茅葉繁 孫運鵬 俞富祥 張啟瑜 鄭亦胡

[摘 要] 外科模擬訓(xùn)練是一種醫(yī)學(xué)訓(xùn)練模式，而隨著科技的進步，結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)、機器人輔助手術(shù)系統(tǒng)的外科模擬器為提升醫(yī)生的臨床外科技術(shù)提供諸多的便利。目前外科模擬訓(xùn)練在外科操作培訓(xùn)的運用，展示了多種新開發(fā)的模擬器的其先進性和優(yōu)勢所在。希望引起醫(yī)學(xué)院校對外科模擬訓(xùn)練和外科模擬器的重視;加大推廣和普及模擬訓(xùn)練在外科操作培訓(xùn)的運用，為外科醫(yī)生的操作訓(xùn)練開辟一條創(chuàng)新的培訓(xùn)模式。

[關(guān)鍵詞] 模擬訓(xùn)練;模擬器;外科操作培訓(xùn)

[作者簡介] 茅葉繁（1997—），男，浙江寧波人，溫州醫(yī)科大學(xué)外科學(xué)在讀研究生;鄭亦胡（1982—），男，浙江溫州人，醫(yī)學(xué)博士，溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院副主任醫(yī)師，主要從事肝膽胰疾病的外科治療和消化道腫瘤的分子機制研究。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）29-0285-03 ? ?[收稿日期] 2019-10-08

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代外科在廣度和深度方面都在迅猛發(fā)展，手術(shù)的范圍和難度在不斷地擴大，手術(shù)質(zhì)量是決定治療成敗的核心因素。因此，對于外科醫(yī)生的培養(yǎng)來說，達到手術(shù)操作技能的嫻熟和精湛是整個外科培訓(xùn)體系的關(guān)鍵。以前，幾乎沒有任何正式的基本外科技能培訓(xùn)，醫(yī)學(xué)生、實習(xí)生甚至規(guī)培生首先通過臨床觀察，然后在患者身上練習(xí)他們的技能，是最直接、最有效的外科訓(xùn)練方式。但由于突出的醫(yī)患矛盾、手術(shù)過程的快節(jié)奏致使外科帶教醫(yī)師很少有時間在操作環(huán)境中教學(xué)生或者讓學(xué)生能親自動手，這使得簡單的臨床觀察難以掌握復(fù)雜的手術(shù)技巧。加強外科手術(shù)訓(xùn)練是完善外科醫(yī)生培養(yǎng)體系的關(guān)鍵。

作為一種新穎的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練模式，外科的模擬訓(xùn)練正逐漸受到重視。模擬是一種采用虛擬具體假想情形的方法，操作者通過必要的交互、傳感與跟蹤、顯示設(shè)備與虛擬環(huán)境中的物體進行交互，產(chǎn)生親臨虛擬環(huán)境的感受與體驗。模擬在醫(yī)療中的多樣化應(yīng)用使它能為以患者為中心的醫(yī)療教學(xué)提供了安全和以學(xué)習(xí)者為中心的環(huán)境[1]。通過專門的技能實驗室和使用各種基于模擬的方法提供的外科和程序技能培訓(xùn)課程正在成為傳統(tǒng)的基于患者的培訓(xùn)模型的可接受的輔助手段?；谀M訓(xùn)練的基本假設(shè)是在模擬環(huán)境中獲得的技能可直接轉(zhuǎn)移到操作環(huán)境。Sturm等研究發(fā)現(xiàn)，在患者的評估之前接受基于模擬的培訓(xùn)的參與者比未接受先前模擬的同行表現(xiàn)更好[2]。

