降建新，凌 薇，劉瑞紅，王小林，魯 峻，高廣忠，顧愛芹

（泰州市人民醫(yī)院，江蘇 泰州 225300）

神經(jīng)外科教學(xué)是外科學(xué)教學(xué)中非常重要的一部分，具有專業(yè)性強、知識點多、理論抽象、解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點[1]，這些特點在很大程度上影響著神經(jīng)外科教學(xué)的效果，理論教學(xué)和實踐教學(xué)都是教學(xué)中的難點。3D-Slicer軟件是由麻省理工和哈佛大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的一款開源、免費和可擴展的醫(yī)學(xué)圖像處理和可視化的醫(yī)學(xué)圖像處理和分析應(yīng)用平臺，開發(fā)3D-Slice的最初設(shè)想是用于神經(jīng)外科手術(shù)引導(dǎo)治療、可視化和分析的系統(tǒng)，但是經(jīng)過十幾年的發(fā)展，3D-Slice已經(jīng)成為一個不僅能夠適用于各種臨床和臨床前的研究應(yīng)用，還能夠用于非醫(yī)療圖像分析的綜合平臺。本研究將3DSlicer軟件應(yīng)用于神經(jīng)外科教學(xué)過程中，構(gòu)建以病例為基礎(chǔ)，按亞?？萍膊∵M(jìn)行分類的神經(jīng)外科疾病案例庫，將原有的解剖學(xué)、影像學(xué)與可視化的重建圖像相結(jié)合，讓學(xué)生將復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)與影像學(xué)、疾病通過可視化的模型結(jié)合起來學(xué)習(xí)，并且通過身臨其境的學(xué)習(xí)各種解剖知識和疾病的案例資料來鞏固解剖學(xué)知識和理解治療方案，進(jìn)一步提高臨床思維能力[2]。

1 對象和方法

1.1 研究對象選取2020年1月～2021年6月在神經(jīng)外科參加規(guī)范培養(yǎng)的104名學(xué)員作為研究對象，研究學(xué)員的納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡21～25歲；（2）學(xué)歷為在讀非神經(jīng)外科專業(yè)研究生；（3）所有學(xué)員均無神經(jīng)外科的臨床實踐經(jīng)驗，進(jìn)入本研究的所有成員均完成了知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）身體不適及溝通不良；（2）無故曠課，出勤率＜90%。剔除標(biāo)準(zhǔn)：問卷回收數(shù)據(jù)不完整者。實驗組和對照組成員在性別、年齡、基礎(chǔ)成績等方面相似，其差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義。

1.2 研究方法本實驗根據(jù)輪轉(zhuǎn)病區(qū)的不同隨機分為實驗和對照組，實驗組成員50名，對照組成員54名。兩組成員除了3D-Slicer軟件的應(yīng)用以外均接受相同的培訓(xùn)課程。（1）對照組教學(xué)。對照組采用傳統(tǒng)教學(xué)方式即利用掛圖、影像及頭顱模型等教具，以理論教學(xué)結(jié)合病例分析的方法進(jìn)行顱腦解剖、顱腦疾病診斷和手術(shù)方式的講解，在教學(xué)中我們對疾病均按照顱腦外傷、血管性疾病、功能性疾病、腫瘤性疾病的分類進(jìn)行疾病的講解。（2）實驗組教學(xué)。實驗組教學(xué)同樣以理論教學(xué)結(jié)合病例分析的方法進(jìn)行顱腦解剖、顱腦疾病診斷和手術(shù)方式的講解，在教學(xué)中我們按照顱腦外傷、血管性疾病、功能性疾病、腫瘤性疾病的分類利用3D-Slicer軟件對原始的影像學(xué)數(shù)據(jù)處理構(gòu)建各種疾病的模型，將病理性結(jié)構(gòu)、周圍相關(guān)結(jié)構(gòu)分層構(gòu)建，并進(jìn)行神經(jīng)外科疾病的術(shù)前分析和規(guī)劃。該教學(xué)方式以疾病為基礎(chǔ)，以學(xué)員為中心，在構(gòu)建模型的過程中將相關(guān)解剖知識、治療方案、影像學(xué)圖像同步對照學(xué)習(xí)。以三叉神經(jīng)痛微血管減壓術(shù)為例，利用3D-Slicer軟件重建血管、三叉神經(jīng)、面聽神經(jīng)、腦干等重要結(jié)構(gòu)，顯示責(zé)任血管與三叉神經(jīng)、腦干之間的關(guān)系，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行術(shù)前手術(shù)方案的規(guī)劃以及手術(shù)步驟的學(xué)習(xí)和講解。

