3D腹腔鏡對初學者學習腹腔鏡基本操作技能的有效性研究*

徐漢江，梁朝朝，周駿，郝宗耀，葉元平，劉祎

（安徽醫科大學第一附屬醫院泌尿外科，安徽合肥230022）

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3D腹腔鏡對初學者學習腹腔鏡基本操作技能的有效性研究*

徐漢江，梁朝朝，周駿，郝宗耀，葉元平，劉祎

（安徽醫科大學第一附屬醫院泌尿外科，安徽合肥230022）

摘要：目的評估3D腹腔鏡與2D普通腹腔鏡在腹腔鏡初學者學習腹腔鏡基本技能時的影響。方法18名腹腔鏡初學者采用最新的3D偏正立體顯示腹腔鏡系統依次完成4項基本腹腔鏡操作試驗，每項操作需重復8次，分別記錄每次的完成時間和錯誤次數。結果外科初學者在3D模式下與2D模式下相比，完成每項試驗的平均時間和錯誤次數均明顯下降，初學者采用3D系統完成整個試驗的平均時間為3 343.24 s，采用2D系統則為4 151.88 s，采用3D系統使初學者的平均操作時間提高了19.47%。初學者采用3D系統的平均總錯誤率為77.41次，2D系統為138.64次，使用3D系統時初學者的錯誤率減少了44.16%。結論先進的偏正3D腹腔鏡系統明顯提高了腹腔鏡初學者學習腹腔鏡基本操作技能的能力。

關鍵詞：腹腔鏡技術；3D技術；腹腔鏡訓練；學習曲線

腹腔鏡技術的出現使外科技術向前跨出了一大步，腹腔鏡手術已成為外科手術發展的趨勢。但是由于傳統腹腔鏡圖像是單眼視覺圖像，即2D（二維）圖像，對常在立體視野中手術的外科醫師來說很不習慣，沒有深度感，需要經過長期的嚴格訓練才能適應，術中定位不得不依賴內鏡器械去觸碰組織或憑借觀察器械上的標志來判別，可能會減慢手術操作，增加手術時間，還可能傷及組織器官。一名外科醫師需要經過廣泛嚴格的腔鏡訓練和平坦的學習曲線，才能安全熟練的完成腹腔鏡手術。這些缺陷降低了外科醫師對于腹腔鏡手術的興趣，限制了腹腔鏡技術的順利開展［1］。近幾年，3D腹腔鏡的出現，可能彌補上述缺陷。其還原了真實視覺中的3D立體手術視野，手術視野放大約4倍，相當于術者在患者體內操作，可以在各種臟器之間查找有病變的部位，再進行精確的切除及重建。因此，可以最大限度地減少血管、神經的損傷，較常規腹腔鏡進一步減少出血、減少手術并發癥，縮短手術時間［2-6］。本研究的目的是評估最新的采用被動式偏光立體顯示技術的3D腹腔鏡和2D腹腔鏡對初學者學習腹腔鏡基本操作的影響。

1　資料與方法

1.1一般資料

選擇18名腹腔鏡初學者參與此次研究，所有參與者均為男性，平均年齡為25周歲，此前均無相關腹腔鏡操作經驗。所有參與者均視力正?；虺C正視力正常。

1.2方法

1.2.1環境及設備參數在我院手術室內進行，環境照明條件相同。3D腹腔鏡采用Viking3D腹腔鏡手術系統，2D腹腔鏡采用德國STORZ高清腹腔鏡手術系統。

1.2.2試驗方法所有參與者隨機分成兩組，一組首先進行3D腹腔鏡下學習腹腔鏡基本操作，然后在2D腹腔鏡下完成相同的操作，見圖1；另一組相反。每位參與者要求完成每項操作8次，分別記錄每次操作的時間和錯誤次數。每位參與者開始前可以熟悉每個試驗2次，所有的參與者執行試驗的順序相同，試驗條件相同。每項試驗的技能及相關錯誤的定義描述如下［4，7］：

