計(jì)算機(jī)模擬訓(xùn)練在泌尿外科微創(chuàng)手術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用和效果評(píng)價(jià)

劉俊杰+陳仁富+陳家存

摘 要 隨著內(nèi)鏡與腹腔鏡技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，微創(chuàng)技術(shù)逐漸成為現(xiàn)代泌尿外科手術(shù)主流。然而，傳統(tǒng)的外科教學(xué)模式及基本技能的訓(xùn)練如今已無(wú)法滿足微創(chuàng)外科的發(fā)展需要，如何快速提高微創(chuàng)外科基本技能，逐漸成為當(dāng)今外科臨床教學(xué)面臨的一大挑戰(zhàn)。應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬訓(xùn)練操作系統(tǒng)輔助進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的臨床教學(xué)，結(jié)果表明，模擬系統(tǒng)可有效降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，顯著提高學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力，同時(shí)可以縮短學(xué)習(xí)曲線、提高教學(xué)效率，教學(xué)效果良好，為泌尿外科的臨床教學(xué)工作提供了一個(gè)有益的思路。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)模擬訓(xùn)練；微創(chuàng)技術(shù)；泌尿外科手術(shù)；臨床教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）22-0048-03

Application and Effect of Computer Simulation Training in Tea-ching of Urology Minimally Invasive Surgery//LIU Junjie， CHEN Renfu， CHEN Jiacun

Abstract With the application and development of endoscopic and

laparoscopic techniques， minimally invasive techniques have gra-

dually become the mainstream of modern urology surgery. However，

the traditional pattern of surgical teaching and the basic skill trai-

ning is now unable to meet the needs of the development of mini-mally invasive surgery， how to quickly improve the minimally inva-

sive surgical basic skills， become a big challenge faced by the current

clinical teaching of surgery. In this paper， application of computer simulation operating system support on related contents of clinical teaching， the results show that the simulation system can effectively reduce the operation risk， improve students interest in learning and practice ability， can shorten the learning curve at the same time， im-prove teaching efficiency and teaching effect is good， for urology clinical teaching work provides a useful idea.

Key words computer simulation training； minimally invasive tech-nique； urology； clinical teaching

1 前言

21世紀(jì)是微創(chuàng)醫(yī)學(xué)的時(shí)代，微創(chuàng)技術(shù)的不斷發(fā)展使手術(shù)創(chuàng)傷越來(lái)越小。目前而言，約90%的手術(shù)可以通過(guò)微創(chuàng)技術(shù)進(jìn)行診治。泌尿外科手術(shù)所涉及的器官大多數(shù)通過(guò)尿道與外界環(huán)境相通，因此是應(yīng)用內(nèi)鏡及腔鏡技術(shù)較多且比較合適的學(xué)科之一。手術(shù)者利用專門(mén)的器械，通過(guò)尿道或經(jīng)皮穿刺等手段，在泌尿器官空腔內(nèi)或器官外進(jìn)行相應(yīng)的手術(shù)操作，如膀胱鏡、經(jīng)皮腎鏡、輸尿管鏡腹、腔鏡等。

有別于開(kāi)放手術(shù)，內(nèi)鏡技術(shù)及微創(chuàng)手術(shù)并沒(méi)有所謂的簡(jiǎn)單手術(shù)，單純通過(guò)觀摩和做助手，初學(xué)者往往無(wú)法得到足夠的訓(xùn)練，從而可能導(dǎo)致手術(shù)操作不規(guī)范，手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)，甚至進(jìn)而可能會(huì)發(fā)生比較嚴(yán)重的并發(fā)癥。因此，缺乏理想的技術(shù)訓(xùn)練手段已成為制約微創(chuàng)技術(shù)發(fā)展的一大障礙，探索規(guī)范而有效的微創(chuàng)手術(shù)培訓(xùn)方法是教學(xué)中亟待解決的課題[1]。

計(jì)算機(jī)模擬仿真訓(xùn)練是近年來(lái)出現(xiàn)的新技術(shù)，它通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)及硬件設(shè)備構(gòu)建內(nèi)鏡操作的虛擬環(huán)境，讓學(xué)生在接近臨床實(shí)際操作環(huán)境下進(jìn)行訓(xùn)練。在實(shí)際臨床教學(xué)過(guò)程中，采用計(jì)算機(jī)模擬仿真這一系統(tǒng)，徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院對(duì)研究生及進(jìn)修醫(yī)師進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)的相關(guān)培訓(xùn)，比較學(xué)員培訓(xùn)前后運(yùn)用該系統(tǒng)施行腎囊腫切除手術(shù)情況，評(píng)價(jià)其教學(xué)效果，為該仿真系統(tǒng)應(yīng)用的推廣提供科學(xué)依據(jù)。

