3D腔道成像數(shù)字模型在泌尿微創(chuàng)手術(shù)教學(xué)中的運用

柘洋 陳晨 馮武兵

泌尿外科的微創(chuàng)技術(shù)日新月異，運用膀胱鏡、輸尿管硬鏡、輸尿管軟鏡、經(jīng)皮腎鏡、腹腔鏡、機器人輔助等微創(chuàng)設(shè)備和器械在臨床操作和微創(chuàng)手術(shù)中已十分成熟，絕大部分的泌尿外科手術(shù)都能通過微創(chuàng)的方式解決，相對于傳統(tǒng)開放手術(shù)，微創(chuàng)手術(shù)具有創(chuàng)傷小、疼痛輕、出血少、恢復(fù)快、住院時間短等優(yōu)點[1]。同其他外科專業(yè)相比，泌尿外科的專科手術(shù)教學(xué)主要表現(xiàn)在微創(chuàng)操作中的腔道思維的建立和深化[2]。如何在住培教學(xué)中培養(yǎng)住培醫(yī)師的?？剖中g(shù)意識和掌握操作技巧，已成為帶教教師探索的臨床教學(xué)重點內(nèi)容[3]。重慶大學(xué)附屬中心醫(yī)院泌尿外科運用腔道成像動態(tài)3D 數(shù)字模型進行了初步的教學(xué)研究。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020 年6 月—2021 年6 月在科室輪轉(zhuǎn)的88名住培學(xué)員為研究對象。將學(xué)員隨機分為兩組，對照組44 名，男30 名，女14 名，年齡22～26 歲，平均（23.0±1.1）歲；研究組44 名，男32 名，女12 名，年齡21～26 歲，平均（24.0±0.4）歲。在隨機對照試驗完成分組后對兩組研究對象的年齡、性別等一般資料進行差異性比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05)。

1.2 方法

在研究對象入科當(dāng)日統(tǒng)一完成泌尿?qū)？苹A(chǔ)知識入科摸底考試，對研究對象的成績進行詳細(xì)登記并整理入初始參考數(shù)據(jù)。對照組學(xué)員繼續(xù)采取傳統(tǒng)的教學(xué)模式，由教師安排理論知識講座，列舉手術(shù)圖片或手術(shù)錄制的短視頻，講解泌尿系微創(chuàng)腔道手術(shù)的基本操作步驟及注意事項，手術(shù)操作時住培醫(yī)師旁側(cè)觀摩，邊操作邊答疑。研究組學(xué)員在接受理論知識講座的同時，將臨床實際病例的影像學(xué)原始資料按照已掃描的先后順序拷貝至3D 數(shù)字動畫形成軟件，并按不同層面堆疊和進行3D 腔道數(shù)字模型成像，在成像形成可操作控制的3D 動畫中選擇輸尿管腎鏡視野角度模式，可讓住培學(xué)員選擇佩戴合適的3D 眼鏡進行類似穿越隧道游戲一般的動畫過程，從尿道開口進入泌尿系腔道，在視野角度的變換下不斷推進上移直到腎盂，并在腔道觀察過程中了解結(jié)石、全程輸尿管管腔、腎積水以及腎盂腎盞結(jié)構(gòu)等情況，完成術(shù)前的預(yù)操作，把手術(shù)步驟和注意要點通過預(yù)操作的角度進行串聯(lián)、融合處理。兩組教學(xué)的時長安排均為每周4 次，持續(xù)8 周，保持教學(xué)過程同步化。

1.3 觀察指標(biāo)

按照兩種教學(xué)方法進行臨床教學(xué)試驗，出科統(tǒng)一完成臨床實踐技能考試，同時對教學(xué)滿意度進行評價打分，二者均用于兩種教學(xué)方法效果的評價。

以兩組住培醫(yī)師對教學(xué)的滿意度的分值進行滿意度分級和對比分析，滿意度分為非常滿意、滿意以及不滿意；臨床實踐技能出科考試采取百分制，考查內(nèi)容嚴(yán)格按住培教學(xué)大綱命題和統(tǒng)一組織考試，出科考試成績等級分為：80～100 分評級為優(yōu)，60～79 分評級為良，＜60分評級為差。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

分別對教學(xué)滿意度和考試成績采用SPSS 22.0 統(tǒng)計學(xué)軟件分析處理，計數(shù)資料用（n，%）表示，采用χ2檢驗；計量資料用（）表示，采用t檢驗，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 教學(xué)滿意度結(jié)果的比較

