图像后处理技术在神经外科教学查房中的应用

【摘要】目的评价以问题为基础的教学法(problem-basedlearning,PBL)联合影像后处理技术在神经外科教学查房中的应用效果。方法选择神经外科典型病例,以病例为基础,以问题为导向布置课前预习内容,联合影像后处理技术在教学查房中以导向问题为主线实施教学培训,与传统教学方法相比评价教学效果。结果PBL联合影像后处理技术教学查房模式和传统讲授教学查房模式的学员理论考试成绩分别为92.53±2.17分、81.40±6.17分,临床诊疗考核成绩分别为91.10±1.97分、79.60±3.27分,P值分别为<0.001、<0.001,差异有统计学意义。接受PBL联合影像后处理技术教学模式的学员对教学方式的认可度、增加学习兴趣、利于神经科思维,P值分别为0.013、0.024、0.035。结论PBL联合影像后处理技术可有效提高教学查房效果,帮助学员提高对基础知识的理解能力,抓住神经外科疾病的关键点加速神经外科诊疗思维能力的形成。

【关键词】以问题为基础的教学法;影像后处理;神经外科;教学模式;临床教学查房

临床教学查房是神经外科学员在参与临床活动期间将课堂的理论知识与临床诊疗实践有机地结合在一起,从而形成临床诊疗思维的重要教学方式。然而,神经外科解剖知识繁多复杂,空间结构抽象,依靠传统的基础知识(lecture-basedlearning,LBL)讲授的教学方法难以使学生理解和掌握神经外科抽象的解剖知识,养成神经科临床思维。这使得传统教学模式的效率日益低下,青年医师成长缓慢。因此,探索科学、高效、可行的教学模式是现代神经外科医学教育事业亟待解决的问题。

PBL教学法以培养学生的能力为教学目标,这种方法是以学生为主体、以问题为导向、以小组讨论为主要形式、以老师作为引导者的教学方法[1]。虽然PBL能增强学员学习的主动性,但当前的解剖图谱和影像学检查仅能呈现二维空间,学员依靠传统图谱往往难以建立颅脑解剖的三维空间概念,更难以理解手术的难点要点[2]。我们应用多种开源软件如3Dslicer、CAT12、freesurfer收集颅脑CT、MRI、MRA、MRV等图像进行融合、重建等影像后处理,直观呈现颅脑的三维解剖,运用到神经外科教学查房中进行知识传授,帮助学员理解,提高了教学质量。

1资料与方法

0.1研究对象

以2018年1月-2020年9月在我科培训的学员共40人为研究对象(其中研究生10人,进修生20人,规培医生10人),进行区组随机化分组:以入科批次为区组因素,共10批,每批4人通过简单随机化的方法分为观察组和对照组两组,每组2人。观察组20人给予进行PBL联合影像后处理技术教学查房;对照组20人给予进行传统讲授教学模式查房。研究对象纳入标准:①已完成神经外科基础理论学习及神经外科见习。对神经外科常见病、多发病有一定认识;②入科理论水平及技能考试成绩均达到合格标准,能够参与临床病例的手术和围手术期管理。排除标准:①无考试、考核成绩者;②不能配合教学者。

1.2教学方法

教学查房则分别由6名讲师轮流指导。6名教师的教学经历和技术职称无差异。具体实施方法如下:传统教学方法查房为对照组,按照专培大纲要求选取合适病例,以带教教师为主体进行灌输式知识讲解及临床操作技能示教,教师提问,学生回答。观察组采用PBL联合影响后处理技术的教学模式进行教学查房,每次查房前3天由教师提供一个神经外科的典型临床病例,主要有颅脑创伤、高血压脑出血、颅脑肿瘤、脑动脉瘤等临床常见病例。紧扣临床病例围绕诊断和治疗多维度设计PBL系列教学问题。以邻近中央区的脑膜瘤为例:①按照文献[3-4]利用3Dslicer、freesurfer、CAT12软件对术前获取的影像进行融合重建,重建包括去除颅骨的脑模重建、功能束的追踪、重要血管的标记和中央沟的界定(图1)。并结合临床症状设计导向问题包括:不同部位运动支配区的分布特点?凸面脑膜瘤、窦旁脑膜瘤和镰旁脑膜瘤的鉴别要点?病变所涉及的动静脉血管?影像上中央区的判定方法?手术涉及的难点要点?教学查房前3天向学生公布病例,布置多模态影像融合重建任务,根据临床症状和体征建立临床、解剖对应网络,并推演手术操作中的关键点。②教学查房从临床问诊、查体全流程演练,在此过程中由其他同学补充、提问,教师适时指导。在示教室围绕功能区相关解剖学基础、手术入路的适应证及难点要点推演、围手术期管理等导向问题进行讨论,每个环节由一名同学主持讨论,其他同学可以提出问题并补充回答。教师主要是掌握时间和问题深度,对疑难问题进行详尽分析,最后进行归纳总结并点评学生表现。

