磁共振三維重建在顱神經(jīng)血管壓迫綜合征中的教學(xué)評(píng)價(jià)

李 丹,王 淵

(西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院:1.呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科;2.醫(yī)學(xué)影像科,陜西 西安 710061)

顱神經(jīng)血管壓迫綜合征(cranial neurovascular compression syndrome, CNCS)是指橋小腦角池內(nèi)血管形態(tài)或位置異常,長期壓迫顱神經(jīng)引起脫髓鞘改變和/或軸索損傷,導(dǎo)致神經(jīng)異常放電而產(chǎn)生相應(yīng)的臨床癥狀[1]。最常見CNCS為三叉神經(jīng)痛(trigeminal neuralgia,TN)[2],其次是面肌痙攣(hemifacial spasm, HFS)[3]。作為針對(duì)病因治療的微血管減壓術(shù)(microvascular decompression, MVD)已經(jīng)成為該類疾病的首選治療方式,大多數(shù)患者術(shù)后療效滿意[4]。在手術(shù)實(shí)施過程中,準(zhǔn)確判斷責(zé)任血管的起源、數(shù)量和壓迫程度是手術(shù)成功與否的關(guān)鍵,而影像學(xué)檢查就是為了明確血管-神經(jīng)壓迫的細(xì)節(jié),為MVD術(shù)前計(jì)劃提供客觀依據(jù)[5]。以往主要通過術(shù)前磁共振顱神經(jīng)成像和血管成像評(píng)估責(zé)任血管與受累神經(jīng)之間的關(guān)系,但由于獲取的是二維圖像,缺乏立體性和直觀性,需要影像科醫(yī)師具有豐富的讀片經(jīng)驗(yàn),才能識(shí)別復(fù)雜的血管-神經(jīng)壓迫征象。對(duì)于讀片經(jīng)驗(yàn)不足的規(guī)培和進(jìn)修醫(yī)師,對(duì)責(zé)任血管判定的誤診率和漏診率均較高,這部分已成為神經(jīng)影像教學(xué)的難點(diǎn)之一。西安交大一附院影像科自2015年引入磁共振三維重建技術(shù),給CNCS患者責(zé)任血管的識(shí)別帶來極大的便利。顱神經(jīng)三維重建包括曲面重建和仿真內(nèi)窺鏡技術(shù),曲面重建可以將不同斷面的組織通過曲面重建方式完整地顯示在同一個(gè)平面上,目前該技術(shù)在血管、膽管和尿路系統(tǒng)檢查中的應(yīng)用價(jià)值已獲得認(rèn)可[6],但在顱神經(jīng)成像中應(yīng)用較少。仿真內(nèi)窺鏡是一種新型三維重建技術(shù),其主要原理是設(shè)置模擬光源,觀察不同信號(hào)強(qiáng)度交界處偏高信號(hào)區(qū)域的邊緣形態(tài),通過變換方向和角度獲取三維圖像,使成像更為清晰,層次分明,組織邊緣光滑,已廣泛應(yīng)用于支氣管和胃腸道病變的顯示[7]。仿真內(nèi)窺鏡技術(shù)的立體空間感很強(qiáng),類似于術(shù)中直視下觀察到的內(nèi)容,反映解剖結(jié)構(gòu)非常直觀和逼真[8]。本文將全面總結(jié)既往對(duì)于規(guī)培和進(jìn)修醫(yī)師的帶教經(jīng)驗(yàn),比較學(xué)生識(shí)別傳統(tǒng)影像學(xué)和三維重建圖像中血管-神經(jīng)壓迫的差異,以期提高低年資影像科醫(yī)師判斷責(zé)任血管的準(zhǔn)確率,更好地服務(wù)于臨床。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取2019年3月—2020年9月在西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院參加影像診斷學(xué)習(xí)的規(guī)培醫(yī)師和進(jìn)修醫(yī)師80人,隨機(jī)分為2組,其中實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組均為40人。所有醫(yī)師此前均未接受過血管-神經(jīng)壓迫診斷方面的學(xué)習(xí),并對(duì)本次調(diào)研活動(dòng)知情同意。

