3D成像系統(tǒng)在住培醫(yī)師肝臟Couinaud分段學習中的應用

盧樂 尚皓 石夏荔 范萌 劉炳利 陸宏偉 張國妤

肝臟是人體最大的實質(zhì)臟器，形態(tài)極不規(guī)整，結構極其復雜，進出肝臟的肝動脈、門靜脈、膽道和肝靜脈等脈管異常復雜，犬牙交錯，變化多端，識別這些細微結構及變異，是進行肝臟手術及教學的重點和難點[1]。眾所周知，肝臟Couinaud 分段法是目前國際公認的肝臟分段方法，法國學者Couinaud[2]以逆時針順序?qū)⒏闻K分為8 段：尾狀葉（S Ⅰ）、左外葉（S Ⅱ和S Ⅲ）、左內(nèi)葉（S Ⅳ，分為S Ⅳa 和S Ⅳb）、右前葉（S Ⅴ和S Ⅷ）和右后葉（S Ⅵ和S Ⅶ），涉及肝動脈、門靜脈、肝靜脈及膽道。識別肝臟分段是肝臟外科的基礎，無論在學術交流、臨床實踐還是教學活動中均具有無可替代的重要意義。肝臟信息獲取多基于超聲、計算機斷層掃描（computed tomography，CT）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、數(shù)字減影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）等檢查，住院醫(yī)師規(guī)范化培訓（簡稱住培）醫(yī)師經(jīng)過本科實習階段培訓，對這些檢查具有一定認知，但僅把二維圖像進行個體化抽象為三維圖像，存在較大個體差異，加上肝臟病變的干擾，與事實存在巨大偏差，導致住培醫(yī)師對肝臟分段缺乏清晰概念[3]。近年來興起的肝臟三維重建成像系統(tǒng)（threedimensional visualization imaging system，3D）能立體顯示肝臟解剖細節(jié)，直觀地觀察肝臟Couinaud 分段，克服主觀偏差，更好地理解肝臟解剖，為肝臟外科精準治療提供必要前提[4-5]。因此，本研究采用3D 成像系統(tǒng)開展住培醫(yī)師學習肝臟Couinaud 分段的教學，以期進一步提升住培醫(yī)師對肝臟解剖及肝臟分段的認知，提升教學效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020 年7 月—2022 年6 月在西安交通大學第二附屬醫(yī)院普通外科進行培訓的住培醫(yī)師60 名作為研究對象。納入標準：（1）在西安交通大學第二附屬醫(yī)院進行注冊學習的住培學員；（2）取得本科學士學位并經(jīng)歷過本科階段的外科實習；（3）自愿參加本課題研究。排除標準：（1）未取得學士學位的學員；（2）長期參加普外科臨床工作的學員；（3）無論什么原因，中途退出者。最終60 名住培醫(yī)師納入研究，8 名不符合條件，4 名因健康原因退出研究，其中包括26 名基層醫(yī)院或社會學員，西安交通大學第二附屬醫(yī)院23 名的碩士研究生及11 名低年資住院醫(yī)師。將住培醫(yī)師隨機分為試驗組1（先閱讀CT 或MRI 二維圖像后閱讀三維圖像，n=20）、試驗組2（先閱讀三維圖像后閱讀二維圖像，n=20）、對照組（僅閱讀二維圖像，n=20）。三組學員的年齡[試驗組1 為22.1～31.9 歲，平均（24.10±0.91）歲；試驗組2 為22.0～32.7 歲，平均（24.15±0.93）歲；對照組為23.2～30.5 歲，平均（24.20±0.89）歲]、性別（試驗組1 為男11 名，女9 名；試驗組2 為男10 名，女10 名；對照組為男10名，女10名）]差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），具有可比性。試驗組1、試驗組2 和對照組均由相同的3名高年資主治醫(yī)師教學。所用CT 或MRI 影像信息，均采用西安交通大學第二附屬醫(yī)院肝臟病變患者，經(jīng)影像科副主任醫(yī)師確認，符合教學要求。所有住培醫(yī)師均簽署知情同意書，知情本研究內(nèi)容并同意參與。