2 研究對(duì)象和方法

研究對(duì)象 計(jì)算機(jī)模擬仿真系統(tǒng)，可以虛擬包括輸尿管鏡、經(jīng)皮腎鏡等多種泌尿外科常見(jiàn)微創(chuàng)手術(shù)的操作過(guò)程。該系統(tǒng)內(nèi)設(shè)評(píng)分機(jī)制，可以顯示手術(shù)操作的時(shí)間、切除率、出血控制率及安全性等指標(biāo)。本研究選擇腎囊腫切除模塊評(píng)價(jià)培訓(xùn)效果。

研究方法 研究選取2014年1月—2015年12月期間，25名在徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院泌尿外科參加住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的學(xué)員。所有學(xué)員都進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬訓(xùn)練，每次訓(xùn)練一小時(shí)，每周兩次，連續(xù)三月。在培訓(xùn)前、后分別使用計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)施行腎囊腫的切除術(shù)，重點(diǎn)考查學(xué)員腹腔鏡手術(shù)的基本技能，包括分離、顯露、切割、止血、縫合及打結(jié)等任務(wù)，主要比較培訓(xùn)前后手術(shù)用時(shí)。

統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，數(shù)值變量用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（mean±SD）表示，應(yīng)用t檢驗(yàn)比較培訓(xùn)的初評(píng)與復(fù)評(píng)客觀評(píng)分，P<0.05認(rèn)為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。endprint

3 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

參加培訓(xùn)研究的對(duì)象共計(jì)25人，均為男性，年齡在23～25歲。表1展示了計(jì)算機(jī)模擬培訓(xùn)前后手術(shù)時(shí)間對(duì)比，即初評(píng)、復(fù)評(píng)客觀評(píng)分結(jié)果。可見(jiàn)，相較于培訓(xùn)前，培訓(xùn)后腎囊腫切除的手術(shù)時(shí)間明顯縮短（P<0.01）。

4 討論

隨著技術(shù)和設(shè)備水平的不斷提高和改進(jìn)，腔道泌尿外科學(xué)得到急速發(fā)展，并已逐漸取代多數(shù)泌尿外科的傳統(tǒng)開(kāi)放性手術(shù)。如何能夠快速學(xué)習(xí)并掌握其基本知識(shí)及操作技能，是綜合型教學(xué)醫(yī)院泌尿外科臨床教學(xué)過(guò)程中不得不面對(duì)的一大挑戰(zhàn)。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)方法并不完全適用于腔內(nèi)泌尿外科的教學(xué)，對(duì)抽象性、局限性等問(wèn)題，學(xué)員通常理解起來(lái)較為困難，結(jié)合實(shí)踐來(lái)進(jìn)行講授，一般才能取得比較好的效果[2]。

與傳統(tǒng)開(kāi)腹手術(shù)相比，微創(chuàng)泌尿外科手術(shù)以腔內(nèi)手術(shù)為主，包括膀胱鏡、腹腔鏡、輸尿管鏡及經(jīng)皮腎鏡等。以腹腔鏡手術(shù)為例，分離、結(jié)扎、止血、縫合等操作均借助器械，通過(guò)觀察顯示器進(jìn)行，大部分操作由手術(shù)者獨(dú)立完成，因此，手術(shù)者必須具備良好的空間感知和手眼協(xié)調(diào)能力。對(duì)于手術(shù)助手而言，無(wú)法像傳統(tǒng)開(kāi)放手術(shù)那樣，可以直接接觸操作組織，手術(shù)者也無(wú)法做到“手把手”進(jìn)行糾錯(cuò)。所以，助手在術(shù)中鍛煉機(jī)會(huì)明顯減少，熟練掌握腔內(nèi)手術(shù)的時(shí)間明顯延長(zhǎng)。

