多模态影像融合及CBL在神经外科教学中的应用

［摘 要］ 回顾性分析多模态影像融合技术结合CBL教学在神经外科住培教学中的作用。研究对象为624名2016—2021年苏州大学附属第一医院神经外科住培学员，分为传统教学组，CBL教学组和多模态+CBL教学组，比较三组的成绩差异。研究发现，三个教学组经培训后理论考核成绩均有提高，其中多模态+CBL教学组提高最多，传统教学组提高最少。手术技能考核成绩方面，传统教学组和CBL教学组没有差异，多模态+CBL教学组明显高于前两组。结果表明，采用多模态影像融合技术结合CBL教学能够解决教学过程中手术技能方面的授课难点，并提升学员的理论考核成绩，为临床教学提供了新思路和方向。

［关键词］ 多模态影像融合技术；CBL；神经外科；住院医师规范化培训

［基金项目］ 苏州市科技局科教兴卫项目“GCN2通过eIF2α/ATF4 /PI3K信号通路调控大鼠蛛网膜下腔出血后血脑屏障功能的机制研究”（SYS2019045）；江苏省卫健委十三五“科教兴卫工程”江苏省医学重点人才项目“脑血管病的规范化诊疗和脑保护关键因子体系的建立”（ZDRCA2016040）

［作者简介］ 吴 江（1982—），男，江苏宜兴人，硕士，苏州大学附属第一医院副主任医师，主要从事脑血管病与中枢神经系统肿瘤研究。

［中图分类号］ G642.4 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）09-0000-04 ［收稿日期］ 2022-07-04

基于病例的学习（CBL）教学模式通过引导学员对病例进行分析来提高学员的临床理论知识，通过熟悉典型病例的诊疗流程帮助学员掌握相关疾病的系统治疗方案［1］。同时在手术带教方面，传统的图文结合教学模式已经无法满足各亚专科的培训要求，当前临床治疗中普遍使用多模态影像融合技术［2］。近年来，苏州大学附属第一医院神经外科通过多模态影像融合技术结合CBL教学进行规培带教，本文将其与传统带教情况进行了对比分析。

一、研究对象和方法

（一）一般资料

研究对象为2016—2021年苏州大学附属第一医院神经外科住院医师规范化培训学员，共624人。由科室高级职称并具有相近带教经验的教师进行授课与考核。培训基地于2017年开展CBL教学模式，并于2019年引进多模态影像融合技术，所有学员按照带教方式分为2016—2017年的传统教学组、2018年的CBL教学组与2019—2021年的多模态+CBL教学组。其中传统教学组共157人，男性105人，女性52人，年龄为19.96±1.45岁；CBL教学组共156人，男性104人，女性52人，年龄为20.12±1.35岁；多模态+CBL教学组共311人，男性208人，女性103人，年龄为20.03±1.39岁。三组的性别及年龄进行比较，差异无统计学意义（P>0.05）。

（二）教学方法

传统教学组：按照教学大纲的教学计划，由带教老师以图片+文字的形式进行理论知识的授课，使用常见疾病的科室典型病例作为模板开展临床教学（见图1A、1B）。学员在带教老师的指导下完成影像学方面的学习，之后分批次进入手术室观摩手术，未进手术室的学员则通过手术转播及录像了解手术情况，带教老师负责讲解和示范手术相关操作。

CBL教学组：教学大纲及理论知识教材与传统教学组相同，带教老师同样使用典型病例开展教学。在授课开始前设定相应问题，并以此作为课堂导入。带教老师在授课时要鼓励学员自主收集材料进行分析并回答相关问题，通过提示和启发，循序渐进带领学员探索更为深入复杂的问题，最终由学员进行临床诊断并提出诊治流程，由带教老师辅助完成归纳与总结，并在授课结束后再次挑选类似的病例，要求学员按照先前教学步骤自主完成全套诊疗流程。手术教学方面与传统教学组相同。