1.2 研究方法

顱神經(jīng)和顱底血管二維圖像是從磁共振掃描機(jī)直接獲取的軸位圖像,可進(jìn)行矢狀位和冠狀位重建。顱神經(jīng)和顱底血管三維圖像是以上述二維圖像為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理獲得。①曲面重建:應(yīng)用磁共振后處理工作站,選擇顱神經(jīng)成像原始數(shù)據(jù),通過多平面重建預(yù)案,選擇曲面重建按鈕,沿橋小腦角池段顱神經(jīng)走行路徑進(jìn)行逐層畫點(diǎn)(第一個(gè)和最后一個(gè)點(diǎn)最好遠(yuǎn)離神經(jīng)節(jié)),將雙側(cè)顱神經(jīng)處理到同一曲面上,并拖動(dòng)及旋轉(zhuǎn)圖像,從任意角度觀察變異血管與雙側(cè)顱神經(jīng)的解剖關(guān)系。②仿真內(nèi)窺鏡圖像:應(yīng)用磁共振后處理工作站,選擇顱神經(jīng)原始數(shù)據(jù),點(diǎn)擊左側(cè)多平面重建預(yù)案,選擇漫游模式,并選擇坐標(biāo)和視角,調(diào)節(jié)閾值即可。此處應(yīng)將觀察點(diǎn)置于腦脊液內(nèi),并略高于或低于顱神經(jīng),調(diào)節(jié)觀察方向,以便清晰顯示各個(gè)變異血管與神經(jīng)的關(guān)系。

1.3 教學(xué)實(shí)施

實(shí)驗(yàn)組醫(yī)師接受三維重建(曲面重建+仿真內(nèi)窺鏡重建)培訓(xùn),對(duì)照組醫(yī)師接受傳統(tǒng)二維圖像培訓(xùn)。兩組醫(yī)師由相同的影像科教師進(jìn)行帶教,培訓(xùn)時(shí)長相同。對(duì)照組理論培訓(xùn)采用PPT教學(xué)模式,帶教教師向規(guī)培和進(jìn)修醫(yī)生展示典型CNCS患者血管-神經(jīng)壓迫的影像學(xué)圖像;見習(xí)培訓(xùn)采用影像科PACS演示教學(xué),教師從軸位、矢狀位、冠狀位三個(gè)方向逐層展示責(zé)任血管壓迫顱神經(jīng)的細(xì)節(jié),并讓大家觀察幾例患者的影像學(xué)圖像,初步判定責(zé)任血管的來源、數(shù)量和壓迫程度。實(shí)驗(yàn)組理論培訓(xùn)同樣采取PPT教學(xué)模式,但帶教教師所展示的血管-神經(jīng)壓迫圖像,除包含傳統(tǒng)的二維圖像,還有通過后處理重建獲得的三維圖像和偽彩圖。如果存在多根責(zé)任血管多處壓迫受累神經(jīng),帶教教師可應(yīng)用視頻動(dòng)畫加深大家對(duì)復(fù)雜病變的理解。以三叉神經(jīng)痛為例,圖1為三叉神經(jīng)痛患者,圖2為面肌痙攣患者,分別應(yīng)用傳統(tǒng)二維圖像和三維重建圖像顯示責(zé)任血管壓迫顱神經(jīng)的細(xì)節(jié)。

圖1 三叉神經(jīng)痛患者注:A為顱神經(jīng)二維圖像;B為顱底血管二維圖像,白箭頭示責(zé)任血管對(duì)三叉神經(jīng)的壓迫,血管-神經(jīng)壓迫細(xì)節(jié)顯示欠清;C為顱神經(jīng)曲面重建圖像;D、E為仿真內(nèi)窺鏡重建圖像,并施以偽彩及文字標(biāo)識(shí),可清晰顯示責(zé)任血管與受累神經(jīng)的空間解剖關(guān)系。

