三维重建技术在肝脏和胆道系统影像学PBL教学中的应用

解学乾，陈海曦，刘爱群，李征宇，周志国，何之彦（上海交通大学附属第一人民医院，上海200080）



三维重建技术在肝脏和胆道系统影像学PBL教学中的应用

解学乾，陈海曦，刘爱群，李征宇，周志国，何之彦*
（上海交通大学附属第一人民医院，上海200080）

摘要：肝脏和胆道系统的疾病在临床中较为常见，也是医学影像学的重点教学内容之一，其解剖和病理知识较复杂，既往的教学方法以课堂讲授为主，学生学习起来有一定难度。我们尝试采用PBL教学方法，使用医学图像处理工作站，实现立体、动态演示肝胆影像解剖及肝胆疾病放射学征象，反映肝胆疾病发生发展过程中的影像学表现。

关键词：肝胆系统；医学影像学；三维重建；PBL教学

医学影像学是借助影像成像技术研究人体器官解剖及病变，进而揭示疾病发生和发展的学科，所用的影像设备主要包括CT、MRI等。医学影像学的学习是一个系统性过程，需要在熟悉解剖的基础上综合病理、临床、技术等综合知识。医学影像学不仅要求医学生有扎实的医学基础，还要求其具有很强的逻辑思维。对于本科生来说，需要在短期内掌握医学影像学的基础知识，学习难度较大，仅仅应用传统教学模式很难达到预期的教学目的。

在传统的LBL（Lecture-Based Learning）的基础上，新型教学模式得到了发展。PBL（Problem-Based Learning）是一种基于问题式的教学方法，其实质是以学生为主体，以教师为主导，以问题为导向的教学模式［1］。这个教学模式更加贴近临床实践，更加注重解决临床问题。

肝脏和胆道系统的一些疾病在临床中较为常见，也是医学影像学的重要内容，迫切需要新的教学模式来提高教学效果。既往文献中未见到使用三维重建技术并采用PBL模式进行教学的报道，本文将对此内容进行探讨。

1　肝脏和胆道系统的医学影像学

对肝脏和胆道系统的医学影像学学习始于影像解剖，肝脏的形态、分段、血供和毗邻关系是学习的重点，胆道系统的结构和毗邻关系也是学生需要重点掌握的内容。肝胆系统的常见病包括肿瘤、感染、结石、寄生虫病、先天性畸形等，这些疾病的诊断和治疗一直是临床所面临的棘手课题［2-3］。近年来，CT、MRI的广泛应用使很多肝胆系统疾病能够得到及时诊断，这就要求临床医学生对肝胆系统的医学影像学有一定的了解。

1.1三维重建技术

三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析的关键技术。在医学影像领域中，三维重建常用于把传统的断面图像转化为三维图像，形象、直观、动态地显示人体的解剖和病理结构［4］。三维重建是多排螺旋CT应用的最大优点之一，也是影像工作从横断面到多层面乃至立体的重要飞跃，大幅度地提高了医学影像学技术的临床应用价值。

1.2三维重建技术的临床应用

三维重建技术在临床中有着重要的应用价值。在肝脏和胆道疾病的诊治中，很多文献报道了三维重建的重大价值。比如，陈军等［5］发现CT三维重建对胆管癌的分型较传统CT、MRI更准确；谢教文等［6］发现CT三维重建技术对肝胆管结石的成因分析及手术方式的选择具有良好的应用价值；欧洲的NELSON肿瘤筛查研究直接基于三维重建技术，提高了筛查准确性［7］。三维重建技术以新的整体视角为临床医学开辟了新的思路。随着计算机技术在医学中的广泛应用，医学生学习掌握三维重建技术能使学习更有效。

2　PBL教学流程

PBL教学法的核心在于提出问题—提出假设—查阅资料—论证假设—教师总结。通过鼓励学生进行相关文献的查阅与总结，使其注意到平时无法涉及的知识重点，从而获得更深刻的记忆。我们的PBL教学主要分为以下几个步骤。

2.1教案撰写

首先依据医学影像学教学大纲中要求掌握的知识点，通过参考PBL教案编写资料来编写肝脏和胆道系统常见疾病教案。编写的过程有资深影像医师专家组参与，根据临床中的实际病例提出问题，例如：“右上腹疼痛患者前来就诊，CT发现胆总管扩张，应该进行怎样的处理？”并为问题设置开放式讨论条目，旨在循序渐进地引导学生进行思考分析。