多模态+CBL教学组：教学大纲及理论知识教材与前两组相同，带教老师同样使用典型病例开展教学。理论教学方面与CBL教学组相同。在学员进行观摩手术前，先由带教老师对多模态影像融合技术开展培训，指导学员学习、模仿并最终完成病例中多模态影像融合技术的处理（见图1C）。学员在通过多模态影像融合技术初步了解手术情况后，再进入手术室开始观摩与学习。

（三）考核方法

所有学员在进入神经外科规培阶段前，统一进行一次入科理论摸底考试。学员在完成神经外科规培阶段后，再次统一进行一次出科理论结业考试及手术技能考核。手术技能考核由高年资医师主持，考核评分表见表1。

（四）统计学方法

数据采用SPSS 20.0软件进行统计学分析，计量资料以平均值±标准差表示，采用t检验；计数资料以例数表示，采用λ2检验。以P＜0.05表示具有统计学意义。

二、结果

入科理论摸底考核、出科理论结业考核与手术技能考核成绩如下，见表2。

入科理论摸底考核：三组之间差异无统计学意义（P=0.178）。

出科理论结业考核：三个教学组的出科理论结业考成绩相较于入科理论摸底考核成绩的差异均有统计学意义（P＜0.001）。传统教学组与CBL教学组的出科理论结业考成绩差异具有统计学意义（P＜0.001）；传统教学组与多模态+CBL教学组的出科理论结业考成绩差异具有统计学意义（P＜0.001）；CBL教学组与多模态+CBL教学组的出科理论结业考成绩差异具有统计学意义（P＜0.001）。

手术技能考核：传统教学组与CBL教学组的手术技能考核成绩差异无统计学意义（P=0.730）；传统教学组与多模态+CBL教学组的手术技能考核成绩差异具有统计学意义（P＜0.001）；CBL教学组与多模态+CBL教学组的手术技能考核成绩差异具有统计学意义（P＜0.001）。

三、讨论

从2009年颁布相关标准，到2015年开始全面推广，住院医师规范化培训已经成为合格的临床医师成长的必经之路［3］。神经外科在本科的外科学教学中占比不高，同时涉及的中枢神经系统结构复杂，功能繁复，所以属于规培教学计划中难度较高也较难掌握的内容［4］。近年来，随着国内外神经外科领域的亚专科细分化趋势，学员需要在规培期间接触脑血管病、神经系统肿瘤、颅脑外伤、神经介入、重症管理等多个板块，各亚专科之间相对独立又相互关联，传统的教条式“灌输”教学难以达到课程目标，弊端逐渐显露［5］。

本研究发现，经过培训后CBL教学组和多模态+CBL教学组的考核成绩的提升要明显高于传统教学组考核成绩的提升。讨论认为，在CBL教学模式中，学员可以在教师的指导下通过回答问题完成对病例的诊治，并从一个病例推广至一种疾病甚至是一系列相关病种。相较于传统教师的授课方式，学员在CBL教学模式中更能够发挥学习的主动性，在提升学员自我学习能力及与同伴之间沟通能力的同时，提高了学员对于神经外科的了解和兴趣。在CBL教学模式中，教师会围绕病例设计一系列问题，一环扣一环，逐渐引导学员自行对相关资料进行收集和整理。规培学员本身已经完成了本科阶段神经外科理论知识的学习，对于神经外科学已经形成了大致的概念和认知，完全能够根据各自对于病例的解读和理解，查找并学习相关指南和专家共识，摸索出具有个人特色的诊疗思路；学员可以再通过小组讨论交流的方式完善各自的诊治流程，教师在此过程中可以不断提出更深层次的问题进行引导和提醒，引导学员在解答问题时进行讨论和判断，并对自己的回答进行补充和纠正，最后汇总并总结出一套相关疾病的完整治疗体系。CBL教学模式不仅能够调动学员的自主学习能力，而且能够提升学员独立解决临床问题的能力，对学员的自我思考、实现和创新能力均具有积极意义。