圖2 面肌痙攣患者注:A為顱神經(jīng)二維圖像;B、C為顱底血管二維圖像,白箭頭示有多根責(zé)任血管對(duì)面神經(jīng)壓迫;D為顱神經(jīng)曲面重建圖像;E、F為仿真內(nèi)窺鏡重建圖像,可清晰顯示僅有一根責(zé)任血管迂曲走行,壓迫面神經(jīng)根部,這一點(diǎn)在術(shù)中得以證實(shí)。

1.4 教學(xué)評(píng)價(jià)

1.4.1 客觀評(píng)價(jià)

理論和見習(xí)培訓(xùn)結(jié)束后,帶教教師分別對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組醫(yī)師進(jìn)行識(shí)別CNCS責(zé)任血管的考核,每位醫(yī)師觀察1例患者的血管-神經(jīng)壓迫圖像,以MVD術(shù)中所見作為金標(biāo)準(zhǔn),比較組間判斷責(zé)任血管的正確率,計(jì)算公式為正確率=正確判斷病例數(shù)/總病例數(shù)×100%。

1.4.2 主觀評(píng)價(jià)

參考以往文獻(xiàn)報(bào)道[9],帶教教師在問卷星小程序內(nèi)設(shè)計(jì)簡單問卷,考察實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組醫(yī)師對(duì)于二維圖像和三維圖像在促進(jìn)知識(shí)理解和提高學(xué)習(xí)興趣方面的差異。其中促進(jìn)知識(shí)理解方面主要是重建圖像能否直觀顯示變異血管與顱神經(jīng)的解剖關(guān)系細(xì)節(jié),包括:①責(zé)任血管的來源;②責(zé)任血管的數(shù)量;③顱神經(jīng)的受壓程度。實(shí)驗(yàn)組或?qū)φ战M醫(yī)師如果認(rèn)為帶教教師能夠通過講解二維或三維重建圖像,使個(gè)人對(duì)以上三點(diǎn)基本掌握,則選擇滿意,反之選擇一般。提高學(xué)習(xí)興趣包括:①教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)形象、簡單易懂、趣味性強(qiáng);②教學(xué)內(nèi)容能啟發(fā)你的思維,促使你進(jìn)一步學(xué)習(xí)。如果個(gè)人認(rèn)為二維或三維重建圖像能夠達(dá)到以上兩點(diǎn),則選擇滿意,反之選擇一般。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 23.0軟件對(duì)客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組對(duì)責(zé)任血管的識(shí)別和培訓(xùn)滿意度的評(píng)價(jià)比較均采用χ2檢驗(yàn),以P<0.05視為組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組規(guī)培和進(jìn)修醫(yī)師的一般資料比較

本次教學(xué)研究中,實(shí)驗(yàn)組40人[男∶女=22∶18,年齡(32.80±6.22)歲],對(duì)照組40人[男∶女=24∶16,年齡(32.98±6.54)歲],兩組醫(yī)師在年齡、性別、規(guī)培/工作年限方面均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05),詳細(xì)資料見表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組醫(yī)師的一般資料對(duì)比

2.2 兩組規(guī)培和進(jìn)修醫(yī)師識(shí)別責(zé)任血管的成績比較

實(shí)驗(yàn)組對(duì)40例CNCS責(zé)任血管識(shí)別正確26例,錯(cuò)誤14例,正確率為65%;對(duì)照組對(duì)40例CNCS責(zé)任血管識(shí)別正確34例,錯(cuò)誤6例,正確率為85%。卡方檢驗(yàn)顯示,實(shí)驗(yàn)組對(duì)于責(zé)任血管的判斷正確率高于對(duì)照組(χ2=4.267,P=0.039),組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組醫(yī)師識(shí)別不同重建方式下責(zé)任血管的正確率

