3D Slicer辅助CBL教学法在癫痫专科术前评估教学中的应用

Application of 3D Slicer-assisted CBL teaching method in preoperative assessment teaching for epilepsy specialists

摘要

目的 探讨3D Slicer软件辅助基于案例的（case-based learning，CBL）教学法在癫痫专科医生术前评估教学中的应用效果。 方法 选取2022年10月—2023年6月在首都医科大学宣武医院神经内科癫痫病房进修学习的46名癫痫专科医生为研究对象，采用数字表法随机分为传统教学组和3D Slicer辅助CBL教学组，在教学结束后采用理论考核和迷你临床评价（mini clinical evaluation，Mini-CEX）量表对两组学员的学习效果进行评估，并采用问卷调查学员的学习兴趣及满意度。 结果 试验组在理论考核、Mini-CEX量表评估方面分别为（84.04±3.56）分和（23.87±1.14）分，均优于对照组的（77.57±4.25）分和（21.57±1.38）分，差异有统计学意义（P<0.05）。试验组学员的学习兴趣及满意度也高于对照组。 结论 3D Slicer辅助CBL教学法有助于学员对颅脑解剖和癫痫术前定位知识的掌握，提升教学效果，值得进一步探索和推广。

Abstract

Objective To explore the application effect of the 3D Slicer software-assisted case-based learning (CBL) teaching in the preoperative assessment teaching for epilepsy specialists. Methods Forty-six epilepsy specialist doctors who underwent advanced training in the neurology department's epilepsy ward of a hospital in Beijing from October 2022 to June 2023 were selected as the research subjects. They were randomly divided into the traditional teaching group and the 3D Slicer-assisted CBL teaching group. After completing the teaching sessions, the learning outcomes of both groups were assessed through theoretical examinations and the mini clinical evaluation (Mini-CEX) assessment scale. A questionnaire was also used to survey the learners' study interests and satisfaction. Results In the experimental group (3D Slicer-assisted CBL teaching group), the scores in the theoretical examination and Mini-CEX assessment were (84.04±3.56) and (23.87±1.14), respectively, both superior to those in the traditional teaching group of (77.57±4.25) and (21.57±1.38), with statistically significant differences (P<0.05). The experimental group members also exhibited higher levels of learning interest and satisfaction, compared to the control group. Conclusion The 3D Slicer-assisted CBL teaching model contributes to the mastery of cranial anatomy and preoperative epilepsy localization knowledge, enhancing teaching effectiveness. which is worth further exploration and promotion.

关键词

以案例为基础的教学法 / 3D Slicer / 癫痫专科 / 术前评估 / 教学

Key words

case-based learning / 3D Slicer software / epilepsy specialty / preoperative assessment / teaching

近年来，我国癫痫手术不断发展，癫痫术前评估成为癫痫专科医师的工作重点之一。而癫痫专科相关内容的教学也随之出现了新的挑战。癫痫专科以繁杂的症候学和对应的神经系统解剖为基础。对癫痫疾病的诊断和治疗，尤其是手术治疗的术前定位，都必须建立在对神经系统三维解剖结构的深刻理解之上^［1］。但神经系统解剖因其复杂性和抽象性，一直以来都是医学学习中的难点。如何在培训中帮助学员建立起颅脑解剖的三维模型，并将其与相应的症状学表现相联系，以培养他们的临床思维能力，这是教学中一个充满挑战的问题。

随着医学教育的不断发展，越来越多的新型教学法和教学技术被应用于教学过程中。如以案例为基础的学习（case-based learning，CBL）和以问题为基础的学习（problem-based learning，PBL）等方法可以提高学员的学习积极性，并更好地培养他们的临床思维能力^［2-4］。而在神经解剖的教学方面，传统的教学方法在课堂上通过幻灯片展示图像或文字，然后对知识点进行详细讲解。这种教学方式不利于学员对颅脑解剖的理解和临床思维的培养，因此急需引入新的教学工具来辅助教学。

3D Slicer软件是由哈佛大学和麻省理工学院联合开发的医学影像处理和可视化软件系统，它可以实现对解剖结构的三维重建和可视化呈现。近年来，该软件逐渐被应用于神经科的临床工作和教学领域^［5-6］。结合多种教学法和教学技术的综合教学模式，可汇集各种教学方法的优点，相对于传统的或单一的教学方式，更能激发学员的学习兴趣，提升他们将理论知识运用于实际问题的能力。因此，考虑到癫痫专科术前评估教学的特点和传统教学方法的不足，本研究探讨了3D Slicer软件辅助CBL教学法在癫痫专科术前评估教学的应用效果。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选取2022年10月—2023年6月期间在首都医科大学宣武医院神经内科癫痫病房进修学习的癫痫专科医生作为研究对象，共计46名。采用数字表法随机分为对照组（传统教学组）和试验组（3D Slicer辅助CBL教学组），每组均包含23名进修医生。两组的带教教师均为首都医科大学宣武医院神经内科资深主治医师或副主任医师。本研究采用单盲法，仅告知各组进修医生将参与教学研究，所有进修医生都知情并签署同意书。