對照組44 名住培學(xué)員對教學(xué)滿意度打分評價結(jié)果：非常滿意的12名（27.27%），滿意的17名（38.64%），不滿意的15 名（34.09%）；研究組44名住培學(xué)員對教學(xué)滿意度打分評價結(jié)果：非常滿意的23 名（52.27%），滿意的19 名（43.18%），不滿意的2 名（4.54%）。兩組學(xué)員對教學(xué)的滿意度（教學(xué)滿意度＝非常滿意比例＋滿意比例）評價比較，研究組學(xué)員對教學(xué)滿意度高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表1。

表1 兩組住培學(xué)員對教學(xué)滿意度的評價比較[名（%）]

2.2 出科臨床實踐技能考試成績的比較

對照組住培學(xué)員的出科技能考試結(jié)果：成績優(yōu)10 名（22.7%），成績良24 名（54.5%），成績差10 名（22.7%）；研究組住培學(xué)員的出科技能考試結(jié)果：成績優(yōu)22 名（50.0%），成績良20 名（45.5%），成績差2 名（4.5%）。研究組住培學(xué)員的出科技能考試成績及格率（考試及格率=成績優(yōu)比例+成績良比例）評價比較，研究組學(xué)員及格率優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 兩組住培學(xué)員出科技能考試成績比較[名（%）]

3 討論

3.1 泌尿外科微創(chuàng)手術(shù)臨床教學(xué)面臨的問題

泌尿微創(chuàng)外科學(xué)的發(fā)展給術(shù)者帶來了極致的手術(shù)精度挑戰(zhàn)，術(shù)者在術(shù)中的手術(shù)操作對時間空間、無菌等因素的要求更高，每臺手術(shù)都對參與手術(shù)及觀摩手術(shù)的人數(shù)進行嚴(yán)格限制，同時由于設(shè)備、視野等因素要求術(shù)者集中更多注意力于腔道影像視界，從而無法分心細(xì)致給其他人員講解手術(shù)操作要點及要求[4]。不同于傳統(tǒng)的開放手術(shù)，泌尿外科常見主要疾病如泌尿系結(jié)石、尿路腫瘤及前列腺增生，這些疾病的手術(shù)治療方式基本上采取腔道微創(chuàng)外科手術(shù)，主要包括經(jīng)尿道輸尿管鏡/輸尿管軟鏡碎石術(shù)、經(jīng)皮腎鏡激光碎石取石術(shù)、經(jīng)腹腔鏡下/機器人輔助下泌尿系腫瘤（腎上腺腫瘤、腎癌、腎盂癌、輸尿管癌、膀胱癌及前列腺癌等）切除手術(shù)以及經(jīng)尿道前列腺增生等離子/鈥激光切除手術(shù)，這樣的微創(chuàng)手術(shù)治療已然成為了現(xiàn)代泌尿外科的主流術(shù)式方案，手術(shù)幾乎避免了傳統(tǒng)的經(jīng)腹、經(jīng)腰的“大切口”通道，給病人帶來了更加微創(chuàng)或無創(chuàng)化的手術(shù)體驗，尤其在快速康復(fù)的理念下泌尿外科醫(yī)生不懈追求，微創(chuàng)外科手術(shù)學(xué)蓬勃發(fā)展，這樣不同術(shù)式的改變必然會引起手術(shù)者的傳統(tǒng)觀念的變換，在不斷的嘗試新的微創(chuàng)技術(shù)的過程中，也帶來了對年輕醫(yī)生和醫(yī)學(xué)生進行泌尿外科腔道微創(chuàng)外科學(xué)的授教研學(xué)的新思路和新挑戰(zhàn)。泌尿外科微創(chuàng)手術(shù)主要由術(shù)者完成，教學(xué)對象及助手等主要是觀看手術(shù)，參與手術(shù)的機會不多，因此上手的速度就相對較慢。且我國醫(yī)學(xué)教育上缺乏對微創(chuàng)操作的具體培訓(xùn)，住培生對微創(chuàng)手術(shù)的認(rèn)知主要來自于網(wǎng)絡(luò)圖片、視頻等，缺乏對微創(chuàng)手術(shù)的具體操作認(rèn)識。住培學(xué)員完成了課堂理論教學(xué)和基礎(chǔ)實踐實習(xí)階段，他們對外科的認(rèn)識幾乎停留在書本的解剖學(xué)以及傷口切開、縫合等基本操作上，甚至尚未參與到真正的外科手術(shù)中，他們的手術(shù)及操作基本功薄弱，不適合直接參加微創(chuàng)手術(shù)的強化培訓(xùn)。臨床指導(dǎo)教師在進行帶教活動時必然會根據(jù)學(xué)員的基礎(chǔ)進行評估，同時非常重視醫(yī)療安全，更多的微創(chuàng)外科手術(shù)操作培訓(xùn)主要集中在模型訓(xùn)練，住培醫(yī)師參與真實手術(shù)的機會極少。于是，住培醫(yī)師對微創(chuàng)外科手術(shù)缺乏直觀的認(rèn)知，這也導(dǎo)致他們在微創(chuàng)外科手術(shù)的學(xué)習(xí)曲線明顯延長。在教學(xué)中，手術(shù)視頻可以幫助住培醫(yī)師對手術(shù)過程和解剖結(jié)構(gòu)的直觀了解，但是視頻教學(xué)也存在一定的缺點，比如視頻的重復(fù)、刻板和不可變性，學(xué)員的注意力完全由視頻引導(dǎo)可能導(dǎo)致思維固化，缺少自己的思維空間。加之專業(yè)的微創(chuàng)手術(shù)器械和模擬教學(xué)設(shè)備價格昂貴，長期系統(tǒng)的練習(xí)機會較少[5]。所以，住培學(xué)員在實際的手術(shù)中困惑大，收益少，進步慢。因此，在微創(chuàng)教學(xué)中，帶教教師及學(xué)員均面臨多方面問題[6]。

