3D手术录像在神经外科手术教学中的应用探讨

谢万福，高 珂

西安交通大学医学部第一附属医院神经外科， 西安 710061

3D手术录像在神经外科手术教学中的应用探讨

谢万福，高 珂

西安交通大学医学部第一附属医院神经外科， 西安 710061

目的 探讨将3D神经导航技术与神经外科手术录像结合，并应用于神经外科手术教学中的优势。方法 将3D神经导航技术与复杂难懂的神经外科手术教学相结合，选取48名学生作为实验组，50名学生作为对照组，进行了对比性实验教学：实验组观看3D手术录像，对照组以传统手术录像模式进行手术教学；对两组学生进行教学效果的考核和教学满意度的调查。结果 加入3D神经导航技术后，在新的教学模式下学生对手术录像的理解情况明显优于旧模式的教学，且差异有统计学意义(P=0.009)。结论 将3D神经导航技术与神经外科手术教学相结合的模式，能够使手术变得直观、易懂，激发了学生的学习兴趣，为手术教学模式提供了新的思路。

神经外科；3D手术录像；手术教学

对于当代神经外科医生的培养，观看显微手术录像是必不可少的学习过程[1]。通过手术录像的学习，可以使学生学习到合理的手术入路，娴熟的手术技巧，成熟的手术思维，等。但在实际学习过程中，由于颅内解剖关系的复杂性以及较为欠缺手术经验，实习医师甚至年轻的住院医师在学习观看手术录像时经常会感到“晕头转向”，从而放弃枯燥的学习[2-4]。这也成为神经外科医师成长缓慢的原因之一。这是因为传统手术录像是二维画面，观看者感受不到明确的方向和景深[5]。因此，我们课题组针对这一学习难题，开阔思路，大胆创新，将手术录像与3D神经导航相结合，使观看者不但有平面的认知，还有立体的感受，使初学者厘清思路，增加了学习的兴趣，达到事半功倍的效果。

1 方法与对象

1.1 对象

该课题组于2014年1月—12月，在西安交通大学医学部第一附属医院神经外科随机选取48名实习的硕士研究生作为实验组，进行3D手术录像的学习；同时，选取50名实习硕士研究生作为对照组，接受传统的手术教学录像学习。所有研究对象均为首次接触神经外科手术录像，对两组学生的教学内容一致。

1.2 手术录像制备方法

1.2.1 手术前准备 使用Medtronic神经导航系统(StealthStation S7TM)，采用光或电磁定位技术。手术前一天，于患者头部粘贴6～10个皮肤定位坐标，并行头颅MRI平扫+增强(3.0T)，水平连续无间断扫描，扫描层厚为2 mm，数据刻盘(图1A)。手术当天，影像资料通过磁光盘输入神经导航系统。

手术患者麻醉满意后，用头架固定。在头架上安装导航适配器(尽量牢靠以防术中松动产生误差)，并注意适配器与术野距离不要太远，且保证角度合适，否则将影响导航系统的camera在术中捕获适配器和导航探针发出的信号。安装适配器无误后，在导航仪上选择进入注册界面。选择softtouch进行注册，注册成功后选择鼻尖、内眦或眉心等处确认导航准确度(图1C)。

图1 3D神经导航结合手术录像示意图

1.2.2 术中导航及手术录像的制备 在确认导航准确无误后，在导航探针的指引下，确认病灶投影至头皮上的部位，依据该位置选择合适的手术切口。切口的选择应满足充分暴露病灶，尽量避开中线，并且不影响美观为宜。打开硬膜后，应用导航探针确定肿瘤位置和距离，设计切开皮层的位置，避开重要功能区及大血管。在寻找和切除肿瘤的过程中，可以多次使用神经导航系统，来判断肿瘤位置和残余大小。一些肉眼或纤维镜下不易区分的肿瘤边界，通过神经系统导航可以准确地判断。

打开硬膜同时，显微镜就位，开始转为镜下手术操作，并以手术者视野同步摄像。手术过程中注意调整录像区域视野大小、亮度、焦距，等，以保证手术录像的清晰度。

1.2.3 术后数据导出 手术完毕后，神经导航系统(StealthStation S7TM)将患者3D颅脑定位数据拷贝至Medtronic专用光盘，手术录像可直接连接移动硬盘，随后将二者数据传入教学电脑主机。需要注意的是，由于手术录像内容较为冗长，完整录像一般有2～3 h，需经剪辑、压缩至1 h左右，使其重点更为突出，学习更加便捷。

