三維重建技術在肝臟和膽道系統影像學PBL教學中的應用

解學乾，陳海曦，劉愛群，李征宇，周志國，何之彥（上海交通大學附屬第一人民醫院，上海200080）

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三維重建技術在肝臟和膽道系統影像學PBL教學中的應用

解學乾，陳海曦，劉愛群，李征宇，周志國，何之彥*
（上海交通大學附屬第一人民醫院，上海200080）

摘要：肝臟和膽道系統的疾病在臨床中較為常見，也是醫學影像學的重點教學內容之一，其解剖和病理知識較復雜，既往的教學方法以課堂講授為主，學生學習起來有一定難度。我們嘗試采用PBL教學方法，使用醫學圖像處理工作站，實現立體、動態演示肝膽影像解剖及肝膽疾病放射學征象，反映肝膽疾病發生發展過程中的影像學表現。

關鍵詞：肝膽系統；醫學影像學；三維重建；PBL教學

醫學影像學是借助影像成像技術研究人體器官解剖及病變，進而揭示疾病發生和發展的學科，所用的影像設備主要包括CT、MRI等。醫學影像學的學習是一個系統性過程，需要在熟悉解剖的基礎上綜合病理、臨床、技術等綜合知識。醫學影像學不僅要求醫學生有扎實的醫學基礎，還要求其具有很強的邏輯思維。對于本科生來說，需要在短期內掌握醫學影像學的基礎知識，學習難度較大，僅僅應用傳統教學模式很難達到預期的教學目的。

在傳統的LBL（Lecture-Based Learning）的基礎上，新型教學模式得到了發展。PBL（Problem-Based Learning）是一種基于問題式的教學方法，其實質是以學生為主體，以教師為主導，以問題為導向的教學模式［1］。這個教學模式更加貼近臨床實踐，更加注重解決臨床問題。

肝臟和膽道系統的一些疾病在臨床中較為常見，也是醫學影像學的重要內容，迫切需要新的教學模式來提高教學效果。既往文獻中未見到使用三維重建技術并采用PBL模式進行教學的報道，本文將對此內容進行探討。

1　肝臟和膽道系統的醫學影像學

對肝臟和膽道系統的醫學影像學學習始于影像解剖，肝臟的形態、分段、血供和毗鄰關系是學習的重點，膽道系統的結構和毗鄰關系也是學生需要重點掌握的內容。肝膽系統的常見病包括腫瘤、感染、結石、寄生蟲病、先天性畸形等，這些疾病的診斷和治療一直是臨床所面臨的棘手課題［2-3］。近年來，CT、MRI的廣泛應用使很多肝膽系統疾病能夠得到及時診斷，這就要求臨床醫學生對肝膽系統的醫學影像學有一定的了解。

1.1三維重建技術

三維重建是指對三維物體建立適合計算機表示和處理的數學模型，是在計算機環境下對其進行處理、操作和分析的關鍵技術。在醫學影像領域中，三維重建常用于把傳統的斷面圖像轉化為三維圖像，形象、直觀、動態地顯示人體的解剖和病理結構［4］。三維重建是多排螺旋CT應用的最大優點之一，也是影像工作從橫斷面到多層面乃至立體的重要飛躍，大幅度地提高了醫學影像學技術的臨床應用價值。

1.2三維重建技術的臨床應用

三維重建技術在臨床中有著重要的應用價值。在肝臟和膽道疾病的診治中，很多文獻報道了三維重建的重大價值。比如，陳軍等［5］發現CT三維重建對膽管癌的分型較傳統CT、MRI更準確；謝教文等［6］發現CT三維重建技術對肝膽管結石的成因分析及手術方式的選擇具有良好的應用價值；歐洲的NELSON腫瘤篩查研究直接基于三維重建技術，提高了篩查準確性［7］。三維重建技術以新的整體視角為臨床醫學開辟了新的思路。隨著計算機技術在醫學中的廣泛應用，醫學生學習掌握三維重建技術能使學習更有效。

2　PBL教學流程

PBL教學法的核心在于提出問題—提出假設—查閱資料—論證假設—教師總結。通過鼓勵學生進行相關文獻的查閱與總結，使其注意到平時無法涉及的知識重點，從而獲得更深刻的記憶。我們的PBL教學主要分為以下幾個步驟。

2.1教案撰寫

首先依據醫學影像學教學大綱中要求掌握的知識點，通過參考PBL教案編寫資料來編寫肝臟和膽道系統常見疾病教案。編寫的過程有資深影像醫師專家組參與，根據臨床中的實際病例提出問題，例如：“右上腹疼痛患者前來就診，CT發現膽總管擴張，應該進行怎樣的處理？”并為問題設置開放式討論條目，旨在循序漸進地引導學生進行思考分析。

