多影像融合技術(shù)在肝膽外科教學中的應用研究

尤 楠，谷慧英，李 靖，鄭 璐

(陸軍軍醫(yī)大學第二附屬醫(yī)院肝膽外科，重慶 400037)

我國是肝病大國，肝臟良、惡性腫瘤的發(fā)病率居世界前列[1-2]。由于肝臟解剖復雜，肝內(nèi)各管道空間關(guān)系不單一且多變異等原因，肝切除術(shù)手術(shù)步驟煩瑣，術(shù)中出血風險高，醫(yī)生學習周期長[3]。如何縮短這一周期，用更好的方法培養(yǎng)出合格的肝膽外科醫(yī)生，是教學醫(yī)院中每位指導教師都需要思考并解決的問題。在以往的肝臟外科教學中，多采用B超、CT、磁共振等非立體的影像信息結(jié)合解剖圖譜等傳統(tǒng)教學方法來實施，學生很難快速理解肝臟立體解剖結(jié)構(gòu)[4]。如今，數(shù)字醫(yī)學技術(shù)在肝膽外科發(fā)展迅速，尤其是三維可視化及數(shù)字影像導航技術(shù)，在肝膽外科表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢和應用前景[5-8]。本課題組將三維可視化及混合現(xiàn)實(MR)技術(shù)相結(jié)合，并應用于肝膽外科教學中，取得了良好的效果，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年1月至2020年12月本院肝膽外科60名實習的臨床醫(yī)學專業(yè)學生為研究對象，分為傳統(tǒng)教學組和多影像教學組，每組30名。傳統(tǒng)教學組采用傳統(tǒng)模式教學，多影像教學組采用多影像融合技術(shù)輔助傳統(tǒng)模式教學。傳統(tǒng)教學組中男25名，女5名，年齡21～23歲，平均(22.10±0.22)歲。多影像教學組中男26名，女4名，年齡21～24歲，平均(22.80±0.48)歲。兩組基線資料比較，差異無統(tǒng)計意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2 方法

1.2.1傳統(tǒng)教學組教學方法

傳統(tǒng)教學組教學采用傳統(tǒng)模式教學，如PPT授課，觀看肝臟手術(shù)視頻等。由帶教教師以小講課形式集中進行臨床疾病講解，包括相關(guān)的癥狀、體征、診斷、鑒別診斷、治療選擇、手術(shù)原則、手術(shù)方式等。并由帶教教師帶領(lǐng)教學查房，結(jié)合具體病例進行分析，指導病史采集、體格檢查、完成病歷書寫；參與手術(shù)、圍術(shù)期管理等。

1.2.2多影像教學組教學方法

除使用傳統(tǒng)模式教學外，應用三維可視化軟件(深圳市旭東數(shù)字醫(yī)學影像技術(shù)有限公司)將患者術(shù)前64層肝動靜脈及門靜脈成像CT、磁共振等檢查完成肝臟三維模型重建，包含肝臟、肝腫瘤、肝內(nèi)血管、膽管、脾臟、骨骼、肌肉等各種組織的3D模型(圖1)，結(jié)合具體病例信息，在此基礎(chǔ)上進行病例及影像學的分析討論。對無明確手術(shù)禁忌證的患者，在軟件上對已建立的模型進行仿真手術(shù)以提前發(fā)現(xiàn)肝內(nèi)變異進而優(yōu)化手術(shù)方案。根據(jù)三維重建結(jié)果，進一步使用3DSpaceSite軟件構(gòu)建MR影像，手術(shù)時手術(shù)人員及實習學生均佩戴MR眼鏡，助手實時操作平板電腦的3DSpaceSite軟件，調(diào)整MR影像，使其與患者肝臟重疊，手術(shù)于MR導航下進行(圖2)。在手術(shù)的同時，手術(shù)人員針對術(shù)中實際情況，結(jié)合MR影像，對學生進行講解。

A：術(shù)前磁共振；B：三維模型重建。

A：開腹手術(shù)MR術(shù)中導航；B：腹腔鏡手術(shù)MR術(shù)中導航。

1.2.3評價指標

(1)基礎(chǔ)理論：包括肝膽外科相關(guān)疾病的基礎(chǔ)知識考核和臨床病例分析。(2)影像學：對術(shù)前影像學資料如CT、磁共振等進行分析，如腫瘤位置、血管走行、是否存在變異等。(3)臨床技能操作：主要考核學生對重要血管結(jié)構(gòu)的辨認及其他常見外科基本操作技能。以上3項滿分均為100分，分值越高表明學生對該方面的掌握程度越高。(4)問卷調(diào)查：教學結(jié)束時，以無記名問卷調(diào)查的形式對“教學模式是否有助于激發(fā)學習興趣、是否有助于理解肝臟解剖結(jié)構(gòu)、是否有助于理解臨床手術(shù)、對教學方法是否滿意”等信息進行采集，問卷調(diào)查中的選擇限定為“是”或“否”，最后對結(jié)果進行分析。

