3D成像系统在住培医师肝脏Couinaud分段学习中的应用

卢乐 尚皓 石夏荔 范萌 刘炳利 陆宏伟 张国妤

肝脏是人体最大的实质脏器，形态极不规整，结构极其复杂，进出肝脏的肝动脉、门静脉、胆道和肝静脉等脉管异常复杂，犬牙交错，变化多端，识别这些细微结构及变异，是进行肝脏手术及教学的重点和难点[1]。众所周知，肝脏Couinaud 分段法是目前国际公认的肝脏分段方法，法国学者Couinaud[2]以逆时针顺序将肝脏分为8 段：尾状叶（S Ⅰ）、左外叶（S Ⅱ和S Ⅲ）、左内叶（S Ⅳ，分为S Ⅳa 和S Ⅳb）、右前叶（S Ⅴ和S Ⅷ）和右后叶（S Ⅵ和S Ⅶ），涉及肝动脉、门静脉、肝静脉及胆道。识别肝脏分段是肝脏外科的基础，无论在学术交流、临床实践还是教学活动中均具有无可替代的重要意义。肝脏信息获取多基于超声、计算机断层扫描（computed tomography，CT）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）等检查，住院医师规范化培训（简称住培）医师经过本科实习阶段培训，对这些检查具有一定认知，但仅把二维图像进行个体化抽象为三维图像，存在较大个体差异，加上肝脏病变的干扰，与事实存在巨大偏差，导致住培医师对肝脏分段缺乏清晰概念[3]。近年来兴起的肝脏三维重建成像系统（threedimensional visualization imaging system，3D）能立体显示肝脏解剖细节，直观地观察肝脏Couinaud 分段，克服主观偏差，更好地理解肝脏解剖，为肝脏外科精准治疗提供必要前提[4-5]。因此，本研究采用3D 成像系统开展住培医师学习肝脏Couinaud 分段的教学，以期进一步提升住培医师对肝脏解剖及肝脏分段的认知，提升教学效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020 年7 月—2022 年6 月在西安交通大学第二附属医院普通外科进行培训的住培医师60 名作为研究对象。纳入标准：（1）在西安交通大学第二附属医院进行注册学习的住培学员；（2）取得本科学士学位并经历过本科阶段的外科实习；（3）自愿参加本课题研究。排除标准：（1）未取得学士学位的学员；（2）长期参加普外科临床工作的学员；（3）无论什么原因，中途退出者。最终60 名住培医师纳入研究，8 名不符合条件，4 名因健康原因退出研究，其中包括26 名基层医院或社会学员，西安交通大学第二附属医院23 名的硕士研究生及11 名低年资住院医师。将住培医师随机分为试验组1（先阅读CT 或MRI 二维图像后阅读三维图像，n=20）、试验组2（先阅读三维图像后阅读二维图像，n=20）、对照组（仅阅读二维图像，n=20）。三组学员的年龄[试验组1 为22.1～31.9 岁，平均（24.10±0.91）岁；试验组2 为22.0～32.7 岁，平均（24.15±0.93）岁；对照组为23.2～30.5 岁，平均（24.20±0.89）岁]、性别（试验组1 为男11 名，女9 名；试验组2 为男10 名，女10 名；对照组为男10名，女10名）]差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。试验组1、试验组2 和对照组均由相同的3名高年资主治医师教学。所用CT 或MRI 影像信息，均采用西安交通大学第二附属医院肝脏病变患者，经影像科副主任医师确认，符合教学要求。所有住培医师均签署知情同意书，知情本研究内容并同意参与。