3.2 著力夯實專業(yè)基礎(chǔ)，理論實踐循序漸進

先提升自身水平，熟練掌握生理解剖結(jié)構(gòu)及疾病的病理生理表現(xiàn)，增強對疾病的認(rèn)識，打牢基礎(chǔ)，對疾病有一個整體的認(rèn)識，在實際操作中才能有整體的操作思路。必須熟悉每一件微創(chuàng)器械的用法，做到各種器械的使用方法爛熟于心，根據(jù)不同的操作部位選取不同的器械。多查閱書籍、文獻、圖片、視頻等資料，反復(fù)觀看手術(shù)視頻等，特別是術(shù)中難點部位操作技巧，反復(fù)揣摩、體會，然后把學(xué)習(xí)到的技巧經(jīng)驗在實際操作中結(jié)合起來。首先進行模擬訓(xùn)練，如運用腹腔鏡模擬器進行縫合、打結(jié)等訓(xùn)練，練習(xí)手眼結(jié)合的能力，熟悉通過顯示屏完成手術(shù)，還可通過動物實驗進一步熟練操作技巧[7]；然后可以通過膀胱鏡、輸尿管鏡等訓(xùn)練熟悉在腔道內(nèi)操作完成手術(shù)，多次訓(xùn)練，建立手感、方向感[8-9]。實際操作中，上級醫(yī)師必須做到“放手不放眼”，遵循循序漸進、先易后難的原則，可先從簡單的操作開始，如膀胱鏡檢查、雙J 管拔出、膀胱結(jié)石鈥激光碎石等[10]。術(shù)前先對患者病情與治療方案有深入的了解，明白手術(shù)的想要達(dá)到的效果。當(dāng)遇到困難較大的操作時，可先換由上級醫(yī)師親自操作，一邊操作一邊講解技巧及注意事項[11]。

3.3 培養(yǎng)?？剖中g(shù)興趣，提升技能教學(xué)質(zhì)量

興趣是最好的教師，首先，必須建立對微創(chuàng)外科的興趣，臨床上虛心向教師請教，循序漸進，在接下來的學(xué)習(xí)中不僅不會感動枯燥乏味，也不會遇到困難后輕易放棄，更能達(dá)到事半功倍的效果。多參與科室疑難病例討論，學(xué)習(xí)診療思路及治療手段，多觀看學(xué)習(xí)經(jīng)典手術(shù)操作案例，可進一步開闊視野、提升興趣[12]。