由于腔內(nèi)泌尿外科具有操作過(guò)程可以實(shí)時(shí)顯示在顯示屏的特點(diǎn)，這就為計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)的應(yīng)用提供了可能，因此，計(jì)算機(jī)模擬訓(xùn)練手段隨之涌現(xiàn)。計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)是指借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)及硬件設(shè)備，構(gòu)建內(nèi)鏡操作的虛擬環(huán)境，能夠更加真實(shí)地反映臨床實(shí)際操作環(huán)境。計(jì)算機(jī)模擬手術(shù)教學(xué)通過(guò)程序性化的訓(xùn)練，使學(xué)員可以通過(guò)不同模塊的訓(xùn)練，循序漸進(jìn)地掌握腔內(nèi)泌尿外科手術(shù)的方法和技巧，并且根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的反饋，可有效發(fā)現(xiàn)手術(shù)操作過(guò)程中存在的薄弱環(huán)節(jié)，從而更有針對(duì)性地進(jìn)行側(cè)重訓(xùn)練和反復(fù)訓(xùn)練。計(jì)算機(jī)模擬的微創(chuàng)手術(shù)訓(xùn)練，有助于快速培養(yǎng)學(xué)員的空間感知能力、手眼協(xié)調(diào)能力，熟悉內(nèi)鏡下解剖結(jié)構(gòu)，掌握內(nèi)鏡下手術(shù)操作技能，并對(duì)手術(shù)并發(fā)癥的處理能有更深刻的感性認(rèn)識(shí)。

常用的泌尿內(nèi)鏡模擬器如URO Mentor等，可以幫助學(xué)員了解泌尿系統(tǒng)在內(nèi)鏡下的解剖標(biāo)志和結(jié)構(gòu)，掌握膀胱鏡、輸尿管鏡的應(yīng)用技巧，以及在導(dǎo)絲引導(dǎo)下對(duì)上尿路常見(jiàn)疾病（結(jié)石、狹窄和腫瘤等）的治療。

醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)是代替真實(shí)病人進(jìn)行臨床教學(xué)和實(shí)踐的一種教學(xué)方法，主要指利用模擬技術(shù)來(lái)創(chuàng)設(shè)出模擬病人和/或模擬臨床場(chǎng)景。模擬器材不同，其作用與使用范圍亦不同，醫(yī)學(xué)模擬技術(shù)可以分為五種類型，按照從低到高排序，分別為基礎(chǔ)解剖模型、局部功能性訓(xùn)練模型、計(jì)算機(jī)輔助模型、虛擬現(xiàn)實(shí)模擬系統(tǒng)和生理驅(qū)動(dòng)型模擬系統(tǒng)。相較于前三種模型，后兩種模型往往被稱為高端醫(yī)學(xué)模擬系統(tǒng)。其中，生理驅(qū)動(dòng)型模擬系統(tǒng)被認(rèn)為是最為高端的模擬系統(tǒng)，可以對(duì)包括病人、病情及治療環(huán)境等多種情況在內(nèi)的整個(gè)醫(yī)療環(huán)境進(jìn)行較為完整的模擬，對(duì)于培養(yǎng)、提高和考核學(xué)員的臨床實(shí)際工作能力都大有裨益。

虛擬現(xiàn)實(shí)模擬系統(tǒng)可以真實(shí)再現(xiàn)疾病診治的過(guò)程和方法，操作者（手術(shù)者）可以在視覺(jué)上實(shí)時(shí)看到手術(shù)過(guò)程的真實(shí)場(chǎng)景，通過(guò)觸覺(jué)上的“力反饋”技術(shù)，能夠更加真實(shí)感受手術(shù)中各種有效的觸覺(jué)信息。這一系統(tǒng)將手術(shù)操作中的視、聽(tīng)和觸三覺(jué)融為一體，因此在微創(chuàng)外科技能訓(xùn)練等領(lǐng)域得到較為廣泛的應(yīng)用。研究表明：外科醫(yī)生經(jīng)過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)模擬系統(tǒng)訓(xùn)練后，手術(shù)時(shí)間可縮短29%，手術(shù)失誤率下降70%。需要指出的是，無(wú)論是對(duì)于初學(xué)者還是經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師，該訓(xùn)練都可以有效提高手術(shù)技能。

虛擬現(xiàn)實(shí)模擬系統(tǒng)在泌尿外科的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在技能訓(xùn)練中其不僅可以培訓(xùn)學(xué)員的空間感、眼手協(xié)調(diào)能力，對(duì)于解剖結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)、正確處理術(shù)中并發(fā)癥以及外科技能教授的課程評(píng)估和反饋等，也都具有重要作用。總結(jié)起來(lái)，主要包含以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

1）時(shí)間安排相對(duì)靈活。帶教教師與學(xué)員可以雙方共同協(xié)調(diào)，與手術(shù)室內(nèi)帶教相比，時(shí)間選擇相對(duì)更自由。

