多模態(tài)影像融合在神經(jīng)外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)中的應(yīng)用*

張 楊，張洪燕，陳 欣，劉靜靜，薛興森，何光建，馮 華，儲(chǔ)衛(wèi)華

(陸軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科，重慶 400038)

相對(duì)于傳統(tǒng)的“師徒”式帶教培養(yǎng)方式，案例輔助導(dǎo)向教學(xué)(CBL)激發(fā)了學(xué)生對(duì)于臨床理論與技能的學(xué)習(xí)興趣，適合應(yīng)用于住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)(簡(jiǎn)稱住培)[1-2]。但面對(duì)神經(jīng)外科疾病知識(shí)體系的龐雜抽象、手術(shù)操作的逼仄精準(zhǔn)，在緊湊的學(xué)時(shí)內(nèi)，住培學(xué)員仍然難以順利轉(zhuǎn)化知識(shí)、理解掌握疾病診治方案。

多模態(tài)影像融合技術(shù)將不同成像機(jī)制下得到的多種圖像進(jìn)行疊加和空間配準(zhǔn)，克服了單一影像模式的局限性，綜合了各影像檢查的優(yōu)勢(shì)，能獲得更接近實(shí)際解剖的3D影像學(xué)信息[3-5]。多介質(zhì)3D打印在患者多模態(tài)影像融合的數(shù)字模型上，實(shí)體再現(xiàn)病變區(qū)域的某一組織結(jié)構(gòu)，提供常規(guī)影像資料難以觀察到的360°全景信息。將這兩項(xiàng)技術(shù)用于住培學(xué)員的臨床教學(xué)，可望讓學(xué)員更直觀理解病變的解剖基礎(chǔ)、致病因素與手術(shù)要點(diǎn)。在本研究中，選擇典型病例，構(gòu)建CT、磁共振(MR)等的多模態(tài)影像融合的數(shù)字模型并多介質(zhì)3D打印實(shí)體模型，用于輔助CBL法教學(xué)，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選擇2018年1月至2020年9月在本科室培訓(xùn)的46名住培學(xué)員，經(jīng)學(xué)員簽字同意，按隨機(jī)數(shù)字表法分成CBL對(duì)照組(n=23，CBL組)和多模態(tài)影像融合聯(lián)合多介質(zhì)3D打印輔助CBL試驗(yàn)組(n=23，3D組)。研究對(duì)象中男33名，女13名，平均年齡為(25.4±2.7)歲；本科學(xué)歷29名，研究生學(xué)歷17名。兩組住培醫(yī)師在年齡、性別、學(xué)歷等方面比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

1.2 方法

1.2.1教學(xué)實(shí)施

CBL組和3D組均采用趙繼宗等主編的《神經(jīng)外科學(xué)》(第4版/研究生)教材，據(jù)教學(xué)大綱內(nèi)容實(shí)施教學(xué)計(jì)劃。整個(gè)培訓(xùn)周期3個(gè)月，其中理論討論課每周1次，每次1 h，任課教師均為副高職稱的醫(yī)師。

CBL組任課教師提前準(zhǔn)備典型病例，并將病例資料、教材相關(guān)內(nèi)容及討論提綱發(fā)給每位學(xué)員，上課時(shí)按討論提綱互動(dòng)式討論教學(xué)，最后結(jié)合病例治療實(shí)際過(guò)程總結(jié)點(diǎn)評(píng)。3D組在CBL組基礎(chǔ)上，對(duì)選擇的典型病例進(jìn)行CT薄層掃描、CT血管成像、MR等多模態(tài)影像融合，采用動(dòng)態(tài)自適應(yīng)區(qū)域生長(zhǎng)的分割方法，根據(jù)腫瘤、骨質(zhì)、血管的信號(hào)值和密度值差異，分割出目標(biāo)區(qū)域的圖像,提取相應(yīng)的組織結(jié)構(gòu)，建立包含病灶、血管以及骨質(zhì)的3D數(shù)字模型，并運(yùn)用多介質(zhì)3D技術(shù)將數(shù)字模型實(shí)體化(圖1)。多模態(tài)影像融合的數(shù)字模型發(fā)給每位學(xué)員自學(xué)研究，多介質(zhì)3D實(shí)體模型用于課堂討論，其余教學(xué)方案同CBL組。