2.3 兩組規(guī)培和進(jìn)修醫(yī)師對(duì)二維和三維重建圖像的滿意度評(píng)價(jià)比較

兩組醫(yī)師分別在問卷星小程序中填寫各自對(duì)二維和三維重建圖像的評(píng)價(jià),問卷回收率為100%,克倫巴赫系數(shù)為0.75,提示問卷信度較高。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)組醫(yī)師對(duì)三維重建圖像在促進(jìn)知識(shí)理解和提高學(xué)習(xí)興趣方面均評(píng)價(jià)良好,滿意度較高,全面優(yōu)于對(duì)照組醫(yī)師對(duì)二維重建圖像的反饋。具體結(jié)果見表3。

表3 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組醫(yī)師對(duì)二維和三維重建圖像的主觀感受比較

3 討論

3.1 三維重建技術(shù)有助于提高年輕醫(yī)師對(duì)血管-神經(jīng)解剖關(guān)系的理解

MVD手術(shù)的關(guān)鍵在于術(shù)前準(zhǔn)確識(shí)別責(zé)任血管,明確責(zé)任血管與顱神經(jīng)的空間解剖關(guān)系有助于制定詳細(xì)的術(shù)前計(jì)劃,直接影響術(shù)后療效。[10]判斷血管-神經(jīng)壓迫的傳統(tǒng)影像學(xué)序列包括顱神經(jīng)成像和顱底血管成像,所獲得圖像均為軸位、矢狀位和冠狀位二維圖像,由于部分患者存在多支責(zé)任血管形成多個(gè)血管袢,與患側(cè)顱神經(jīng)關(guān)系復(fù)雜,常規(guī)二維圖像難以全面顯示責(zé)任血管與受壓神經(jīng)的精細(xì)毗鄰關(guān)系[10]。鑒于高年資神經(jīng)影像醫(yī)師具有豐富的空間想象力,能夠較好地在二維水平把握血管-神經(jīng)的解剖關(guān)系。但大多數(shù)規(guī)培醫(yī)師和進(jìn)修醫(yī)師臨床經(jīng)驗(yàn)有限,以前也很少接觸顱神經(jīng)和顱底血管的磁共振檢查,僅憑帶教教師短時(shí)間培訓(xùn)很難使大家通過二維灰階圖像全方位理解復(fù)雜的血管-神經(jīng)關(guān)系,導(dǎo)致誤診率和漏診率均較高,這也是帶教規(guī)培和進(jìn)修醫(yī)師的難點(diǎn)之一[11]。本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分說明傳統(tǒng)二維重建技術(shù)不利于低年資醫(yī)師對(duì)此項(xiàng)基本技能的掌握,究其原因可能是二維圖像很難清晰、準(zhǔn)確地展現(xiàn)多支責(zé)任血管來源和顱神經(jīng)在不同方向上的受壓程度,這與以往的研究結(jié)果基本一致[12]。顱神經(jīng)三維重建技術(shù)能夠?qū)δ繕?biāo)區(qū)域進(jìn)行任意平移、旋轉(zhuǎn)和放大[13-14],并且能夠制作成視頻動(dòng)畫,也可對(duì)血管和神經(jīng)施以偽彩,便于向規(guī)培和進(jìn)修醫(yī)師生動(dòng)、形象、直觀地呈現(xiàn)血管-神經(jīng)壓迫的細(xì)節(jié),從而提高責(zé)任血管來源和神經(jīng)受壓程度識(shí)別的正確率,教學(xué)質(zhì)量得以提高。