2）訓(xùn)練效果評(píng)價(jià)客觀，能夠及時(shí)客觀反饋培訓(xùn)結(jié)果，對(duì)操作中的錯(cuò)誤也可以及時(shí)進(jìn)行糾正，使得學(xué)員的操作更規(guī)范，并且具有較好的可重復(fù)性。

3）標(biāo)準(zhǔn)化的模擬系統(tǒng)，干擾變量相對(duì)較少，從而可以構(gòu)建一個(gè)重復(fù)的、循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)過(guò)程，技能維持時(shí)間長(zhǎng)。

4）技能訓(xùn)練可靈活調(diào)節(jié)，可以依據(jù)每個(gè)學(xué)員不同的特點(diǎn)，在系統(tǒng)中設(shè)置個(gè)性化情境或任務(wù)，更有針對(duì)性地進(jìn)行訓(xùn)練。

5）學(xué)習(xí)曲線相對(duì)較短，縮短手術(shù)技能培訓(xùn)時(shí)間、降低培訓(xùn)費(fèi)用，同時(shí)，手術(shù)安全性相應(yīng)提高。

然而，計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)歸根結(jié)底畢竟還只是一種“模擬”，只是通過(guò)這種模擬訓(xùn)練來(lái)尋找真正手術(shù)時(shí)的“感覺(jué)”，而無(wú)法完全替代真正的臨床操作，臨床上不允許也不能“試錯(cuò)”。需要在正確認(rèn)識(shí)腔內(nèi)泌尿外科臨床實(shí)踐特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，充分利用模擬系統(tǒng)對(duì)于臨床實(shí)踐的促進(jìn)作用，從而進(jìn)一步提高微創(chuàng)泌尿外科手術(shù)教學(xué)質(zhì)量。

徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院泌尿外科微創(chuàng)手術(shù)教學(xué)培訓(xùn)中心配置了包括經(jīng)腹腔鏡、泌尿內(nèi)鏡、經(jīng)皮腎鏡等在內(nèi)的多種模擬系統(tǒng)，這些系統(tǒng)能對(duì)操作進(jìn)行追蹤觀察，并對(duì)操作熟練程度進(jìn)行客觀評(píng)估，通過(guò)系統(tǒng)反饋強(qiáng)化薄弱環(huán)節(jié)訓(xùn)練。同時(shí)包含豐富的實(shí)際病例，可提供模擬病人的病史、查體、實(shí)驗(yàn)室檢查以及影像學(xué)檢查等資料，學(xué)員可以通過(guò)這些信息熟悉并掌握各種內(nèi)鏡操作的適應(yīng)證和禁忌證，通過(guò)高度仿真效果的反復(fù)練習(xí)，減少臨床的操作失誤。

依托于手術(shù)模擬培訓(xùn)中心，對(duì)研究生和住院醫(yī)師進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)。本研究回顧分析了25名學(xué)員為期三個(gè)月的計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)培訓(xùn)的情況，評(píng)估培訓(xùn)前、后分別使用該系統(tǒng)進(jìn)行腎囊腫切除手術(shù)操作。結(jié)果顯示，在未進(jìn)行訓(xùn)練之前，腎囊腫切除術(shù)的操作時(shí)間為91.2±11.4 min；經(jīng)過(guò)培訓(xùn)后，手術(shù)操作時(shí)間縮短為62.7±7.1 min。這就說(shuō)明該模擬訓(xùn)練系統(tǒng)有效地提高了學(xué)員進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)的基本技能，對(duì)于提高學(xué)員的動(dòng)手能力有很大幫助。與此同時(shí)，通過(guò)臨床帶教醫(yī)師的反饋，不單單是表現(xiàn)在模擬器上的成績(jī)，經(jīng)過(guò)該系統(tǒng)規(guī)范培訓(xùn)后，學(xué)員可以更好地進(jìn)入臨床實(shí)踐狀態(tài)，手術(shù)操作也更加規(guī)范。

計(jì)算機(jī)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)通過(guò)包括分離、顯露、切割、止血、縫合及打結(jié)等任務(wù)培訓(xùn)，從而達(dá)到對(duì)泌尿外科培訓(xùn)學(xué)員進(jìn)行腹腔鏡基本操作訓(xùn)練的目的，進(jìn)而為低年資泌尿外科醫(yī)師進(jìn)行微創(chuàng)泌尿外科手術(shù)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，需要指出的是，由于本研究的樣本量較少，模擬教學(xué)與臨床實(shí)踐的相關(guān)性問(wèn)題以及最合適的培訓(xùn)時(shí)間問(wèn)題還需要進(jìn)一步研究來(lái)明確。

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