1.2 方法

選取2020 年7 月—2022 年6 月就診于西安交通大學第二附屬醫(yī)院的10 例肝臟手術患者：1 例肝左外葉腫瘤行腹腔鏡左外葉切除術，2 例肝左葉腫瘤行開腹或腹腔鏡左半肝切除術，2 例肝中葉腫瘤行腹腔鏡肝中葉切除術，1 例肝包蟲病患者，病變位于肝右葉累及肝左內(nèi)葉行開腹右三肝切除術，2 例肝右葉腫瘤行開腹右半肝切除術，2 例肝右后葉腫瘤行腹腔鏡右后葉切除術。10 例患者均具有術前完整資料和高質(zhì)量完整的3D 成像信息，部分具有術中手術視頻。來源于西安交通大學第二附屬醫(yī)院影像科（128 排薄層增強CT 掃描，層厚5 mm）的CT 數(shù)據(jù)導入3D 成像系統(tǒng)（北京精診科技的TrueSight術前規(guī)劃系統(tǒng)）進行脈管及肝臟病變的3D重建，并在3D 模型中重點進行Couinaud 分段顯示。

對照組采用閱讀CT 二維圖像聯(lián)合術中視頻進行Couinaud 分段教學。帶教老師講解肝臟解剖，尤其重點介紹Couinaud 分段，指導住培醫(yī)師閱讀患者的CT 影像資料，辨別肝臟病變位置、肝動脈、門靜脈、肝靜脈及膽道[6-9]，得出Couinaud 分段及肝臟病變所在相應肝臟分段，與術中手術視頻進行驗證。

試驗組1 采用先閱讀二維圖像、后閱讀三維圖像結合手術視頻進行Couinaud 分段教學；試驗組2 采用先閱讀三維圖像、后閱讀二維圖像聯(lián)合術中視頻進行Couinaud 分段教學（圖1）。

圖1 肝臟二維、三維及術中圖像Couinaud 分段教學模型

1.3 觀察指標

教學結束后，帶教老師隨機抽取1 例患者資料對三組住培醫(yī)師進行考核評分，考核項目包括：（1）Couinaud 分段；（2）肝臟病變位置；（3）肝動脈、門靜脈、肝靜脈和膽道描述。通過問答方式評價住培醫(yī)師對Couinaud 分段的理解能力，根據(jù)住培醫(yī)師的總體表現(xiàn)給予主觀評分，分值范圍為0～10 分，取三位帶教老師評分的平均值為最終得分。記錄每位住培醫(yī)師回答所有問題所需要的時間；問卷調(diào)查，評價其對教學方法的體會及滿意度。問卷調(diào)查包括評價教學方法及內(nèi)容是否有新穎性，課程的難易度，教學方法是否加深了對肝臟分段的理解，是否提高了個人實踐技能，對教學方法的整體滿意度等[10]。

1.4 統(tǒng)計學處理

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 22.0 統(tǒng)計學軟件進行分析，計量資料以（）表示，采用單因素方差分析。計數(shù)資料以n（%）表示，采用χ2檢驗。P＜0.05，差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 考核評分成績

試驗組1 或（和）試驗組2 與對照組相比，下列判斷正確率高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），包括：（1）肝動脈、門靜脈、肝靜脈、膽道及與肝臟病變關系；（2）肝臟病變定位，鑒于以往較多文獻報道，本課題組相似數(shù)據(jù)未羅列；（3）Couinaud 分段中細分8段。與對照組相比，試驗組1 對膽道的判斷正確率，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 對照組、試驗組1 和試驗組2 的住培醫(yī)師考核培訓項目評分結果比較[名（%）]

試驗組1 和試驗組2 回答所有問題所需的時間[（10.80±1.94）min、（8.60±1.79）min] 少 于 對 照 組[（16.45±1.76）min]，差異有統(tǒng)計學意義（F=97.896，P＜0.001）。試驗組1 與對照組相比，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.001）；試驗組2 與對照組相比，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.001）；試驗組1 與試驗組2 相比，差異有統(tǒng)計學意義（P=0.001）。

2.2 教學質(zhì)量評價和教學方法滿意度

教學結束后進行問卷調(diào)查，評價住培醫(yī)師對教學質(zhì)量和方法的滿意度，共發(fā)出問卷60 份，全部收回。與對照組相比，試驗組1 和試驗組2 住培醫(yī)師對Couinaud分段理解度和教學新穎性差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。試驗組1 和試驗組2 住培醫(yī)師對Couinaud 分段理解度的整體把握差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。與對照組相比，試驗組1 和試驗組2 對3D 教學的學習難易度和實踐技能差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。與對照組的20%相比，試驗組1 和試驗組2 對教學方法滿意度評價為優(yōu)良的比例為75%和90%，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.001），見表2。

