手術模擬器和手術訓練在獸醫腹腔鏡培訓中的應用

葛延松 魯文賡 王 崢 宋 軍 呂紅明 鄭家三

（黑龍江八一農墾大學動物科技學院，黑龍江大慶 163319）

腹腔鏡手術是最常用的微創手術技術之一，傳統手術和腹腔鏡手術之間存在技術差異，腹腔鏡手術技能的學習曲線更長、更復雜，必須通過使用模擬器和訓練模型來逐步完成手術的訓練，臨床訓練中最常使用的人類手術模擬器和訓練任務不能完美地模擬動物腹腔的解剖結構以及手術進程[1]。為此，需要開發適用于獸醫腹腔鏡手術的模擬器和針對性更強的手術訓練計劃，以提高腹腔鏡手術技能訓練的效率。

1 獸醫腹腔鏡手術的訓練任務

腹腔鏡手術的培訓項目是為受訓者設計的，目的是培養練習微創手術所需的基本技能和高級技能。基礎和高級技能培訓項目按難度遞增的順序組織練習，重點是練習手術的技術細節。培訓中心和醫院為使用模擬器的高級培訓項目制定了考核規則，保證受訓人員的手術技能可以成功地從模擬器轉移到臨床手術實踐中。

獸醫腹腔鏡手術常使用模擬器進行動作技能的訓練，最常用的訓練策略是連續重復所需任務的動作訓練，直到按照預期目標完成，即“成形”策略。任務通常被配置為簡單、中等和困難，難度逐步、平穩、相對容易地增加。腹腔鏡手術基礎（Fundamentals of Laparoscopic Surgery，FLS）是由美國外科醫生學會和美國胃腸道和內窺鏡外科醫生學會開發的認證項目，用于評估腹腔鏡手術的培訓效果。FLS 是用于培訓醫生和獸醫的有效模擬訓練項目之一，是獲得外科住院醫師認證的先決條件，也適用于外科研究員和執業外科醫生[2]。目前，獸醫領域的腹腔鏡模擬訓練項目“獸醫腹腔鏡技能評估（Veterinary Assessment of Laparoscopic Skills，VALS）”是由FLS使用的Inanimate McGill 腹腔鏡技能訓練和評估系統構成。VALS 訓練計劃包含釘板轉移、圖案切割、結扎環放置、體外和體內縫合等任務，被列為第一個為獸醫使用而開發的培訓和評估計劃[3]。

另一種培訓策略是在最初的任務中給受訓者提供詳細線索和指導，但隨著難度的增加，線索和指導的數量逐漸減少，直到受訓者不需要幫助就能完成任務，稱為“消退”策略。這種類型的策略被虛擬現實（Virtual Reality，VR）模擬器所使用，因為它有定義明確的任務，以及集成在軟件中的指示和評論，允許以自動化的方式添加或刪除訓練過程中的引導信息[4]。

具體實踐中，受訓者按照一定步驟進行練習完成基于任務的模擬培訓，這種策略被稱為“漸進式累積經驗”，這對安排培訓計劃至關重要。通過這種學習策略，將一個復雜的程序分為基本或簡單的培訓單元，并可以在必要時重復和中斷一項任務。新手在進入臨床執行更復雜的任務之前，必須掌握各個獨立訓練單元的技能，減少一次性完成復雜任務的心理壓力。每個受訓者練習特定的任務，不斷進行重復訓練，并根據反饋信息找到不足之處，直到達到預期的訓練效果，然后在重復第一個任務的同時增加一個新的任務，加強和鞏固培訓期間獲得的動作技能[5]。另一個與“漸進式累積經驗”非常相似的培訓被稱為“反向推理”策略，是從任務的結尾開始，分成不連續的動作技能訓練單元，每完成一個動作訓練后就增加一個新的步驟，通常在受訓者面臨困難和對訓練喪失自信時采用這種方法[4]。