本研究中采用的3D 腔道成像數(shù)字模型為非傳統(tǒng)的動畫視頻，而是根據(jù)實際臨床病例獲得的泌尿系三維CT成像參數(shù)進行二次3D 數(shù)字技術(shù)成像，利用專業(yè)的視頻成像軟件，整合獲取的影像參數(shù)，主要包括CT 顯示的泌尿系器官結(jié)構(gòu)位窗、通道走形路徑、管徑動態(tài)變換、占位病變CT 值、血管分布、可疑交叉定位等參數(shù)，將腔道外觀立體圖像轉(zhuǎn)化為腔道內(nèi)成像并盡量還原腔道內(nèi)真實情況[13-14]，比如尿道狹窄、前列腺重度增生、膀胱腔內(nèi)結(jié)石或腫瘤、輸尿管管腔狹窄、尿路結(jié)石嵌頓、管腔內(nèi)息肉包裹結(jié)石、輸尿管扭曲、腎及輸尿管擴張積水以及腔道內(nèi)心生腫瘤等，通過鼠標(biāo)或鍵盤操作即可模擬輸尿管鏡或膀胱鏡經(jīng)尿道開始進入類似隧道一般存在的泌尿自然腔道系統(tǒng)，在探索“隧道”的過程中可能發(fā)現(xiàn)上述的各種病變，同時采取相應(yīng)的具體處理方式如鈥激光碎石取石、輸尿管球囊狹窄擴張、新生物活檢以及輸尿管內(nèi)置入支架管等操作[15]，在進行病例治療演練的時候既鞏固了對實際病例的影像參數(shù)、檢驗參數(shù)以及體征參數(shù)等各項指標(biāo)的綜合分析能力，又將各種可能預(yù)想到的問題建立處理預(yù)案[16]。這樣的模型模擬作為預(yù)手術(shù)的教學(xué)模式，讓學(xué)員在玩游戲一般的過程中培養(yǎng)了探索微創(chuàng)手術(shù)的興趣，極大的增強了學(xué)習(xí)動力和提高了教學(xué)滿意度，同時也將基礎(chǔ)知識不斷地反復(fù)鞏固和實踐運用，提升了教學(xué)質(zhì)量。

隨著科學(xué)技術(shù)與醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微創(chuàng)技術(shù)都是未來的發(fā)展趨勢。微創(chuàng)技術(shù)的發(fā)展必然對模擬手術(shù)操作過程的設(shè)備及器械的性能進行優(yōu)化，通過整合數(shù)值化信息參數(shù)，借助數(shù)字模擬技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)成像軟件，發(fā)掘更高的精度和清晰度的手術(shù)視野技，極致還原手術(shù)真實場景，同時兼顧場景的隨機性和可變因素，把多種復(fù)雜的人體臟器及組織性能通過數(shù)字化信息轉(zhuǎn)換為可操作的、可預(yù)體驗的模擬項目。泌尿微創(chuàng)外科學(xué)的模擬教學(xué)在充分保障患者安全的寬容環(huán)境下，優(yōu)化了教學(xué)對象對手術(shù)操作的認(rèn)知，更加順利地通過了學(xué)習(xí)曲線的初始階段，通過高度還原的腔道模擬場景，把真實微創(chuàng)手術(shù)操作完整展示在可見的教學(xué)培訓(xùn)中。利用手術(shù)場景模擬+腔道成像的教學(xué)培訓(xùn)形式的效益尚未完全證實，但是模擬教學(xué)在微創(chuàng)外科發(fā)展的地位越來越重要[17]。泌尿外科微創(chuàng)手術(shù)的精確性和多樣性非常顯著，這些特點使得泌尿外科相比其他學(xué)科更適合模擬教學(xué)，得益于其自然通道的模擬成像能夠帶給學(xué)員更為直觀和逼真的穿越感，同時也更加符合真實世界的手術(shù)操作案例，能夠把模擬成像教學(xué)做到更加極致的狀態(tài)。通過完全的手術(shù)模擬雖然無法替代真正的手術(shù)過程，但是這樣的教學(xué)模式在臨床經(jīng)驗總結(jié)和培育學(xué)員的過程中卻顯得彌足珍貴。為了更好的順應(yīng)醫(yī)學(xué)發(fā)展的潮流，我們也因適應(yīng)新的教學(xué)學(xué)習(xí)方式，養(yǎng)成勤于思考、樂于學(xué)習(xí)、善于總結(jié)的良好習(xí)慣。為了更好的掌握泌尿外科的微創(chuàng)操作從而更好的融入臨床操作中，不僅需要帶教教師與學(xué)生掌握新的教學(xué)學(xué)習(xí)方式，也需要學(xué)員們不斷探索和總結(jié)。