表2 對照組、試驗組1 和試驗組2 的住培醫(yī)師對教學質(zhì)量和教學方法的滿意度比較[名（%）]

試驗組1 和試驗組2 對Couinaud 分段理解度[（8.15±1.42）分、（9.05±1.32）分] 高 于 對 照 組[（5.30±1.17）分]，差異有統(tǒng)計學意義（F=44.719，P＜0.001）。試驗組1 與對照組相比，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.001）；試驗組2 與對照組相比，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.001）；試驗組1 與試驗組2 相比，差異有統(tǒng)計學意義（P=0.045）。

3 討論

近年來，隨著科學技術的飛速發(fā)展，人類迎來了大數(shù)據(jù)時代，外科也進入以腹腔鏡和達芬奇手術機器人為標志的微創(chuàng)和精準時代[9]，新時代對外科醫(yī)生提出了更高的要求，也必然要求外科教學與時俱進。既往已有對肝臟影像學三維圖像教學和手術規(guī)劃等方面教學論文的報道，側(cè)重于肝臟脈管的識別和手術規(guī)劃等，大多數(shù)論文未涉及肝臟具體分段（如Couinaud 分段法）這一肝臟外科最基礎的基本功學習[10-14]。本課題組用3D 成像系統(tǒng)將肝臟手術術前CT 或MRI 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可視化的三維重建信息，生成二維碼，在手機上直接進行調(diào)取三維圖像，以Couinaud 分段為主要切入點，直觀地進行相關學習，系統(tǒng)地說明了肝臟分段的重要性，極大地增加了住培醫(yī)師的參與感和學習興趣，深刻理解了Couinaud 分段法理論依據(jù)及實踐指導作用。

該研究采用三維重建可視化技術，雖然兩試驗組完成了以Couinaud 分段為重點的教學活動，在肝動脈、門靜脈、肝靜脈及與肝臟病變關系優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），但試驗組1 對膽道的判斷正確率與對照組相比差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。膽道在正常肝臟CT 上不顯影，只有在膽道病變導致擴張時，CT 才能顯示低密度影，在二維圖像易被忽略，所以試驗組1 先閱讀二維圖像容易產(chǎn)生“存在先入為主”的錯覺，也就無法準確判讀結果了。既往研究僅籠統(tǒng)提到Couinaud 分段的識別，多數(shù)為一筆帶過，詳述各段的報道較少[10-15]，結果均優(yōu)于僅閱讀二維圖像的對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），說明3D 系統(tǒng)有助于識別每段的理解和學習。與對照的傳統(tǒng)教學組相比，回答所有問題所需的時間也明顯減少，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。在每個分段中，試驗組2 均優(yōu)于試驗組1，且試驗組2 回答所有問題所需的時間也少于試驗組1，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），說明對初學者，先閱讀三維圖像可以更快更容易地建立三維立體概念，并將三維立體圖像還原為二維圖像，加深對二維圖像的理解。由于三維圖像在二維圖像基礎上重建時，不可避免地丟失部分信息，要想充分理解局部精細信息，更需要細心閱讀二維圖像，做到二維圖像和三維圖像完美結合，達到精準的術前評估、精心的術前規(guī)劃和精準的術中操作，最終造?；颊遊9]。建議將二維圖像和三維圖像反復對照閱片，盡快完成對Couinaud 分段的識別和理解。問卷調(diào)查的結果提示，試驗組住培醫(yī)師認為3D 圖像教學的學習更容易，積極性更高，增進了實踐能力，與相關研究結果一致[11，13，16-17]，其對教學的滿意度更高。這說明利用3D 成像技術的教學方法能增加教學樂趣，滿足更高教學目標的要求。

綜上所述，采用3D 成像系統(tǒng)教學提高了住培醫(yī)師對Couinaud 分段為基礎的肝臟解剖的理解能力和實踐能力，取得了比較滿意的教學效果。然而，本研究仍存在一些不足，例如樣本量較少，試驗組未涉及手術規(guī)劃和手術操作，未納入人工智能和信息技術[9，15]等，這些教學方法和內(nèi)容，需要在后續(xù)教學實踐中進一步完善和研究。