1.2 研究方法

对照组采用传统的教师授课模式，由带教教师根据教学目标和大纲编制相应的教学课件。课程内容按照课件进行理论讲授，教师利用解剖图谱和颅脑模型等教具解释相关的颅脑解剖知识，同时结合临床工作流程进行案例分析演示。

试验组授课教师根据教学大纲挑选典型的真实临床案例，并认真撰写教案，将授课内容融入这些真实案例之中。在课程开始前的两天，将相关案例资料（包括临床病史、检验结果、影像资料等）发送给小组组长，并提出问题，以便学员在课前进行预习和讨论。学员自主分工，完成病例分析、诊疗计划、相关知识点的搜索以及课件制作等任务。教师在授课前使用3D Slicer软件对患者影像资料进行三维重建和多模态影像融合，以在课堂上更直观地展示异常脑区的解剖位置和关联。在课堂中，每个小组推选一名学员来汇报病例分析和研究成果，其他小组成员可以提问。教师会根据学员的讨论进展进行有针对性地点评和解答。最后，教师结合3D Slicer的重建模型和真实病例的治疗及预后情况进行总结，强调课程的要点和难点，并提出与该病例相关的1～2个临床进展问题。课后，学员需查阅文献资料，以便在下次讨论时进行汇报和总结。

1.3 观察指标

1.3.1 理论考核

规范化培训之后，对两组学员进行理论考核。考核内容包括专科理论知识、影像阅片、病例分析，分别对应40分、30分、30分，总分100分。

1.3.2 迷你临床评价（mini clinical evaluation，Mini-CEX）量表

由监考教师直接观察学员的实际临床诊疗行为进行评分，本研究主要评测以下内容：病史采集、体格检查、临床判断。由监考教师直接观察1名学员对1名患者进行15~20 min的诊疗活动，根据量表相关内容进行评分。Mini-CEX量表每一个项目采用9分制评分，评分越高说明学员相应的临床能力越强。

1.3.3 教学满意度问卷调查

在教学实施结束后，采用首都医科大学宣武医院自行设计的10分制量表形式满意度问卷对所有参与的进修医生进行了调查，以了解他们对于带教教师授课内容的学习兴趣强弱及自我评估的学习进步方面的评价。该问卷的Cronbach’s α为0.86，内容效度系数为0.78。分数≥6分表示学员对学习内容感兴趣或对学习进步感到满意；分数＜6分则表示不满意。

1.4 统计学方法

采用SPSS 23.0统计学软件对数据进行处理分析。符合正态分布的均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用t检验。计数资料用例数（百分率）［n（%）］表示，采用χ ²检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 一般资料比较

试验组包括5名男性进修医生和18名女性进修医生，年龄25～32岁，平均年龄（28.39±2.06）岁。对照组包括6名男性进修医生和17名女性进修医生，年龄25～31岁，平均年龄（28.09±2.13）岁。两组学员在性别和年龄方面比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

2.2 理论成绩及Mini-CEX量表得分比较

试验组学员理论成绩总分高于对照组，其中理论知识和病例分析题成绩高于对照组，两组影像阅片题得分差异无统计学意义（表1）。试验组学员在Mini-CEX量表3个方面能力得分均高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）（表2）。

2.3 满意度评价比较

与对照组比较，试验组学员展现出了更高的学习兴趣度，及对自己学习进步的满意度（P<0.05）。以学习兴趣度或学习进步满意度达标为衡量标准，试验组学员的达标率均优于对照组（P<0.05）（表3）。

3 讨 论

癫痫是神经科的常见病，有30%的患者经过多种药物联合应用后仍无法有效控制发作，被归类为药物难治性癫痫。手术治疗是药物难治性癫痫的一种可选治疗方法，而术前评估的准确定位是决定手术预后的关键因素。在术前评估中，通过症状学、体格检查、脑电图、影像学等检查来分别定位症状产生区、激惹区、发作起始区、功能缺失区、结构病变区等，进一步综合这些脑区的相互关系来确定致痫脑区^［7-8］。因此，术前评估涉及的解剖和病理生理机制相对复杂且抽象，学员不仅需要掌握复杂的解剖知识，还需要将这些抽象的理论知识应用到具体的临床实践中，这对教学提出一个重大挑战^［1］。