1.3 教学方法

1.3.1 3D神经外科手术录像教学 实验组的48名学生采用3D手术录像的学习方式，在这一部分的学习过程中，除了以往能够观看到的手术步骤外，更重要的是我们加入了3D神经导航数据。这样一来，学生在观看录像的同时，随时可以从神经导航数据中准确定位到手术区域(图 1B，D)，并且可以在3D模型上任意转动，达到360°无死角的了解、认清术区周围的重要解剖结构，以手术者的思路去观摩手术过程，更容易掌握手术要领，牢记手术步骤。

1.3.2 传统手术录像教学 对照组的50名学生观看了传统的手术录像，其手术内容与实验组完全一致，但形式上没有结合3D神经导航技术，仍是传统的平面录像。

1.4 教学效果评价

教学效果的评价分“客观考试”和“主观评价”两部分：第一部分以出科考试的形式，对所有研究对象进行考核，内容主要围绕手术操作提问。例如：观看手术录像时，如何判断术野方向；手术过程中是否清楚肿瘤位置；如何判断肿瘤范围或肿瘤边界；如何保护重要脑功能区；是否了解手术止血技巧；如何判断止血是否完善；等。满分100分。根据得分情况，可以分为3个等级，0～59分(不合格)，为没有理解手术过程，存在很多疑问；60～79分(合格)，基本看懂手术过程，但仍有部分疑问；80～100分(优秀)，为完全理解手术过程，基本掌握手术要点。第二部分以调查问卷的形式，了解学生是否对手术录像产生兴趣，对手术过程理解程度如何，对教学的满意程度如何等，每一部分设置10道问题，分值0～10分，0分则认为学生对手术毫无兴趣，对该次手术录像的教学很不满意；10分则认为学生对神经外科手术具有浓厚的兴趣，通过该次教学收获很大。实验组(48人)与对照组(50人)全体学生进行了“出科考试”和“问卷调查”的教学评价反馈。

1.5 统计学方法

2 研究结果

2.1 出科考试成绩比较

实验组和对照组分别进行了3D手术录像和传统手术录像的教学，分析各自“出科考试”的成绩后(如表1所示)，实验组得分(79.6±8.3)，而对照组得分仅为(65.3±5.5)，经两组之间t检验分析得P=0.009，说明两组学生出科成绩的差异有统计学意义。

表1 实验组与对照组出科考试结果

将所有学生的成绩分为不合格、合格、优秀3个等级，分别观察两组学生成绩的分布情况(如表2所示)，实验组中有54.2%的学生获得了及格，29.2%的学生达到了优秀；而在对照组中不合格的人数比例最大，占到42.0%；并且通过秩和检验分析P=0.028，说明两组学生成绩的差异有统计学意义。

表2 实验组与对照组出科成绩分布情况

2.2 问卷调查结果

实验组48名学生与对照组50名学生分别观看手术录像后，按照自己的主观感受，完成了问卷调查(如表3所示)。实验组中学生对手术的感兴趣程度，手术内容的理解程度，以及对该教学的满意程度均较对照组高。经t检验后发现，各组P值均小于0.05，差异具有统计学意义。经过对两组学生调查问卷的分析，可以看到学生对两种不同手术录像的反馈情况截然不同，因此，可以看出将3D神经导航技术与手术录像结合的教学模式，可以让学生对神经外科手术产生浓厚的兴趣，并且提高了学生对手术录像的理解程度，使学生对该次手术录像教学更加满意。

表3 实验组与对照组问卷调查情况

3 讨论与展望

神经外科的手术技术难度大，操作复杂，不易掌握。而手术录像的学习又是重要的学习途径[6-8]。而传统的手术录像枯燥乏味，晦涩难懂。

经过几个月实验性教学，我们可以肯定的是将3D神经导航系统与手术录像相结合进行教学，与传统手术录像教学相比有着非常大的优势：3D技术的应用，从很大程度上吸引了学生参与的兴趣。传统模式的手术教学，如浏览课件、观看视频，等，学生都是处于被动接受的地位，这样很容易产生疲劳感、厌倦感，丧失学习兴趣。而将3D神经导航技术与手术教学结合后，提供给学生强大的实时交互。学生在观看录像时，如果对手术视野内的解剖结构感到疑惑，随时可以暂停手术，并从神经导航数据中准确定位到目前手术的区域，在3D模型上找到有疑惑的位置，全方位地观察和理解术区周围的重要解剖结构，学习和掌握手术者的操作思路，学会如何保护颅内重要的功能区域，给患者带来最小的损伤。学生可以自我掌控学习的进程与顺序，甚至可以脱离教师的指导，在三维仿真模型与手术录像之间相互转化，游刃有余的掌握手术步骤及其精髓。通过实时交互，学生不是被动地接受，而是主动地参与。