2.2第一堂課：提出問題

在第一堂課中，將編寫的肝臟和膽道系統病例及問題在課堂上發放給學生。將學生每3～5名分為一組，組織學生以小組為單位進行病例分析，討論教師提出的問題，并針對病例提出自己的問題。患者的影像學資料包括多種設備的數據，存儲于PACS系統。對影像學資料的瀏覽在圖像處理工作站（GE Advanced Workstation 4．6）上完成，使用該工作站的三維重建軟件觀察CT或MRI圖像。通過小組討論得出初步假設，并記錄無法解答的問題，以便課后查閱國內外文獻，從而解決問題。

2.3第二堂課：解決問題

學生小組通過書籍、文獻獲取新知識，對目標問題進行重新分析，從而解決問題。學生在這節課重新對原始圖像進行三維重建，獲取更貼近臨床的信息，以回答提出的問題。如果新的知識點不能解決之前的問題，應確定新的學習目標。

2.4師生互動

教師在討論過程中需要及時關注每位學生的情況，對偏離教學目標的討論及問題應當及時引回。教師應當肯定學生的探索與討論精神，尤其應鼓勵學生使用圖像處理工作站觀察影像學資料，加深學生對解剖和醫學影像學的認識。同時對學生在課堂上的表現加以點評。

2.5問題研究展示

學習小組完成了全部任務的討論和學習后，需要進行演示匯報。將演示匯報內容制作成PPT，主要包括：案例問題及解決方案、參考資料及來源、學習體會等，目的是檢驗學生的文獻檢索能力，培養學生利用信息技術展示學習成果及語言表達的能力。

3　討論

傳統的醫學影像學教學模式是采用LBL模式，以教師講授各種疾病的影像特征為主線，同時涉及疾病的病因、病理及臨床表現，最后在實踐課上為學生演示教學病例，這個過程實際是全程灌輸教學，學生處于被動接受地位，且全程由教師主導，學生往往感到內容枯燥，缺乏學習興趣。而PBL教學模式有其獨特的靈活性，調動了學生主動求知的積極性。醫學影像學的特點適合采用PBL教學模式，其系統性需要在熟悉解剖的基礎上綜合病理、臨床、技術等知識。LBL模式的系統性講述經常使課堂枯燥而乏味，由學生進行主動求知則彌補了LBL教學模式的不足。在課堂上使用三維影像處理技術，更增強了學生學習的興趣。

醫學影像學中采用PBL教學，以臨床資料及影像圖片為先導，根據臨床資料提出相關問題，學生通過查找資料來解決問題，學習的興趣及積極性明顯提高。在學生帶著問題查找資料的過程中，可以使其對疾病的相關病理、解剖、影像表現及鑒別診斷有一個全面的了解及認識，使其對知識的掌握也更加系統。對于無法當時解決的問題，教師鼓勵學生查詢相關的文獻，了解后再在圖像處理工作站上進行復習，使知識記憶更加牢固。不足之處主要表現在學生實習期較短，在鑒別診斷及分析能力方面還有待進一步提高，這可能與本科學生處于起步階段，臨床經驗相對缺乏有關。

綜上所述，在肝臟和膽道系統的醫學影像學教學中，基于PBL教學方法，使用醫學圖像處理工作站中的三維重建技術，可以提高學生的學習興趣，促使學生全面系統地掌握知識。

參考文獻：

［1］張麗雪，許紅，胡紅云，等．PBL在影像課程實驗教學中的應用探討［J］．淮海醫學，2015（3）：305-306．

［2］陳壯，周小兵，周章福．解剖教學中肝內管道可視化的應用［J］．解剖學研究，2013（6）：473-475．

［3］屈淑平，張旭光，趙騰，等．可視化肝臟虛擬解剖教學與常規教學方法的對比分析［J］．解放軍醫院管理雜志，2013（7）：674-676．

［4］高俊剛，馬紅霞，馬麗雅，等．三種軟件構建可視化人體計算機輔助模型比較［J］．實用放射學雜志，2013（2）：2036-2038．

［5］陳軍，錢葉本．CT三維重建在肝門部膽管癌診療中的價值［J］．肝膽外科雜志，2015（3）：37-40．

［6］謝教文，方馳華，潘家輝，等．CT三維重建對肝膽管結石成因分析及手術抉擇的應用價值研究［J］．湘南學院學報，2012（14）：4-8．

［7］Xie X，Heuvelmans M A，Van Ooijen P M，et al．A practical approach to radiological evaluation of CT lung cancer screening examinations［J］．Cancer Imaging，2013（13）：391-399．

（*通訊作者：何之彥）■

基金項目：上海交通大學附屬第一人民醫院教學研究項目；國家自然科學基金面上項目（81471662）

中圖分類號：G424．1

文獻標識碼：B

文章編號：1671-1246（2016）08-0054-02