2.2第一堂课：提出问题

在第一堂课中，将编写的肝脏和胆道系统病例及问题在课堂上发放给学生。将学生每3～5名分为一组，组织学生以小组为单位进行病例分析，讨论教师提出的问题，并针对病例提出自己的问题。患者的影像学资料包括多种设备的数据，存储于PACS系统。对影像学资料的浏览在图像处理工作站（GE Advanced Workstation 4．6）上完成，使用该工作站的三维重建软件观察CT或MRI图像。通过小组讨论得出初步假设，并记录无法解答的问题，以便课后查阅国内外文献，从而解决问题。

2.3第二堂课：解决问题

学生小组通过书籍、文献获取新知识，对目标问题进行重新分析，从而解决问题。学生在这节课重新对原始图像进行三维重建，获取更贴近临床的信息，以回答提出的问题。如果新的知识点不能解决之前的问题，应确定新的学习目标。

2.4师生互动

教师在讨论过程中需要及时关注每位学生的情况，对偏离教学目标的讨论及问题应当及时引回。教师应当肯定学生的探索与讨论精神，尤其应鼓励学生使用图像处理工作站观察影像学资料，加深学生对解剖和医学影像学的认识。同时对学生在课堂上的表现加以点评。

2.5问题研究展示

学习小组完成了全部任务的讨论和学习后，需要进行演示汇报。将演示汇报内容制作成PPT，主要包括：案例问题及解决方案、参考资料及来源、学习体会等，目的是检验学生的文献检索能力，培养学生利用信息技术展示学习成果及语言表达的能力。

3　讨论

传统的医学影像学教学模式是采用LBL模式，以教师讲授各种疾病的影像特征为主线，同时涉及疾病的病因、病理及临床表现，最后在实践课上为学生演示教学病例，这个过程实际是全程灌输教学，学生处于被动接受地位，且全程由教师主导，学生往往感到内容枯燥，缺乏学习兴趣。而PBL教学模式有其独特的灵活性，调动了学生主动求知的积极性。医学影像学的特点适合采用PBL教学模式，其系统性需要在熟悉解剖的基础上综合病理、临床、技术等知识。LBL模式的系统性讲述经常使课堂枯燥而乏味，由学生进行主动求知则弥补了LBL教学模式的不足。在课堂上使用三维影像处理技术，更增强了学生学习的兴趣。

医学影像学中采用PBL教学，以临床资料及影像图片为先导，根据临床资料提出相关问题，学生通过查找资料来解决问题，学习的兴趣及积极性明显提高。在学生带着问题查找资料的过程中，可以使其对疾病的相关病理、解剖、影像表现及鉴别诊断有一个全面的了解及认识，使其对知识的掌握也更加系统。对于无法当时解决的问题，教师鼓励学生查询相关的文献，了解后再在图像处理工作站上进行复习，使知识记忆更加牢固。不足之处主要表现在学生实习期较短，在鉴别诊断及分析能力方面还有待进一步提高，这可能与本科学生处于起步阶段，临床经验相对缺乏有关。

综上所述，在肝脏和胆道系统的医学影像学教学中，基于PBL教学方法，使用医学图像处理工作站中的三维重建技术，可以提高学生的学习兴趣，促使学生全面系统地掌握知识。

参考文献：

［1］张丽雪，许红，胡红云，等．PBL在影像课程实验教学中的应用探讨［J］．淮海医学，2015（3）：305-306．

［2］陈壮，周小兵，周章福．解剖教学中肝内管道可视化的应用［J］．解剖学研究，2013（6）：473-475．

［3］屈淑平，张旭光，赵腾，等．可视化肝脏虚拟解剖教学与常规教学方法的对比分析［J］．解放军医院管理杂志，2013（7）：674-676．

［4］高俊刚，马红霞，马丽雅，等．三种软件构建可视化人体计算机辅助模型比较［J］．实用放射学杂志，2013（2）：2036-2038．

［5］陈军，钱叶本．CT三维重建在肝门部胆管癌诊疗中的价值［J］．肝胆外科杂志，2015（3）：37-40．

［6］谢教文，方驰华，潘家辉，等．CT三维重建对肝胆管结石成因分析及手术抉择的应用价值研究［J］．湘南学院学报，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．

（*通讯作者：何之彦）■

基金项目：上海交通大学附属第一人民医院教学研究项目；国家自然科学基金面上项目（81471662）

中图分类号：G424．1

文献标识码：B

文章编号：1671-1246（2016）08-0054-02