传统的临床教学方法通常侧重于详细讲解知识点，要求学员被动地记忆，不利于提高学员的临床技能和培养临床思维。随着社会的持续发展和技术的不断革新，教育领域也在寻找更为有效的教学方法，以提高教育质量和学员的学习效果^{［3-4，9］}。CBL教学法围绕真实的临床案例展开教学，学员需要自行分析案例，解答相关问题，查找相关资料，与小组成员进行讨论和交流，以及参与课堂的汇报和讨论。在这种模式下，学员成为学习实践的主体，而教师则充当引导者的角色。研究表明，学员可以通过案例分析锻炼临床思维，将理论知识与临床实践相结合，提高问题发现和解决的能力，同时也显著提高了学员的学习积极性和兴趣^［10］。尽管CBL教学法提高了学员的参与度和学习兴趣，但由于其侧重于实际案例，将其单独应用于癫痫专科医生教育中时，效果可能会受到学员解剖基础不同等因素的影响。

在临床实践中，癫痫手术评估要求医生阅读患者的影像学资料，并结合患者的症状表现和脑电图结果来进行定位诊断以及分析癫痫扩散通路，这需要医生具备坚实的神经解剖基础。传统的神经解剖教学主要依赖颅脑解剖图片或模型来传授解剖知识，并结合患者的神经影像学二维图片来解释定位诊断。然而，这种传统的教学方式往往显得枯燥乏味，学员需要在脑中建立三维颅脑解剖模型，并将多个概念性脑区的信息进行整合。在这个过程中，学员通常会面临理解和记忆方面的挑战，从而在一定程度上影响了他们的学习积极性和学习效率^［11］。因此，迫切需要探索新的教学模式或方法，以提高癫痫专科医生的临床教学质量^［12-13］。

近年来，随着医学软件技术的迅速发展，图像重建和多模态融合技术在临床应用中不断成熟^［6，14］。其中，3D Slicer软件是一种常用的开源软件平台，其操作相对简单，在神经外科的临床工作中得到一定的应用^［15］。该软件可以将二维的影像进行三维重建，并分别生成皮肤、颅骨、脑组织、动脉/静脉系统以及病变的三维模型，并标记重要的解剖结构。通过多模态影像融合，它能够展示病变范围以及与周围解剖结构之间的空间关系，从而为疾病的诊断和手术计划提供了极大的便利^［16］。因此，本研究采用3D Slicer软件将患者的二维图像重建为三维颅脑模型，以立体方式展现病变的位置，并通过多模态融合在同一大脑模型上展示不同脑区之间的关系。

本研究结果显示，采用3D Slicer软件辅助的CBL教学法在癫痫专科医生的术前评估教学中取得了显著成效。试验组学员的理论成绩和临床实践评价均明显高于对照组，这表明3D Slicer辅助CBL教学法有助于癫痫专科医生更深入地理解颅脑解剖知识和神经定位，提高了他们的临床推理和决策能力，更好地将理论知识应用于实际临床实践中。在教学满意度方面，试验组的学员给予了较高的满意度评分。一方面，因为CBL教学法提高了学员的学习自主性和主动性，学员在面对临床实际案例时，案例分析和汇报的压力激发了他们强烈的学习动力，从而提高了学习效果；另一方面，学员可以使用软件对患者的颅脑进行模型重建，多角度观察不同脑区在大脑解剖中的三维位置关系，更直观地对不同定位脑区进行综合分析，并制定最合理的发作定位假设。这种形象逼真的三维展示方式帮助学员避免了死记硬背课本上的解剖知识，降低了学习的难度，提高了学习兴趣和主动性。在癫痫术前评估培训中，将3D Slicer软件与CBL教学法相结合，不仅巩固了学员的神经解剖理论知识，还使他们更深入地理解复杂的逻辑关系，从而提高了学员在术前评估中的实际应用能力。

综上所述，在癫痫专科医生的术前评估培训教学中，采用基于CBL教学法联合3D Slicer三维可视化辅助教学，可加强学员对颅脑解剖和癫痫术前定位知识的掌握，促进临床实践操作能力，显著提升教学效果。

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基金资助

国家重点研发计划：成人癫痫数据库、队列建设及临床特征研究(2022YFC2503801)