1.2 方法

选取2020 年7 月—2022 年6 月就诊于西安交通大学第二附属医院的10 例肝脏手术患者：1 例肝左外叶肿瘤行腹腔镜左外叶切除术，2 例肝左叶肿瘤行开腹或腹腔镜左半肝切除术，2 例肝中叶肿瘤行腹腔镜肝中叶切除术，1 例肝包虫病患者，病变位于肝右叶累及肝左内叶行开腹右三肝切除术，2 例肝右叶肿瘤行开腹右半肝切除术，2 例肝右后叶肿瘤行腹腔镜右后叶切除术。10 例患者均具有术前完整资料和高质量完整的3D 成像信息，部分具有术中手术视频。来源于西安交通大学第二附属医院影像科（128 排薄层增强CT 扫描，层厚5 mm）的CT 数据导入3D 成像系统（北京精诊科技的TrueSight术前规划系统）进行脉管及肝脏病变的3D重建，并在3D 模型中重点进行Couinaud 分段显示。

对照组采用阅读CT 二维图像联合术中视频进行Couinaud 分段教学。带教老师讲解肝脏解剖，尤其重点介绍Couinaud 分段，指导住培医师阅读患者的CT 影像资料，辨别肝脏病变位置、肝动脉、门静脉、肝静脉及胆道[6-9]，得出Couinaud 分段及肝脏病变所在相应肝脏分段，与术中手术视频进行验证。

试验组1 采用先阅读二维图像、后阅读三维图像结合手术视频进行Couinaud 分段教学；试验组2 采用先阅读三维图像、后阅读二维图像联合术中视频进行Couinaud 分段教学（图1）。

图1 肝脏二维、三维及术中图像Couinaud 分段教学模型

1.3 观察指标

教学结束后，带教老师随机抽取1 例患者资料对三组住培医师进行考核评分，考核项目包括：（1）Couinaud 分段；（2）肝脏病变位置；（3）肝动脉、门静脉、肝静脉和胆道描述。通过问答方式评价住培医师对Couinaud 分段的理解能力，根据住培医师的总体表现给予主观评分，分值范围为0～10 分，取三位带教老师评分的平均值为最终得分。记录每位住培医师回答所有问题所需要的时间；问卷调查，评价其对教学方法的体会及满意度。问卷调查包括评价教学方法及内容是否有新颖性，课程的难易度，教学方法是否加深了对肝脏分段的理解，是否提高了个人实践技能，对教学方法的整体满意度等[10]。

1.4 统计学处理

所有数据均采用SPSS 22.0 统计学软件进行分析，计量资料以（）表示，采用单因素方差分析。计数资料以n（%）表示，采用χ2检验。P＜0.05，差异有统计学意义。

2 结果

2.1 考核评分成绩

试验组1 或（和）试验组2 与对照组相比，下列判断正确率高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），包括：（1）肝动脉、门静脉、肝静脉、胆道及与肝脏病变关系；（2）肝脏病变定位，鉴于以往较多文献报道，本课题组相似数据未罗列；（3）Couinaud 分段中细分8段。与对照组相比，试验组1 对胆道的判断正确率，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 对照组、试验组1 和试验组2 的住培医师考核培训项目评分结果比较[名（%）]

试验组1 和试验组2 回答所有问题所需的时间[（10.80±1.94）min、（8.60±1.79）min] 少 于 对 照 组[（16.45±1.76）min]，差异有统计学意义（F=97.896，P＜0.001）。试验组1 与对照组相比，差异有统计学意义（P＜0.001）；试验组2 与对照组相比，差异有统计学意义（P＜0.001）；试验组1 与试验组2 相比，差异有统计学意义（P=0.001）。

2.2 教学质量评价和教学方法满意度

教学结束后进行问卷调查，评价住培医师对教学质量和方法的满意度，共发出问卷60 份，全部收回。与对照组相比，试验组1 和试验组2 住培医师对Couinaud分段理解度和教学新颖性差异有统计学意义（P＜0.05）。试验组1 和试验组2 住培医师对Couinaud 分段理解度的整体把握差异有统计学意义（P＜0.05）。与对照组相比，试验组1 和试验组2 对3D 教学的学习难易度和实践技能差异有统计学意义（P＜0.05）。与对照组的20%相比，试验组1 和试验组2 对教学方法满意度评价为优良的比例为75%和90%，差异有统计学意义（P＜0.001），见表2。