1.3 實施效果評價

1.3.1 出科考核 所有規(guī)培人員出科時均進(jìn)行出科考核，考核包括理論考核和實踐考核兩個部分。理論考核主要以神經(jīng)系統(tǒng)解剖、影像學(xué)診斷為主，題型主要有選擇題及案例分析題，選擇題20題，每題1分，案例分析2題，每題15分，共50分。實踐技能考核主要以神經(jīng)外科常見疾病的診斷、治療方案及手術(shù)方案制定為主。實驗組和對照組均實施理論及操作考核，總分100分。

1.3.2 問卷調(diào)查 在參照相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，我們課題組設(shè)計了調(diào)查問卷，對兩組學(xué)員進(jìn)行教學(xué)效果的調(diào)查分析。問卷包括教學(xué)模式的合理性、教學(xué)方式的靈活性、對專業(yè)的興趣、對知識點的理解程度、學(xué)習(xí)效率、對定位診斷的認(rèn)識、手術(shù)方式及過程的理解等7個方面，每項評分為5～1分，分為非常同意、同意、基本同意、不同意、非常不同意5個等級。問卷在出科考核后現(xiàn)場發(fā)放，學(xué)員匿名填寫后回收，本次共發(fā)放了問卷110分，剔除數(shù)據(jù)不完整的問卷，實際有效為104，問卷調(diào)查回收有效率為94.55%。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析使用SPSS 20.0軟件對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計量資料采用（xˉ±s），組間用獨立樣本t檢驗，計數(shù)資料用%表示，用x2檢驗，α=0.05，分析有差異，P＜0.05，有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組學(xué)員年齡、入組前一般資料的比較實驗組和對照組學(xué)員在年齡、入組基礎(chǔ)成績、性別等方面差異無統(tǒng)計學(xué)意義，詳見表1，表2。

表1 神經(jīng)外科規(guī)范化培養(yǎng)學(xué)員年齡、入組基礎(chǔ)成績分析(分，x±s)

表2 實驗組和對照組性別差異分析（n）

2.2 兩組學(xué)員出科成績比較對實驗組和對照組學(xué)員在理論考核及實踐考核方面進(jìn)行T檢驗，P＜0.05，其差異有統(tǒng)計學(xué)差異，具體結(jié)果詳見表3。

表3 神經(jīng)外科規(guī)范化培養(yǎng)學(xué)員出科成績比較(分，x±s)

2.3 學(xué)員問卷調(diào)查結(jié)果問卷調(diào)查的結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計學(xué)分析顯示，將3D-Slicer軟件應(yīng)用于神經(jīng)外科教學(xué)過程中，教學(xué)模式的合理性、教學(xué)方式的靈活性、對專業(yè)的興趣、對知識點的理解程度、學(xué)習(xí)效率、對定位診斷的認(rèn)識、對手術(shù)方式及過程的理解等各個方面的評價結(jié)果顯示均優(yōu)于對照組，其差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義。具體結(jié)果見表4。

表4 實驗組與對照組對不同結(jié)果的影響比較(分，x±s)