2 獸醫腹腔鏡手術訓練的時間分配

在基于理論和學習策略制定培訓計劃后，訓練的時間分配是形成訓練計劃的另一個關鍵點，即受訓者練習獲得簡單運動技能所需的任務頻率。訓練的時間分配是影響技能掌握的重要變量，訓練任務的時間間隔可以分為長時間練習或多次短時間練習。盡管新的技能通常是在1～2 d 的密集課程中教授的，有時會導致受訓者在短期課程后認為自己已經接受過培訓，導致隨后的實踐訓練效果較差。間隔練習更有利于動作技能的學習，這可能是因為受訓者需要更長的時間來完成技能的認知鞏固。在學習動作技能的初期，受訓者的精神需求很高，精神和身體疲勞會干擾技能訓練。因此，建議最多練習1.5 h，然后在兩次練習之間穿插休息進行鞏固學習，每天最多進行兩次練習。也有人建議每天進行1～2 h的分散練習，持續數周至數月。在長時間練習的情況下，有報告稱每天在短間隔內的訓練時間超過1～2 h，這種時間分配可能會導致高估手術技能的訓練效果，因為每次訓練前的記憶沒有被激活，影響動作技能的長期保持效果。因此，建議為腹腔鏡手術技能培訓開發的課程涉及分布式的間隔訓練。

3 腹腔鏡手術訓練的模擬器類型

腹腔鏡手術的模擬器可以進行基本技能和高級技能的訓練，準確地再現腹腔鏡手術的活動，通過模擬器進行的手術訓練與傳統開放手術存在一些差異，包括以下幾點：一是將三維的手術空間轉化為二維的視頻圖像，影響深度的感知。二是外科醫生的手與屏幕上的器械移動的方向相反。三是需要通過套管引起的支點效應進行操作。四是腹腔鏡手術缺乏觸覺反應，因為它需要長的手術器械，使外科醫生的手與解剖結構分開。五是由于外科醫生雙手的直接互動較少，往往會忽視他們的非優勢手。這些問題會降低腹腔鏡手術的效率，導致外科醫生在沒有受過良好訓練的情況下進行手術，存在較高的風險[6]。獸醫腹腔鏡手術訓練最常使用的是無生命模型，包括腹腔鏡模擬箱或盒子模型、尸體模型和虛擬模擬器。

由于需要增強動作訓練，腹腔鏡手術出現后不久就開發了用于腹腔鏡手術訓練的模擬箱，常用來進行轉移和縫合等練習，但模擬箱缺乏解剖學上的精確性，無法練習完整的手術，并具有較低的保真度。模擬箱的優點是成本低、效率高、實施迅速、便于攜帶，以及訓練基本腹腔鏡技能的可重復性。模擬箱的設計很簡單，包括錄像機、監視器和一個有器械接入點的箱子。幾種人用的訓練箱已經被驗證并用于訓練獸醫腹腔鏡手術，如Lap Tap Trainer和FLS訓練箱等。有研究顯示，與傳統的高成本訓練箱相比，使用低成本的模擬器或桌子進行訓練最終獲得的效果沒有差異[7]。VR和增強現實（Augmented Reality，AR）模擬器在手術技能訓練方面效率較好，它們能夠結合時間和動作等指標進行訓練效果評估，及時反饋準確性和錯誤率。VR和AR模擬器進行腹腔鏡手術的基本技能訓練，能夠大大提高醫師的手術技能，縮短培訓周期[8-9]。AR 模擬器ProMIS 已經應用于獸醫臨床技能培訓中，其中一些設備的使用已被報道，VR模擬器LapSim和Lap Mentor被作為腹腔鏡手術培訓的補充而推廣，AR 模擬器比VR 模擬器更有助于手術技能的評估[10]。

目前，獸醫外科醫生用于基本和高級技能訓練而設計和驗證的獸醫模擬器的模型很少，主要有梅奧內窺鏡模擬圖像（Mayo Endoscopy Simulated Image，MESI）犬腹部模型及由西班牙卡塞雷斯的微創外科中心根據比格犬計算機斷層掃描圖像開發用于腹腔鏡培訓的Simulvet 模型，兩種模擬器和培訓項目在學習腹腔鏡基本技能方面具有明顯的效果。此外，華盛頓州立大學獸醫學院驗證了一種用于站立馬匹腹腔鏡卵巢切除術的模擬器，是第一個用于馬匹腹腔鏡手術的特定模擬器[11]。

4 展望

為了在獸醫學中獲得先進的腹腔鏡手術技術，有必要建立適用于獸醫手術的模擬器和針對性較強的培訓課程，并通過更多的實踐評估訓練效果，推動腹腔鏡手術技術在獸醫臨床中的應用。