1.2.2評(píng)價(jià)方法

住培學(xué)員完成3個(gè)月的培訓(xùn)后，對(duì)兩組學(xué)員進(jìn)行專門的理論和技能考試。按照神經(jīng)外科住培考試大綱的要求內(nèi)容建立題庫(kù)，從中選取10道單項(xiàng)選擇題20分、10道填空題20分、2道問(wèn)答題30分、2道病例分析題30分組成試卷，滿分100分。臨床技能考核包括病史采集10分、神經(jīng)系統(tǒng)查體10分、腰穿10分及顱骨或椎板切開術(shù)20分，滿分50分。采用無(wú)記名問(wèn)卷對(duì)兩組學(xué)員進(jìn)行教學(xué)滿意度調(diào)查和教學(xué)效果評(píng)價(jià)。滿意度調(diào)查按照 Likert 5分量表計(jì)分：非常滿意5分、滿意4分、不確定3分、不滿意2分、非常不滿意1分；評(píng)價(jià)指標(biāo)為“知識(shí)的掌握”“激發(fā)學(xué)習(xí)興趣”“自學(xué)能力培養(yǎng)和提高”“臨床思維能力培養(yǎng)和提高”4個(gè)方面進(jìn)行打分。問(wèn)卷調(diào)查在考試后立即進(jìn)行并當(dāng)場(chǎng)回收。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

A：CT薄掃骨窗位示頸7右側(cè)椎弓根缺失、椎體部分破壞；B：CTA顯示腫瘤周邊血管情況；C：增強(qiáng)MR顯示腫瘤明顯強(qiáng)化；D：多模態(tài)影像融合重建清晰顯示腫瘤與周圍結(jié)構(gòu)關(guān)系；E：多介質(zhì)3D打印腫瘤與周圍結(jié)構(gòu)實(shí)體模型，黃色-腫瘤，白色-骨質(zhì)，紅色-動(dòng)脈，藍(lán)色-靜脈。

2 結(jié) 果

2.1 兩組學(xué)員考試成績(jī)比較

CBL組理論考試平均得分為(82.37±6.52)分，3D組平均得分為(87.99±5.34)分，兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。其中，3D組簡(jiǎn)答題、病例分析題的得分分別為(27.85±3.92)、(27.36±3.21)分，顯著高于CBL組[(25.18±3.37)、(24.31±3.81)分]，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。CBL組和3D組選擇題[(17.54±1.82)分vs.(17.86±2.03)分]、填空題[(15.34±2.16)分vs.(14.92±2.55)分]成績(jī)比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

3D組技能考核總分明顯高于CBL組[(43.69±3.78)分vs.(40.29±4.22)分]，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。3D組病史采集、顱骨/椎板切開兩項(xiàng)技能成績(jī)也好于CBL組(P<0.05)，見表1。

表1 兩組學(xué)員技能考核成績(jī)比較分)

2.2 兩組學(xué)員教學(xué)滿意度及教學(xué)效果評(píng)價(jià)

收到無(wú)記名調(diào)查問(wèn)卷兩組共46份，回收率100%，45份為有效問(wèn)卷。3D組在“激發(fā)學(xué)習(xí)興趣”“知識(shí)的理解與轉(zhuǎn)化”“臨床思維能力培養(yǎng)和提高”滿意度得分分別為(4.14±0.82)、(4.22±0.57)、(4.68±0.55)分，明顯高于CBL組[(3.73±1.07)、(3.52±0.67)、(3.94±0.64)分]，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。3D組和CBL組“自學(xué)能力培養(yǎng)和提高”滿意度得分分別為(4.08±0.71)、(4.36±0.59)分，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

3 討 論

相比于美歐住培制度百余年的發(fā)展與完善，我國(guó)于2015年才在全國(guó)范圍內(nèi)正式全面啟動(dòng)住培工作，尚處于起步階段，面臨著不少問(wèn)題和挑戰(zhàn)。這其中最突出的問(wèn)題在于如何將教育及工作經(jīng)歷背景不同的住培學(xué)員均質(zhì)化的培養(yǎng)成合格醫(yī)生。我國(guó)住培包含三類人員：有工作單位的和無(wú)工作單位的醫(yī)學(xué)院校畢業(yè)生及在讀的專業(yè)型碩士研究生。選拔主要通過(guò)各醫(yī)院的考試或各醫(yī)學(xué)院校的碩士統(tǒng)考招收合格人員。住培準(zhǔn)入條件中對(duì)執(zhí)業(yè)醫(yī)師資格證書也無(wú)硬性要求，這都使得不同住培學(xué)員的起點(diǎn)水平差異較大，給教學(xué)帶來(lái)很大難度，更需要注重教學(xué)方法的改進(jìn)[6-7]。

從教學(xué)目標(biāo)來(lái)看，住培重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)員臨床知識(shí)的轉(zhuǎn)化能力和臨床問(wèn)題的解決能力，這與CBL圍繞特定目標(biāo)設(shè)置教學(xué)措施的特點(diǎn)非常契合。在CBL法教學(xué)過(guò)程中，教師根據(jù)住培教學(xué)大綱選取典型病例，準(zhǔn)備相關(guān)臨床問(wèn)題，促使學(xué)員將理論知識(shí)與臨床實(shí)際結(jié)合,培養(yǎng)其采集、分析、歸納、決斷的能力。CBL法改變了被動(dòng)灌輸知識(shí)的教學(xué)模式，調(diào)動(dòng)了住培學(xué)員自主學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，強(qiáng)化了對(duì)于臨床知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和利用能力，促進(jìn)其自主思考以形成臨床思維能力[8-9]。在國(guó)內(nèi)推行住培數(shù)年內(nèi)，已有多篇報(bào)道證實(shí)CBL法有助于學(xué)員思路的擴(kuò)展、能力的培養(yǎng)，具有良好的教學(xué)效果[2,10-11]。