3.2 三維重建技術(shù)有助于促進(jìn)年輕醫(yī)師對(duì)新型教學(xué)方式的認(rèn)可

虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality, VR)技術(shù)通過計(jì)算機(jī)模擬神經(jīng)組織和鄰近血管、骨質(zhì)等結(jié)構(gòu),能夠提供三維空間的影像學(xué)資料,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)術(shù)前計(jì)劃制定、術(shù)中導(dǎo)航等領(lǐng)域,推動(dòng)了神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展[15-16]。如前所述,傳統(tǒng)的神經(jīng)影像資料均為二維圖像,作為初學(xué)者的規(guī)培和進(jìn)修醫(yī)師很難理解血管-神經(jīng)壓迫的空間解剖關(guān)系。此外,規(guī)培醫(yī)師如果輪轉(zhuǎn)到神經(jīng)外科進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí),由于顱腦手術(shù)切口普遍較小,受到術(shù)野限制,很難觀察到術(shù)中責(zé)任血管壓迫患側(cè)顱神經(jīng)的細(xì)節(jié)。在規(guī)培和進(jìn)修醫(yī)師帶教過程中引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),模擬神經(jīng)系統(tǒng)的立體解剖結(jié)構(gòu),能夠培養(yǎng)年輕醫(yī)師的三維空間感,提高責(zé)任血管的正確識(shí)別率[17]。如果輔以3D打印技術(shù),制作出責(zé)任血管和受累神經(jīng)的三維模型,有助于帶教教師和學(xué)生之間的交流互動(dòng),從而提高大家的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。分析本次研究結(jié)果,可見傳統(tǒng)二維圖像不利于低年資醫(yī)師觀察血管-神經(jīng)壓迫的細(xì)節(jié),大家對(duì)于三維圖像所展示的內(nèi)容理解得更加準(zhǔn)確、透徹,表現(xiàn)出更高的學(xué)習(xí)興趣,教學(xué)滿意度隨之提高。

3.3 三維重建教學(xué)存在的不足和展望

盡管超過80%的規(guī)培和進(jìn)修醫(yī)師對(duì)認(rèn)為磁共振三維重建技術(shù)在展示責(zé)任血管和顱神經(jīng)方面有一定的新穎性,反映解剖細(xì)節(jié)形象、逼真、易于理解,責(zé)任血管識(shí)別正確率高于二維重建技術(shù),教學(xué)滿意度較高,但仍有部分醫(yī)師認(rèn)為三維重建教學(xué)實(shí)用性不強(qiáng),部分患者責(zé)任血管與顱神經(jīng)的接觸部位存在失真情況。同時(shí),三維重建對(duì)影像科醫(yī)師的專業(yè)素養(yǎng)要求較高,處理時(shí)間較長,重建過程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)人為偏差。顱神經(jīng)和責(zé)任血管的3D打印技術(shù)仍處于起步階段,打印模型有時(shí)效果不佳,且制作費(fèi)昂貴。因此,顱神經(jīng)三維重建和3D打印技術(shù)目前尚不能完全取代傳統(tǒng)二維重建。今后可對(duì)更多此類患者嘗試使用三維重建技術(shù),提高后處理的精確性和熟練程度,降低3D打印成本,以便讓新技術(shù)更好地服務(wù)臨床,同時(shí)提高該部分內(nèi)容的教學(xué)質(zhì)量和滿意度。

總的來說,無論關(guān)于責(zé)任血管識(shí)別的正確率,還是血管-神經(jīng)壓迫培訓(xùn)的滿意度,顱神經(jīng)曲面重建和仿真內(nèi)窺鏡重建較傳統(tǒng)成像方式均取得了更好的教學(xué)效果,為低年資醫(yī)師學(xué)習(xí)神經(jīng)影像學(xué)知識(shí)提供了嶄新的平臺(tái)。由于規(guī)培和進(jìn)修醫(yī)師來自不同單位,神經(jīng)影像專業(yè)背景存在一定差異,對(duì)教師培訓(xùn)內(nèi)容的理解程度各不相同,但在判斷責(zé)任血管壓迫顱神經(jīng)的解剖細(xì)節(jié)方面,磁共振三維成像技術(shù)在主觀和客觀評(píng)價(jià)中均明顯優(yōu)于二維成像,值得在各級(jí)醫(yī)院推廣應(yīng)用。