表2 对照组、试验组1 和试验组2 的住培医师对教学质量和教学方法的满意度比较[名（%）]

试验组1 和试验组2 对Couinaud 分段理解度[（8.15±1.42）分、（9.05±1.32）分] 高 于 对 照 组[（5.30±1.17）分]，差异有统计学意义（F=44.719，P＜0.001）。试验组1 与对照组相比，差异有统计学意义（P＜0.001）；试验组2 与对照组相比，差异有统计学意义（P＜0.001）；试验组1 与试验组2 相比，差异有统计学意义（P=0.045）。

3 讨论

近年来，随着科学技术的飞速发展，人类迎来了大数据时代，外科也进入以腹腔镜和达芬奇手术机器人为标志的微创和精准时代[9]，新时代对外科医生提出了更高的要求，也必然要求外科教学与时俱进。既往已有对肝脏影像学三维图像教学和手术规划等方面教学论文的报道，侧重于肝脏脉管的识别和手术规划等，大多数论文未涉及肝脏具体分段（如Couinaud 分段法）这一肝脏外科最基础的基本功学习[10-14]。本课题组用3D 成像系统将肝脏手术术前CT 或MRI 数据转化为可视化的三维重建信息，生成二维码，在手机上直接进行调取三维图像，以Couinaud 分段为主要切入点，直观地进行相关学习，系统地说明了肝脏分段的重要性，极大地增加了住培医师的参与感和学习兴趣，深刻理解了Couinaud 分段法理论依据及实践指导作用。

该研究采用三维重建可视化技术，虽然两试验组完成了以Couinaud 分段为重点的教学活动，在肝动脉、门静脉、肝静脉及与肝脏病变关系优于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），但试验组1 对胆道的判断正确率与对照组相比差异无统计学意义（P＞0.05）。胆道在正常肝脏CT 上不显影，只有在胆道病变导致扩张时，CT 才能显示低密度影，在二维图像易被忽略，所以试验组1 先阅读二维图像容易产生“存在先入为主”的错觉，也就无法准确判读结果了。既往研究仅笼统提到Couinaud 分段的识别，多数为一笔带过，详述各段的报道较少[10-15]，结果均优于仅阅读二维图像的对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），说明3D 系统有助于识别每段的理解和学习。与对照的传统教学组相比，回答所有问题所需的时间也明显减少，差异有统计学意义（P＜0.05）。在每个分段中，试验组2 均优于试验组1，且试验组2 回答所有问题所需的时间也少于试验组1，差异无统计学意义（P＞0.05），说明对初学者，先阅读三维图像可以更快更容易地建立三维立体概念，并将三维立体图像还原为二维图像，加深对二维图像的理解。由于三维图像在二维图像基础上重建时，不可避免地丢失部分信息，要想充分理解局部精细信息，更需要细心阅读二维图像，做到二维图像和三维图像完美结合，达到精准的术前评估、精心的术前规划和精准的术中操作，最终造福患者[9]。建议将二维图像和三维图像反复对照阅片，尽快完成对Couinaud 分段的识别和理解。问卷调查的结果提示，试验组住培医师认为3D 图像教学的学习更容易，积极性更高，增进了实践能力，与相关研究结果一致[11，13，16-17]，其对教学的满意度更高。这说明利用3D 成像技术的教学方法能增加教学乐趣，满足更高教学目标的要求。

综上所述，采用3D 成像系统教学提高了住培医师对Couinaud 分段为基础的肝脏解剖的理解能力和实践能力，取得了比较满意的教学效果。然而，本研究仍存在一些不足，例如样本量较少，试验组未涉及手术规划和手术操作，未纳入人工智能和信息技术[9，15]等，这些教学方法和内容，需要在后续教学实践中进一步完善和研究。