不同于基础医学板块，手术是外科学的基础与核心，在教学过程中学习理论知识点的根本目的是为了掌握手术的关键。很多学员虽然对知识要点倒背如流，但在临床上真正面临手术时却无法准确调动自己的知识储备，无法将理论付诸实践。尤其神经外科学以神经解剖为基础，涉及的神经组织解剖结构复杂且精密，仅通过二维的影像学资料和书面化的教学很难将具体抽象的三维颅脑解剖如血管、神经的走形和空间交互，直观地呈现给学员。同时，神经外科手术因其高风险与高难度的特点，并不适合老手带新手，不适合让学员在试错中成长，以及采用“以术代练”的传统手术教学模式。然而，学生仅通过观摩手术影像和听讲操作要点，其实很难从二维的影像资料及书面的手术步骤解读中感受到颅脑组织的三维解剖构造及手术复杂的要点和细节。

CBL教学模式虽然在一定程度上提升了学员的学习热情，提高了学习质量，但在手术技巧的教学方面与传统教学方式相近，无法补足三维空间构象讲解困难的短板，这也与本研究的发现相符合。研究发现，培训后传统教学组和CBL教学组的手术技能考核成绩相近，同时多模态+CBL教学组的手术技能考核成绩明显高于前两组。讨论认为，多模态影像融合技术利用各类影像学检查结果进行空间配对，对于不同模态的影响结果取长补短，融合后进行三维重建，将二维图片结果转化为全新的三维立体图形，汇总多种成像源信息，获得最大量、最清晰的解剖结构导图及手术关键信息。多模态影像融合技术具有安全、无创伤和可重复的特点，在颅脑肿瘤、脑血管病及功能神经外科等多个亚专科手术计划制定过程中均具有参考和指导价值。在实际教学过程中，学员可以在教师的指导下，通过多模态影像融合技术对病例的影像学检查进行处理，三维重建出病例的颅脑模型，在进行手术前便能够从电脑上直观地了解病变的大小、位置、与周围血管神经的关系、与功能区纤维束的关系等。在此之后，教师可以引导学员进一步对手术入路进行选择，并通过模型模拟手术入路，探讨手术步骤的重点、难点及手术过程中的潜在风险。学员在通过术前的模拟训练后，再观摩手术时能够更清晰地理解主刀医师的意图，更直观地了解手术过程和进展，从而提高学员对相关疾病的认知，帮助学员掌握相关的手术技巧，更快地形成三维立体化的手术思维，完成从理论概念到手术实践的跨越。

在互动过程中，大部分学员对于多模态影像融合技术结合CBL的教学模式表现出了浓厚兴趣及肯定。CBL教学模式激发了学员的学习主动性和学习兴趣，提升了教师的教学效果和教学效率，再结合多模态影像融合技术，弥补了传统教学在影像判读及手术教学的短板，提高了学员对神经外科的三维立体颅脑空间结构的认知和空间思维能力，缩短了教师的授课周期，为规培临床教学提供了新思路和方向，实现了神经外科教学模式的革新。

参考文献

［1］周鹏，杨波，徐怡，等.PBL联合CBL在神经外科住院医师规范化培训中的应用［J］.中国继续医学教育，2020，12（12）：30-32.

［2］高薇，毕永峰，叶明，等.影像后处理技术在神经外科研究生教学中的应用［J］.中国医学教育技术，2020，34（1）：73-75+84.

［3］梁晨，李扩，牛晨，等.多模态影像融合+增强现实技术在神经外科住院医师规范化培训PBL教学中的应用［J］.中国医学教育技术，2022，36（1）：88-91+106.

［4］郑夏林，石士奎，姜之全，等.多模态影像智能系统联合以病例为基础教学法在神经外科规培生教学中的应用研究［J］.中华全科医学，2020，18（11）：1933-1935.

［5］宋刚，李梦君，张晓雨，等.三维多模态影像重组技术在颅底手术教学中的应用效果分析［J］.中国脑血管病杂志，2020，17（8）：455-458+496.

The Effects of Multimodal Image Fusion Technology Combined with CBL Teaching in Neurosurgical Residency

WU Jiang