但相比其他的臨床學(xué)科，神經(jīng)外科住培教學(xué)自身的一些特點(diǎn)導(dǎo)致了CBL法教學(xué)還需進(jìn)一步改進(jìn)。(1)神經(jīng)外科基礎(chǔ)知識(shí)體系復(fù)雜、抽象。神經(jīng)外科涉及眾多的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)科目，如神經(jīng)解剖、神經(jīng)生物、病理生理等均為知識(shí)點(diǎn)多、直觀性差的難點(diǎn)學(xué)科，多數(shù)學(xué)員基礎(chǔ)沒有打牢，存在理論知識(shí)臨床轉(zhuǎn)化的困難。(2)神經(jīng)外科學(xué)在教學(xué)大綱上無(wú)論是理論課還是臨床見實(shí)習(xí)的課時(shí)安排都較少，學(xué)生難以在短時(shí)間內(nèi)掌握系統(tǒng)知識(shí)，普遍存在畏難情緒。(3)神經(jīng)外科手術(shù)難度大，圍術(shù)期致殘及致死率高。很多帶教教師顧慮到醫(yī)療安全，而不讓住培學(xué)員介入診療活動(dòng)過(guò)深。這些特點(diǎn)在住培學(xué)員身上表現(xiàn)為基礎(chǔ)知識(shí)欠缺、臨床體驗(yàn)不足及畏難情緒，導(dǎo)致在實(shí)施CBL法教學(xué)時(shí)自主學(xué)習(xí)和思考比較表淺，不能建立對(duì)病灶的全面準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)，使教學(xué)效果難以達(dá)到預(yù)期[12-13]。

為克服上述教學(xué)面臨的困難，本研究將多模態(tài)影像融合和多介質(zhì)3D打印技術(shù)用于輔助CBL法教學(xué)。影像學(xué)檢查在神經(jīng)外科疾病診斷及治療中至關(guān)重要，但由于成像機(jī)制單一，目前單模態(tài)的影像學(xué)檢查信息量都比較片面。如MR圖像優(yōu)勢(shì)在于對(duì)軟組織和神經(jīng)結(jié)構(gòu)分辨率高，但對(duì)骨質(zhì)和血管的顯示不夠清楚。而CT薄層掃描能提供高分辨率的骨結(jié)構(gòu)影像、CTA能重建清晰的血管影像，但對(duì)腫瘤等軟組織顯像通常不佳。住培學(xué)員由于知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的欠缺，難以從不同單模態(tài)影像中提取準(zhǔn)確、全面的疾病信息。多模態(tài)影像融合技術(shù)能將不同成像機(jī)制下得到的多種圖像進(jìn)行優(yōu)勢(shì)信息提取、空間配準(zhǔn)和疊加后重建，綜合了各影像檢查的優(yōu)勢(shì)，能獲得準(zhǔn)確、全面、嚴(yán)謹(jǐn)及更具細(xì)節(jié)的病灶3D影像，而多介質(zhì)3D打印技術(shù)又進(jìn)一步地將數(shù)字3D模型實(shí)體化[3-5,14]。這兩項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用，將原本復(fù)雜的病變區(qū)域組織結(jié)構(gòu)變得具體、直觀，使學(xué)員串聯(lián)起相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)、建立起對(duì)病灶的全面認(rèn)識(shí)，準(zhǔn)確理解病灶的致病因素及手術(shù)處理的要點(diǎn)、難點(diǎn)。本研究表明，無(wú)論在理論測(cè)試還是病史及手術(shù)實(shí)踐技能操作，3D組考核成績(jī)都明顯高于CBL組。問(wèn)卷調(diào)查也顯示這兩項(xiàng)技術(shù)輔助更能激發(fā)住培學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，有助于對(duì)復(fù)雜知識(shí)的理解與臨床轉(zhuǎn)化，促進(jìn)了臨床思維能力形成。

綜上所述，在神經(jīng)外科住培CBL法教學(xué)中，結(jié)合應(yīng)用多模態(tài)影像融合和多介質(zhì)3D打印技術(shù)輔助，針對(duì)性地彌補(bǔ)了學(xué)員基礎(chǔ)知識(shí)轉(zhuǎn)化和臨床實(shí)際體驗(yàn)上的不足，有效提高了對(duì)于復(fù)雜臨床疾患的理解和認(rèn)識(shí)，同時(shí)能夠激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，從而提高了培訓(xùn)效果，因此具有積極的臨床教學(xué)應(yīng)用和推廣價(jià)值。