1.3 統(tǒng)計學處理

2 結(jié) 果

2.1 兩組成績比較

與傳統(tǒng)教學組比較，多影像教學組影像學和臨床技能操作成績更好，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表1。

表1 兩組成績比較分)

2.2 兩組問卷調(diào)查比較

與傳統(tǒng)教學組比較，多影像教學組問卷調(diào)查中認為有助于激發(fā)學習興趣、有助于理解肝臟解剖結(jié)構(gòu)、有助于理解臨床手術(shù)、對教學方法滿意的學生比例更高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表2。

表2 兩組問卷調(diào)查比較[n=30,n(%)]

3 討 論

以精確的術(shù)前影像學和功能評估、精細的手術(shù)操作為核心的精準肝切除是治療肝臟疾病的理想手術(shù)方式，而肝臟及膽道系統(tǒng)解剖結(jié)構(gòu)復雜，解剖變異多[9]。如何使年輕醫(yī)生精確定位病變，掌握肝臟解剖結(jié)構(gòu)及常見解剖變異，解析腫瘤性質(zhì)及其與肝臟脈管的空間構(gòu)向關(guān)系從而進行合理的術(shù)前規(guī)劃是肝膽外科臨床教學中的難點問題。在手術(shù)過程中，如何將術(shù)前規(guī)劃和實際手術(shù)操作相對應，對術(shù)中實際結(jié)構(gòu)做出準確判斷，進而根據(jù)術(shù)中情況決定是否擴大或縮小手術(shù)范圍，是另一個難點問題[10-11]。

既往臨床上對肝臟腫瘤的影像學教學主要依靠 B超、CT、磁共振等，但這些醫(yī)療儀器為醫(yī)生提供的主要是二維圖像信息，醫(yī)生只能憑經(jīng)驗從一系列或多幅二維圖像中估計病灶的尺寸和形狀，構(gòu)思病灶的可能位置；同時隨著圖像數(shù)據(jù)量的增加，通過觀察膠片或屏幕二維斷層圖像的傳統(tǒng)診斷方法已經(jīng)難以應對復雜病情的診斷需求[4,8]。學生也常常很難快速地想象肝臟立體結(jié)構(gòu)，進而導致學生學習積極性和主動性不高。

近幾年，數(shù)字醫(yī)學技術(shù)在肝膽胰外科的應用逐漸普及。除了肝臟3D重建，3D打印實現(xiàn)了三維可視化圖像向三維可視化物理模型的跨越式轉(zhuǎn)變[7,12]。而MR技術(shù)作為一種全息影像數(shù)字技術(shù)的新興技術(shù)，在醫(yī)療行業(yè)尚處于起步階段[13-16]。三維重建及MR技術(shù)將患者的CT、磁共振等影像學數(shù)據(jù)重新整合、計算形成3D全息模型，使病灶及病灶周圍的毗鄰關(guān)系展示更直觀[17]。因此，MR技術(shù)聯(lián)合術(shù)前影像學檢查、肝臟三維成像技術(shù)、術(shù)中B超及超聲造影技術(shù)，融合不同模態(tài)圖像信息，從而實現(xiàn)影像信息的互補和完善，可明顯提高肝膽外科醫(yī)師對肝臟解剖結(jié)構(gòu)和肝內(nèi)脈管的量化分析，并能更精準地定位切除病灶。

本研究將三維可視化及MR技術(shù)相結(jié)合，形成獨特的教學模式。這種多影像融合技術(shù)的教學模式能有效提高學生的影像學分析能力和臨床技能操作，且極大增加了醫(yī)學生的學習興趣和理解能力。術(shù)前仿真手術(shù)操作及術(shù)中的實時觀察，使得學生可以更好地將術(shù)前規(guī)劃和實際手術(shù)操作相對應，對術(shù)中實際結(jié)構(gòu)做出準確判斷，對腫瘤診療全過程的理解更直觀、更精確。

綜上所述，相較于傳統(tǒng)教學模式，多影像融合技術(shù)可拓展性強，可將部分平面醫(yī)學知識轉(zhuǎn)化為易于理解的圖形和模型。因其不受標本資源、配套處理和場地的限制，訓練成本低廉，在提升了臨床教學效果的同時，可大大節(jié)省教學資源，具有一定的推廣價值。