試驗一（拾豆試驗）：將5枚大小不等的豆子從一個直徑5.0 cm的盤內移動到15.0 cm外的一個開口為1.0 cm的試管內。移動過程中需要左手夾取豆子后傳遞至右手。傳遞過程中豆子掉落或未準確放入試管內記為錯誤。

試驗二（剪紙試驗）：剪紙實驗涉及一個寬1.0 cm 長12.0 cm的紙質條帶，每5個等距標有一條寬為3.0 mm黑色條紋。操作者左手持抓鉗，右手持剪刀。每個參與者要求沿條紋剪至少一半寬度。如果剪出條紋外則記做一次錯誤。

試驗三（帶線走針試驗）：操作者右手持持針器，左手持分離鉗，將一根長約20.0 cm的帶針縫線依次穿過預先編號的小孔，小孔直徑約3 mm。操作過程中每次嘗試穿孔操作失敗均記為依次錯誤。

試驗四（縫合打結試驗）：選用一根長15.0 cm 的3-0的帶針縫線，縫合模擬切口，并打一個外科結和兩個單結。每次未夾住針、繞線和打結失敗均記為一次錯誤。

1.3統計學方法

采用PASW.18版本軟件進行統計學分析，操作時間符合正態分布，并對因變量采用t檢驗。錯誤率數據呈正偏態分布，采用非參數Wilcoxon秩檢驗。檢驗水準α=0.05。

2　結果

所有操作試驗結果均表明使用3D腹腔鏡系統的操作時間有明顯地減少，錯誤率也明顯降低。附表總結了初學者使用3D和2D系統進行1～4項試驗時的平均時間。

如圖2所示，每項試驗的重復試驗表明，初學者使用3D系統明顯提高了操作能力，操作時間明顯降低。前3個試驗相對較簡單，完成時間相差不大，學習曲線也相對平行，第4個打結試驗相對難度較大，完成時間明顯較長，2D系統的學習曲線也明顯較平緩。

如圖3所示，初學者采用3D系統完成整個試驗的平均時間為3 343.24 s，采用2D系統則為4 151.88 s，采用3D系統是初學者的平均操作時間提高了19.47%。初學者采用3D系統的平均總錯誤率為77.41次，2D系統為138.64次，使用3D系統時初學者的錯誤率減少了44.16%，見圖4。

附表　3D和2D模式下每項試驗的平均每次操作時間（s，±s）

附表　3D和2D模式下每項試驗的平均每次操作時間（s，±s）

組別3D 2D P值拾豆試驗　　剪紙實驗48.18±14.48　70.98±27.00 54.54±19.25　81.98±34.02 0.000　0.000帶線走針試驗　　打結試驗123.79±50.70　174.85±68.00 142.33±59.62　240.13±72.14 0.030　0.000

圖1　相關試驗

圖2　每項試驗每次完成的平均時間

圖3　完成整個試驗總時間

圖4　完成整個試驗錯誤次數

3　討論

這項研究結果表明，初學者使用立體顯示器與使用普通2D顯示器相比有明顯的優勢。不論是完成時間和錯誤次數均明顯降低，尤其對于相對復雜的操作（帶線走針試驗、打結試驗），這種優勢更加明顯，能明顯降低學習難度。這些相對復雜的操作要求操作者對操作對象有更加精確的空間判斷能力，而使用偏正立體顯示器增加了對深度的判斷，意味著操作者能夠更加精確的進行腹腔鏡操作。

腹腔鏡手術的一些不足如杠桿效應和降低觸覺反饋，以及傳統的平面顯示圖像已被認為是腹腔鏡手術與開放手術相比的主要缺點［3，8-9］。這些缺點迫切需要外科醫生的刻苦訓練以及先進的顯示技術的發展。

