jiǎng)t彌補(bǔ)了LBL教學(xué)模式的不足。在課堂上使用三維影像處理技術(shù)，更增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

醫(yī)學(xué)影像學(xué)中采用PBL教學(xué)，以臨床資料及影像圖片為先導(dǎo)，根據(jù)臨床資料提出相關(guān)問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)查找資料來(lái)解決問(wèn)題，學(xué)習(xí)的興趣及積極性明顯提高。在學(xué)生帶著問(wèn)題查找資料的過(guò)程中，可以使其對(duì)疾病的相關(guān)病理、解剖、影像表現(xiàn)及鑒別診斷有一個(gè)全面的了解及認(rèn)識(shí)，使其對(duì)知識(shí)的掌握也更加系統(tǒng)。對(duì)于無(wú)法當(dāng)時(shí)解決的問(wèn)題，教師鼓勵(lì)學(xué)生查詢相關(guān)的文獻(xiàn)，了解后再在圖像處理工作站上進(jìn)行復(fù)習(xí)，使知識(shí)記憶更加牢固。不足之處主要表現(xiàn)在學(xué)生實(shí)習(xí)期較短，在鑒別診斷及分析能力方面還有待進(jìn)一步提高，這可能與本科學(xué)生處于起步階段，臨床經(jīng)驗(yàn)相對(duì)缺乏有關(guān)。

綜上所述，在肝臟和膽道系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)中，基于PBL教學(xué)方法，使用醫(yī)學(xué)圖像處理工作站中的三維重建技術(shù)，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生全面系統(tǒng)地掌握知識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

［1］張麗雪，許紅，胡紅云，等．PBL在影像課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探討［J］．淮海醫(yī)學(xué)，2015（3）：305-306．

［2］陳壯，周小兵，周章福．解剖教學(xué)中肝內(nèi)管道可視化的應(yīng)用［J］．解剖學(xué)研究，2013（6）：473-475．

［3］屈淑平，張旭光，趙騰，等．可視化肝臟虛擬解剖教學(xué)與常規(guī)教學(xué)方法的對(duì)比分析［J］．解放軍醫(yī)院管理雜志，2013（7）：674-676．

［4］高俊剛，馬紅霞，馬麗雅，等．三種軟件構(gòu)建可視化人體計(jì)算機(jī)輔助模型比較［J］．實(shí)用放射學(xué)雜志，2013（2）：2036-2038．

［5］陳軍，錢葉本．CT三維重建在肝門(mén)部膽管癌診療中的價(jià)值［J］．肝膽外科雜志，2015（3）：37-40．

［6］謝教文，方馳華，潘家輝，等．CT三維重建對(duì)肝膽管結(jié)石成因分析及手術(shù)抉擇的應(yīng)用價(jià)值研究［J］．湘南學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（14）：4-8．

［7］Xie X，Heuvelmans M A，Van Ooijen P M，et al．A practical approach to radiological evaluation of CT lung cancer screening examinations［J］．Cancer Imaging，2013（13）：391-399．

（*通訊作者：何之彥）■

基金項(xiàng)目：上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院教學(xué)研究項(xiàng)目；國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（81471662）

中圖分類號(hào)：G424．1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-1246（2016）08-0054-02