一、模擬訓(xùn)練在外科基本操作的運用

模擬外科訓(xùn)練作為一種教學(xué)策略，用于通過向?qū)W習(xí)者提供類似于現(xiàn)實的情境來教授技術(shù)和操作。手術(shù)模擬側(cè)重于培訓(xùn)學(xué)員的技術(shù)技能，在包括合成的或動物組織在內(nèi)的臺式模型上進行。目前國內(nèi)外科的模擬訓(xùn)練主要側(cè)重利用外科操作訓(xùn)練儀器加強外科基本操作，如打結(jié)、切開、縫合、腹腔鏡的基本操作。（1）由于打結(jié)的重要性、技巧性及實用性為其基本功首要元素。因此，外科練習(xí)打結(jié)器，是用來貫徹外科手術(shù)結(jié)扎打結(jié)止血的一種教學(xué)工具，給學(xué)生進行練習(xí)淺部打結(jié)、深部打結(jié)、減張結(jié)扎和血管止血，有著很高的實用價值。對練習(xí)各種方式的打結(jié)提供了比較理想的教學(xué)工具[3]。（2）縫合技術(shù)是外科手術(shù)的基本操作技術(shù)，亦是外科實踐教學(xué)的重要培訓(xùn)項目。目前使用的縫合練習(xí)模型不能較好地模擬傷口真實觸感。鑒于此種情況，由于豬肉的可獲取性和與人組織的相似性，在豬肉上進行縫合是目前國內(nèi)比較常見的練習(xí)縫合的操作[4]。（3）腹腔鏡手術(shù)操作正成為越來越多的外科醫(yī)生的新技能。必要的臺下模擬操作練習(xí)，可以縮短腹腔鏡的學(xué)習(xí)曲線，達到減少術(shù)中的操作失誤的效果。目前國內(nèi)練習(xí)的手法是運用腔鏡分離鉗傳豆子、剝葡萄皮、剪紙圈和腹腔鏡下的縫合、打結(jié)等。這些過程都能提高手腕或手臂的精細操作的配合[5]。

二、模擬訓(xùn)練結(jié)合虛擬技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以模擬真實環(huán)境并提供理想的學(xué)習(xí)場景。虛擬現(xiàn)實模擬系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：（1）通過模擬訓(xùn)練，操作者可以掌握在現(xiàn)實手術(shù)場景中所需要的空間感;（2）鍛煉最為重要的手術(shù)技能：手眼協(xié)調(diào)能力;（3）模擬器能夠模擬顯示真實解剖結(jié)構(gòu)的細節(jié)，促進解剖知識的鞏固;（4）復(fù)制手術(shù)并發(fā)癥及其所帶來的壓力[6]。倫斯勒理工學(xué)院（RPI）開發(fā)了一種虛擬基礎(chǔ)腹腔鏡技能訓(xùn)練器（VBLaST），VBLaST使用先進的虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供多個任務(wù)模塊的訓(xùn)練——栓釘轉(zhuǎn)移、圖案切割、結(jié)扎環(huán)、體內(nèi)縫合和體外縫合等。該系統(tǒng)具有逼真的視覺和觸覺反饋，操作者可以使用連接到觸覺設(shè)備的腹腔鏡器械執(zhí)行任務(wù)，基于物理的算法可以精確地實現(xiàn)模擬器和虛擬物體之間的實時交互，并達到顯示逼真的視覺場景和觸覺感受的效果[7]。Papanikolaou等證實利用虛擬現(xiàn)實模擬器進行的外科訓(xùn)練在手術(shù)技能開發(fā)方面具有顯著優(yōu)勢，可提高患者安全性并降低成本[8]。此外，利用信息和生物技術(shù)相互結(jié)合的方式，整合人體形態(tài)學(xué)、物理學(xué)和生物學(xué)等信息，通過大型計算機處理而實現(xiàn)數(shù)字化虛擬人體，可代替真實人體進行基礎(chǔ)和臨床的研究。2002年汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院將挪威的SimMan綜合模擬人用于臨床技能的教學(xué)和考核。2003年上海中醫(yī)藥大學(xué)將建立的現(xiàn)代化模擬醫(yī)院用于醫(yī)學(xué)生的臨床實習(xí)。2004年首都醫(yī)科大學(xué)在國內(nèi)率先利用美國的HPS和智能型高級綜合數(shù)字虛擬人開展基于VR的急診醫(yī)學(xué)高仿真模擬教學(xué)[9]。同樣，虛擬技術(shù)通過計算機技術(shù)可以在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中進一步拓展，如虛擬手術(shù)可以對臨床外科進行模擬和仿真。通過人機交互，利用三維重建的仿真模型，操作者可以對重建的圖像進行如旋轉(zhuǎn)、平移、剖分、開窗等一系列操作，進而模擬仿真操作。幫助醫(yī)生做出準(zhǔn)確的診斷并制定科學(xué)、合理的手術(shù)方案，進而提高診療的準(zhǔn)確性與患者的預(yù)后。