1.3教学效果评价指标及方法

教学结束后均进行基础理论考试和临床诊疗考核,理论考试采用笔试的方法,采用百分制;临床诊疗考核采用汇报制,采用百分制。同时发放教学效果调查表,内容包括:教学查房方式的认可度、学习兴趣有无增加、相关疾病诊疗思维的养成效果。

1.4统计学方法

运用SPSS19.0统计软件对观察及记录的数据资料进行统计分析,计量资料采用x±s表示,组间均数比较采用t检验。计数资料组间分布比较,采用χ2检验。以P<0.05为差异具有统计学意义。

2结果

2.1不同教学模式理论考试和临床诊疗考核成绩的比较

经不同教学模式教学后,观察组和对照组理论考试成绩分别为92.53±2.17分、81.40±6.17分,观察组和对照组临床诊疗考核成绩分别为91.10±1.97分、79.60±3.27分,组间比较差异有统计学意义(P<0.05,表1)。

2.2不同教学模式满意度的比较

调查问卷询问内容包括对教学方式的认可度、增加学习兴趣、利于神经科思维养成3方面,χ2检验比较两组差异,P值分别为0.013、0.024、0.035,差异有统计学意义(表2)。

3讨论

教学查房是指在临床带教老师组织下,以真实病例为教授内容并行归纳总结的临床教学活动,是临床医生理论联系实际的重要载体。然而,由于神经外科解剖知识复杂抽象,三维空间感不易建立,使得在实际教学活动中学生往往存在学习兴趣不足、畏难情绪高的问题,教学效果十分有限。

影像后处理技术是利用计算机技术将多种影像源进行空间配准,将感兴趣区融合重建,可以同时呈现出感兴趣区的三维空间解剖结构及功能结构,以及毗邻关系,具有可视化、无创、可重复操作的特点[5]。影像后处理技术已广泛应用于神经外科手术计划规划中[4],国内有些单位应用神经导航影像重建于教学查房中[6-7],但是不具有普遍适用性。究其原因主要有:①带有影像后处理软件的神经导航价格昂贵,即使科室配备此类设备也仅仅应用于手术计划中,不能满足神经外科教学时长;②导航机器数量少,难以实现所有培训学员自由操作、反复揣摩学习。开源软件3Dslicer在神经外科教学也有应用[6,8-9],但3Dslicer对血管、颅骨等结构重建效果较好,对于需要剥离颅骨的脑模重建效果一般;而freesurfer和CAT12则能够很好地进行脑模重建,清晰地标记大脑功能区[10]。在教学中我们应用多种开源软件3DSlicer、freesurfer、CAT12结合的影像后处理技术与PBL教学模式结合,有下列优点:①开源软件免费,教学成本低,且不受教学场地限制;②所需载体为个人电脑,易学性强,应用壁垒低;③软件重建可重复性强,每名学员可以自由利用软件融合重建病变周围的三维解剖结构和功能结构,对照解剖图谱和文献反复印证,模拟手术步骤,有身临其境之感。正好与PBL教学法[11-12]以学生为主体,以解决问题的方式来引导学生由被动接受转变为主动学习的主旨不谋而合。

本研究结果提示,PBL联合影像后处理技术在神经外科教学查房中应用效果显著,相比传统的讲授模式,能够明显提升学生的理论考试和临床诊疗考核成绩优良率和学生对教学查房的满意度。分析其原因可能缘于PBL联合影像后处理技术具有如下的优点:①培养了学员的主观能动性。单纯的PBL教学虽然也以学生为主体,以导向问题为线索,但是由于神经外科解剖知识抽象,学员从影像上所获取的检查结果与资料、设计导向问题过程中从书本、文献中获取的解剖知识均为二维图像,可验证性较差,从而导致学习兴趣丧失。然而,联合影响后处理技术后借助三维重建则较容易地形成三维空间概念,将抽象的解剖知识可视化,调动了学生的学习主动性和能动性。②学员通过前期的影像后处理和导向问题设计对病变周围毗邻关系已建立起充分的三维空间概念,在小组讨论中通过与其他学员和老师讨论得到印证或修正。③在教学查房讨论环节每个学员必须主持讨论一个关键导向问题,这需要较高的知识储备和节奏把控能力,间接刺激了学员在查阅资料阶段的主观能动性和对导向问题的深入思考能力,提高了学员的自我表达能力和环节把控能力。④带教老师在教学过程中主要起掌控全局的作用,真正把教学查房的时间和主动权交给学生,实现以学生主体,以导向问题为线索的PBL教学模式。

PBL联合影像后处理技术的教学模式能够显著提高学员的学习能力,是“授人与渔”的教学模式,实施过程中学员的参与度极高,真正做到了以学生为主体,但是实施时要注意避免急于求成、再次回到灌输式教学的传统模式。采用PBL联合影像后处理技术模式进行教学查房能够将抽象的解剖知识可视化,充分调动学员的主观能动性,有助于提高学生的综合能力培养,适合于神经外科教学查房。

参考文献

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