3 討論

3.1 神經(jīng)外科教學(xué)中存在的問題神經(jīng)外科教學(xué)是外科學(xué)教學(xué)中的難點，在實踐中存在很多的不足和問題。首先，神經(jīng)系統(tǒng)的解剖復(fù)雜，內(nèi)容繁多，概念抽象，教學(xué)過程中學(xué)生容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒；其次，神經(jīng)外科的教學(xué)內(nèi)容復(fù)雜，教學(xué)過程中學(xué)員容易產(chǎn)生畏難逃避思想；第三，部分學(xué)生認(rèn)為，神經(jīng)外科是小科室，理解難度大、考試內(nèi)容少，學(xué)生的重視程度不夠；第四，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容單一、形式枯燥，即便是多媒體時代，形式和內(nèi)容上也沒有根本性改變；第五，神經(jīng)外科實踐中，患者的查體、技能的操作都比較復(fù)雜，練習(xí)的機會有限。上述這些原因都影響著神經(jīng)外科整體教學(xué)的效果，從系統(tǒng)解剖學(xué)、生理學(xué)的神經(jīng)傳導(dǎo)通路、局部解剖學(xué)、外科學(xué)最后到臨床實踐，神經(jīng)外科教學(xué)的這些特點都始終存在，并產(chǎn)生持續(xù)性的影響。我們在神經(jīng)外科的教學(xué)中一直探索如何讓神經(jīng)外科的教學(xué)從抽象、難懂的困境中走出來，建立一種直觀的、立體的、可視的教學(xué)方式，提高神經(jīng)外科教學(xué)的效果[3]。

3.2 3D-Slicer軟件應(yīng)用于神經(jīng)外科教學(xué)有助于學(xué)員對神經(jīng)系統(tǒng)解剖的掌握神經(jīng)系統(tǒng)的解剖是解剖學(xué)的難點，將3D-Slicer軟件應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)解剖的教學(xué)中，我們可以利用正常人的影像學(xué)資料建立顱腦系統(tǒng)的正常結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，將三維重建的立體模型與傳統(tǒng)影像學(xué)資料的橫斷面、矢狀面、冠狀面圖像同步顯示，實現(xiàn)二維圖像向三維圖像的轉(zhuǎn)換并進(jìn)行同步顯示，讓學(xué)員更全面地掌握解剖結(jié)構(gòu)，并將解剖結(jié)構(gòu)與影像資料相對應(yīng)[4]。研究結(jié)果顯示學(xué)員對神經(jīng)系統(tǒng)的解剖能更好的掌握和理解。鞍區(qū)占位通過顱骨薄層掃描重建、頸內(nèi)動脈重建了解蝶竇內(nèi)各種分隔情況，在術(shù)中能更好確定鞍底磨除鞍底時注意避開頸內(nèi)動脈，降低手術(shù)風(fēng)險。

3.3 3D-Slicer軟件應(yīng)用于神經(jīng)外科教學(xué)有助于學(xué)員對相關(guān)疾病的理解以及對手術(shù)相關(guān)內(nèi)容的掌握神經(jīng)系統(tǒng)解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各結(jié)構(gòu)之間毗鄰關(guān)系密切，個體之間存在很大的差異，在外科方案的制定中，強調(diào)個體化的手術(shù)方案，這些都增加了規(guī)培學(xué)員在神經(jīng)外科學(xué)習(xí)的難度。傳統(tǒng)教學(xué)活動中，學(xué)員只能通過老師的講解進(jìn)行逐步的積累，掌握的效率非常低。在將3D-Slicer軟件應(yīng)用于神經(jīng)外科教學(xué)實踐后，我們根據(jù)神經(jīng)外科亞?？品诸惤⒘孙B腦創(chuàng)傷、腦血管疾病、腫瘤性疾病、功能性疾病四類疾病的模型數(shù)據(jù)庫，在針對一種疾病的講解中，可以用具體的實例將病例資料、影像學(xué)資料、手術(shù)視頻、構(gòu)建的疾病模型有機結(jié)合起來進(jìn)行講解，并根據(jù)個體病例的特點，進(jìn)行術(shù)前的規(guī)劃和手術(shù)方案的制定，后續(xù)可以在具體的手術(shù)過程中或者使用手術(shù)錄像來進(jìn)行進(jìn)一步的教學(xué)，加深對手術(shù)相關(guān)部位解剖的理解，提高疾病的掌握程度和臨床的思維能力[5]。研究結(jié)果表明本方法的使用有助于學(xué)員對相關(guān)疾病的理解和對手術(shù)內(nèi)容的掌握。