三、機器人輔助手術(shù)系統(tǒng)的模擬訓(xùn)練

與人的操作相比，機器人有很多提高手術(shù)質(zhì)量和安全的優(yōu)點：具有極高的可重復(fù)性、無抖動、無疲勞，它已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于神經(jīng)外科、整形外科、骨科、心臟外科、牙科等部門[10]。達芬奇機器人手術(shù)系統(tǒng)是一種基于麻省理工學(xué)院研發(fā)的機器人手術(shù)技術(shù)的先進機器人平臺。然而機器人手術(shù)不像腹腔鏡手術(shù)，允許指導(dǎo)者在旁指導(dǎo)術(shù)者，并且機器人手術(shù)受到費用高昂和上機練習(xí)的時間有限等客觀因素影響，直接通過手術(shù)進行培訓(xùn)的可行性不高。近年來，隨著模擬技術(shù)的發(fā)展，模擬訓(xùn)練作為一種經(jīng)濟有效的訓(xùn)練方式在機器人手術(shù)技能培訓(xùn)中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。根據(jù)模擬技術(shù)、訓(xùn)練方法、培訓(xùn)內(nèi)容和操作難度的不同，機器人手術(shù)模擬器主要分為兩類。一是虛擬模擬器，如VR（Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實）模擬器和AR（Augmented Reality，增強現(xiàn)實）模擬器，在計算機生成的虛擬平臺上模擬訓(xùn)練培訓(xùn)項目，通常用于基本技能和部分高級手術(shù)步驟。另一種是直接使用腔鏡手術(shù)器械進行操作的物理機械模擬器，如Dry-lab模型和Wet-lab模型。由于是基于實物操作，訓(xùn)練內(nèi)容更加真實，可用于更高級的手術(shù)步驟訓(xùn)練[11]。此外，RoSS■機器人模擬手術(shù)系統(tǒng)是專門為達芬奇機器人手術(shù)而設(shè)計的模擬手術(shù)訓(xùn)練設(shè)備。提供了一套含有16個模塊的系統(tǒng)課程：從易到難，循序漸進的課程設(shè)計。有手術(shù)鉗的捏、擰、夾的使用;攝像的導(dǎo)航和離合器的配合;組織切割和縫合等[12]。

目前外科模擬訓(xùn)練在外科醫(yī)生的培訓(xùn)中占據(jù)越來越重要的位置。由于國內(nèi)外科醫(yī)師的培訓(xùn)規(guī)模不斷擴大，而國外的醫(yī)師培訓(xùn)相對屬于精英教育，他們無論是培訓(xùn)的質(zhì)量和時間都得到有效的保障。而即使在擁有相同高水平的外科先進模擬器的情況下，國內(nèi)的外科醫(yī)師培訓(xùn)中，這些設(shè)備和儀器在實際訓(xùn)練中投入的使用存在嚴(yán)重不足，甚至很多時候只是起到對外展示和宣傳的作用。國內(nèi)很多培訓(xùn)中心外科操作培訓(xùn)內(nèi)容，還停留在傳豆子，豬肉縫合等的操作。而相比較于國外開展的系統(tǒng)的，模塊化的模擬操作培訓(xùn)還存在一定的差距。在我們強調(diào)外科住院醫(yī)師培訓(xùn)和專業(yè)型外科碩士研究生培訓(xùn)的今天，我們要比以往更加重視外科操作的模擬訓(xùn)練和外科模擬器的運用。

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