同时，针对两种教学模式我们进行了“出科考试”和“问卷调查”的教学评价。首先，对比了实验组和对照组的“出科考试”成绩，非常客观地反映出了两组学生对神经外科手术录像的掌握情况，实验组明显优于对照组。与传统教学模式相比，通过3D手术教学，有83.4%的学生达到了合格水平(60分以上)；而在传统手术教学模式下，约42.0%的学生没有合格(60分以下)，基本没有看懂手术过程，根本无法达到掌握手术操作技能的目的。这说明我们将手术录像与3D导航技术结合后，成功提高了手术教学的效率。其次，通过对两组学生“问卷调查”的分析，我们看到无论是兴趣程度、理解程度还是满意程度，实验组都明显优于对照组。因此，我们可以看出，新的3D导航技术的加入，不但提高了学生的学习兴趣，而且使晦涩难懂的手术录像变得简单直观，使学生更容易掌握手术录像中的内容。

随着科学技术的不断发展，3D神经导航技术在神经外科的手术中逐渐普及，该课题组也大胆创新，将该技术有机地融入到神经外科手术录像教学中，制备成3D手术录像供学生教师学习交流，从而使手术教学更生动、更易懂，达到事半功倍的效果。综上所述，该技术的实施和发展将成为手术教学，尤其是神经外科手术录像教学的发展方向。

[1]王硕.三维手术录像技术提高脑血管病手术教学效果[J].中国卒中杂志,2014(5):457-458

[2]俞文隆,王斐,陆凯,等.手术录像示教在胆道外科临床教学中的实践和方法改进[J].继续医学教育,2011(Z1):60-62

[3]王林辉,杨波,王志向,等.应用录像分析法自身对照展示后腹腔镜肾癌根治术的手术技巧及难点[J].第二军医大学学报,2010(5):533-536

[4]沈雷,冯玉宽.自制手术录像在局部解剖学实验教学改革的运用[J].中国高等医学教育,2015(1):94,139

[5]梁林梅,罗智慧,赵建民.大学教师网络教学现状调查研究—以南京高校为对象[J].开放教育研究,2013(1):74-84

[6]黄德群.基于高校网络教学平台的混合学习模式应用研究[J].远程教育杂志,2013(3):64-70

[7]张伟远.网络教学发展模式的理论构建与应用[J].现代远程教育研究,2013(1):7-14,23

[8]韩锡斌,葛文双,周潜,等.MOOC平台与典型网络教学平台的比较研究[J].中国电化教育,2014(1):61-68

Application of 3D surgery video in neurosurgical operation teaching

XieWanfu,GaoKe

DepartmentofNeurosurgery,theFirstAffiliatedHospitalofXi'anJiaotongUniversityHealthScienceCenter,Xi'an710061,China

Objective To explore the combination of 3D neural navigation technology with neurosurgical operation video and the advantages of them applied in neurosurgical operation teaching.Methods We combined 3D neural navigation technology with complicated neurosurgical operation teaching. We assigned 48 students to the experimental group who watched 3D operation video and 50 students to the control group who

the traditional operation model of surgery teaching. Then we investigated the assessment of teaching outcomes and satisfaction of teaching in the two groups.Results With the introduction of 3D neural navigation technology in the new teaching mode, the students had a better understanding of operation video, with a significant difference (P=0.009).Conclusion The teaching mode of 3D neural navigation technology combined with neurosurgical operation teaching can make operation demonstration clear and easy to understand, and motivate students' interest in learning, thus opening up a new way of thinking for surgical teaching model.

neurosurgery; 3D operation video; operation teaching

2015-05-29

谢万福(1967-)，男，西安人，博士，副主任医师，主要研究方向：脑血管疾病的诊治。

G434

A

1004-5287(2015)05-0553-03

：10.13566/j.cnki.cmet.cn61-1317/g4.201505023