三維立體成像系統在20世紀90年代開始被用于微創外科輔助治療，但由于早期的3D腹腔鏡需醫生佩戴頭套式顯示器，操作不便，移動時圖像會變得模糊不清，分辨率低以及術后視覺疲勞嚴重，造成頭痛等不適［10］，臨床應用推廣受限。近幾年，無源偏振3D腹腔鏡的出現，3D視覺效果更加真實，同時，術后視覺疲勞程度、頭痛以及軀體不適發生率等也有不同程度的降低。在此次研究中，3D腹腔鏡操作者普遍反映存在視覺疲勞和頭痛等不適，但均未出現早期3D系統的對圖像不能耐受的問題。所有的參與者均認可在使用3D顯示器時在深度判斷上有優點，均認為更有利于腹腔鏡基本技術的學習。

由于3D顯示系統能改善學習曲線中各個階段的表現，筆者認為其可能有利于受訓者實施更加安全的手術操作，促進腹腔鏡技術的推廣。國內有文獻報道，在如上尿路重建手術、前列腺癌根治術等高難度手術中，3D腹腔鏡系統更加有利于輸尿管、膀胱頸與尿道的精確吻合，術后尿漏、輸尿管狹窄和尿道狹窄等相關并發癥明顯減少，這正是3D技術對腹腔鏡手術最大的貢獻［11-12］。自2012年12月3D腹腔鏡進入中國后，在我國多家醫院如北京協和醫院、安徽醫科大學附屬第一醫院、中山大學孫逸仙紀念醫院和華中科技大學同濟醫院等進行了初步應用，使用者一致認為，純3D腹腔鏡系統視野清楚、立體定位準確，適用于各種外科腹腔鏡手術，特別是高難度手術，有較好的應用前景［12-15］。此次研究是對腹腔鏡初學者的研究結果，筆者下一步的研究是調查對于腹腔鏡經驗豐富的外科專家上述優勢是否仍然明顯。

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（張立芳編輯）

3D Laparoscopy promoted the novice surgeon's performance of laparoscopic surgical skills*

Han-jiang Xu，Chao-zhao Liang，Jun Zhou，Zong-yao Hao，Yuan-ping Ye，Yi Liu
（Department of Urology，the First Affiliated Hospital of Anhui Medical University，Hefei，Anhui 230022，China）

Abstract：Objective To compare the last generation of 3-dimensional imaging（3D）vs standard 2-dimensional imaging（2D）laparoscopy on the effect of novice surgeon performance of minimally invasive surgical skills. Methods 18 novice surgeons performed 8 repetitions of 4 surgical skills tasks using a new passive polarising stereoscopic display under 3D and 2D conditions. The previously validated tasks used were pick beans，paper cut，pass the curved needle and knot tying. Outcome measures included total error rate and time for task completion. Results Novice surgeons demonstrated a significant reduction in error rates and a significant improvement in mean time for all the tasks using the 3D laparoscopy compared with the 2D laparoscopy. The mean time for novice surgeons to complete the entire protocol was 3343.24 s using 3D and 4151.88 s using 2D. This represents an improvement in mean performance time of 19.47%when novice surgeons used the 3D system compared with the 2D system. The mean number of errors performed by novice surgeons completing the entire protocol was 77.41 using 3D and 138.64 using 2D. This represents a 44.16%reduction in mean error rate when novice surgeons used the 3D system compared with the 2D system. Conclusion Passive polarising 3D displays significantly improve the novice surgeon performance during acquisition of laparoscopy surgical skills.

Keywords：laparoscopy skills；3D technique；laparoscopic training；learning curve

中圖分類號：R192.3

文獻標識碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1007-1989.2016.04.007

文章編號：1007-1989（2016）04-0027-04

收稿日期：2015-06-26

*基金項目：衛生部國家臨床重點專科建設項目（No：2012）；安徽省科技攻關項目（No：12010402128）

［通信作者］梁朝朝，E-mail：Liang_chaozhao@163.com；Tel：0551-62923861