3D打印Dry Lab模型在腹腔鏡胃底折疊手術教學中的應用

李義亮 李贊林 克力木·阿不都熱依木 帕爾哈提江·阿布力米提

胃食管反流病是一種以反酸、燒心為典型癥狀的消化道疾病，其發病率在我國呈增高趨勢［1］。目前外科手術治療常用的手術方法為胃底折疊術，折疊方式包括360°全包繞（Nissen胃底折疊術）和部分包繞抗反流手術（常用術式為Toupet、Dor式胃底折疊）［2‐3］，該手術是在胃食管連接部的重要功能區進行操作，操作不當將會引起各種嚴重并發癥，故手術操作難度較大，對術者基本功要求高［4］。3D打印技術可以精確地模擬人體解剖結構，為了彌補這類手術訓練的空白，我們利用CT對人體器官的掃描，結合超聲彈性成像形成三維數據，結合3D打印技術制作抗反流手術模型，縮短并安全完成腹腔鏡培訓學習曲線的應用。

新疆為胃食管反流病高發地區［5］，我中心為全疆腹腔鏡培訓中心。地區醫院掌握和推廣腹腔鏡胃底折疊術是大勢所趨，地區級醫院有必要承擔并開展抗反流手術。然而對于地區各級醫院而言，在開展涉及上述技術的手術的時候，都會面臨學習曲線的安全完成問題。針對抗反流手術而言，學習曲線涉及兩個關鍵的問題，手術的例數和練習的頻率。在開展抗反流手術之時，很難在短時間內遇到大量的可以進行該操作的患者，也難以遇到各種各樣的復雜情況，因此，難以完成學習曲線。作為實踐科學的微創外科，除了學習視頻外科，需要有一個培訓模式，能更有效提供上手腹腔鏡技術訓練，使胃底折疊術操作趨于規范化和標準化并可以客觀質控，使腹腔鏡技術更安全同時最大限度地發揮作用，提高醫療服務水平。

因為傳統腹腔鏡手術操作有如下不足：二維的手術視野，失去了對深度的感知；由于醫師不得不手術時看著屏幕上二維圖像而失去的手眼協調；手術器械末端無關節，失去了2個自由度，在狹小而深的空間很難靈活控制；術者控制手術器械中的2個/其中1個或者為內鏡，更換器械時，有時不容易到達原來的位置，或者需要鏡頭引導，器械末端運動方向與手成鏡像相反，另外器械由于腹壁Trocar支點的作用，而且沒有活動關節，因而使用時類似使用筷子，對手的顫抖放大；術者站在患者旁進行手術操作，對于長時間復雜的手術，心理壓力大，容易產生疲勞；并且腹腔鏡胃底折疊術常常由于術者經驗技術不足以及該手術學習曲線較長，腹腔鏡胃底折疊術后吞咽困難等并發癥發生率較高等原因造成手術難度較大，在沒有形成學習曲線前對患者而言存在較大風險。為此，我們認為規范化、標準化手術操作極為重要，一方面為了保證抗反流手術的療效，另一方面也為了降低因操作不當引起的并發癥。因此如何能使更多的醫師更安全有效地開展腹腔鏡胃底折疊術，并且如何縮短腹腔鏡下抗反流手術的培訓學習曲線也成為了微創外科發展的重要一環，成為在外科領域亟需解決的問題。

為了完成這樣的培訓模式，在以往開放手術中外科醫師試圖通過進行動物手術訓練來提升技術，但是在腹腔鏡手術中，動物實驗往往存在諸多問題，我們難以將動物直接引入到手術室中，而且動物手術的麻醉方式及麻醉程度也不同于人體；此外，大型哺乳動物價格昂貴，與人體臟器的解剖結構稍有出入，均給手術訓練帶來不少困難。而國外遺體捐獻用于醫學研究及手術訓練的方式在國內實施有更大的難度，首先國人受傳統觀念的束縛必將導致用于訓練的尸體標本數量的匱乏，并且難以做到對不同患者解剖變異的個體化匹配。

臨床實際操作與傳統操作技能培訓之間往往缺乏一定的連接，在3D打印模型下操作培訓可以在一定程度上彌補傳統教育和實踐操作教育之間的不足［6］。在3D打印技術在醫學領域展露頭角之際，我們嘗試利用3D打印抗反流手術模型，并對其進行改進，來探索利用3D打印抗反流模型對于腹腔鏡胃底折疊手術操作規范化、標準化的研究，在試圖探討3D打印抗反流模型對于腹腔鏡學習曲線的影響。對于地區醫院而言，雖然很難在一定時間內有足夠的病例維持訓練的病例數量和頻率，而這些同樣是嚴重影響手術質量，但事實上，對于很多手術，構成學習曲線之一就是如何針對各種不同的情況的處理。我們用3D打印器官模型來模擬各種不同的手術情況，例如巨大食管裂孔疝和短食管，并對術中出血情況的相應止血縫合的處理，以及使用真實手術中使用的各類補片進行裂孔疝的修補等，學會對這些處理也是提高腹腔鏡手術安全性的關鍵。該模型利用CT對于人體器官的掃描，結合超聲彈性成像形成對應器官的三維數據，并采用接近人體器官軟硬度及抗牽拉強度的硅膠材料，利用3D打印技術打印形成，該模型能在質地和結構外形上都能模擬出胃和食管，以及連接在上面的網膜、迷走神經、胃短血管、膈肌腳以及包繞在膈肌腳上的腹膜（必須解剖以游離食管），并且通過連接泵的血管來模擬術中出血和止血的處理。以此來縮短學習曲線，并且可以同時應用于開放，腹腔鏡和機器人三種模式的手術訓練。除了進行胃底折疊成功的關鍵步驟如膈肌腳的分離，食管的分離，術中出血的處理，胃短靜脈的分離，胃底的包繞縫合，還可以通過對不同手術患者的器官打印，形成針對特定患者的個體化手術訓練，可以有效解決個體解剖變異給手術帶來的難度和風險。此外，3D打印手術訓練模型在提供仿真模擬手術場景和平臺的同時，能夠保證足夠的訓練頻率和結果評價，為學習曲線的完成和手術風險的減少提供很大的幫助。

除此之外，我們可以選取背景相似的醫師，對比基于研發模型對學習曲線的幫助，腹腔鏡下胃底折疊技術能更安全更快速開展。形成規范化、標準化腹腔鏡胃底折疊手術操作，保證抗反流手術的療效，從而降低因操作不當引起的并發癥。為根據該視覺補償情況下行腹腔鏡下胃底折疊術的準確性，安全性和可靠性提供客觀評價指標。

綜上，實施基于3D打印模型的腹腔鏡下手術訓練，完成腹腔鏡下胃底折疊手術學習曲線對于年輕外科醫師手術技術的提高將有極大的幫助，可以有效彌補由于手術量不足及患者個體解剖變異所帶來的手術難度及風險的提升，有利于規避患者術中和術后并發癥的發生，為手術規范化標準化提供保證。