3.4 3D-Slicer軟件應(yīng)用于神經(jīng)外科教學(xué)有助于提高規(guī)培學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣由于神經(jīng)外科教學(xué)內(nèi)容自身的特點，很多學(xué)員在學(xué)習(xí)中對該專業(yè)興趣不足，認(rèn)為該部分內(nèi)容太復(fù)雜，同時自己也不從事該專業(yè)，沒有興趣也沒必要花大量時間和精力去學(xué)習(xí)。通過術(shù)前三維重建和手術(shù)模擬可讓術(shù)者更清楚了解術(shù)區(qū)的解剖關(guān)系，在術(shù)前談話中利用重建像向病人更好解釋手術(shù)方案及風(fēng)險。同時制定各種應(yīng)急預(yù)案，3D-Slicer軟件應(yīng)用于神經(jīng)外科教學(xué)后既往抽象難懂的知識現(xiàn)在躍然紙上，能夠立體地對相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多角度觀察，激發(fā)了規(guī)培學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)習(xí)變得更加生動和形象，加深對手術(shù)定位診斷的認(rèn)識、對手術(shù)方式及過程的理解等。同時教學(xué)中實現(xiàn)了教學(xué)互動，變灌輸式教育為病例引導(dǎo)型教育，提高了教學(xué)的效率。

3.5 3D-Slicer軟件是提高神經(jīng)外科教學(xué)能力的重要工具神經(jīng)外科教學(xué)能力的提升依賴于臨床醫(yī)生的自身素質(zhì)，但工欲善其事必先利其器，3DSlicer軟件因其獨特的功能完善了教學(xué)模式，從結(jié)果顯示，與對照組相比，實驗組教學(xué)模式的合理性評分高達(dá)3.72分，同時教學(xué)中實現(xiàn)了將3D模型構(gòu)建與臨床實際案例相結(jié)合，從根本上改變了傳統(tǒng)的教學(xué)手段，學(xué)員可通過軟件不斷加強理論學(xué)習(xí)，將課本知識點與臨床實際患者模型對比學(xué)習(xí)，形成了基于3D-Slicer軟件的神經(jīng)外科學(xué)臨床教學(xué)方式，學(xué)員滿意度較高。而且在實際手術(shù)中亦可按照術(shù)前計劃對一些淺表腫瘤將重建后虛擬圖像導(dǎo)入手機并通過軟件將導(dǎo)入圖像與病人頭部相應(yīng)解剖位置及標(biāo)記位置融合，或者通過Ipad內(nèi)軟件結(jié)合投影儀將虛擬圖片疊加到病人頭部；達(dá)到簡易增強現(xiàn)實效果以增加手術(shù)精確度。3D-Slicer軟件可在官網(wǎng)免費下載并有相應(yīng)教程，對國內(nèi)大部分臨床神經(jīng)外科帶教老師來說，掌握3D-Slicer軟件并運用于手術(shù)操作能有效提高手術(shù)成功率，是一種可行的手術(shù)輔助和教學(xué)的重要工具。

4 結(jié)論

綜上所述，將3D-Slicer軟件應(yīng)用于神經(jīng)外科教學(xué)實踐中，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)的病例資料、影像學(xué)資料、手術(shù)錄像資料與重建的模型資料在教學(xué)中的融合，可以激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)員對相關(guān)解剖學(xué)知識的理解和掌握，提高臨床思維能力及對疾病處理的能力，是一種積極、有效的教學(xué)手段和方法。但在實踐還有很多的不足，如數(shù)據(jù)庫內(nèi)的病例資料還比較少。該方法的實施需要帶教老師有一定的圖像處理能力并且需要花費大量的精力進(jìn)行數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)備和處理，同時對硬設(shè)備提出更高的要求。后續(xù)我們主要將進(jìn)一步完善相關(guān)疾病典型病例的收集讓病例數(shù)據(jù)庫更加完善和豐富，同時建立標(biāo)準(zhǔn)化的教學(xué)流程，讓其在教學(xué)中發(fā)揮更大的作用。