內鏡模擬器及機械臂在口腔頜面外科住院醫師臨床前技能培訓中的應用*

丁張帆，馬中凱，朱桂全，李春潔，門乙，高寧

610041 成都，口腔疾病防治全國重點實驗室，國家口腔醫學中心，國家口腔疾病臨床醫學研究中心，四川大學華西口腔醫院 頭頸腫瘤外科

近年來，基于模擬器的內鏡教學在多個臨床專科培訓中獲得了廣泛認可。已有研究表明，教學模擬器的引入可加速消化內鏡學員的早期學習曲線［1］。因此，越來越多的單位開始引入內鏡模擬器，以便用于初級內鏡醫師的臨床前培訓［2］。在模擬器出現之前，年輕醫生對于內鏡操作的學習主要源于高年資醫師在真實臨床環境下的實踐指導，但這種教學模式提供的學習機會與時間有限，且可能增加術中不良事件與術后并發癥的發生率［3］。這樣的傳統“老帶新”模式已難以滿足現代微創外科專業人員的培養需求。內鏡模擬器不僅提供專門的學習與培訓環境，避免臨床風險，并可以重復多次練習。目前常用的模擬器包括機械模擬器、活體動物模型、離體模型和虛擬現實模擬器等［4］。不少研究已證實模擬器訓練的優越性，學習者興趣與積極性得以充分調動，且顯著縮短學員的培養周期［5-7］。

二十世紀80 年代出現的微創手術是外科學的一大革命，其技術原理是利用人體自然腔道或手術小孔導入細長的醫療器械，通過專用攝像頭，協助醫生進行外科操作［8-9］。達芬奇智能手術機器人平臺由手術操作系統控制臺、機械臂系統、視頻成像系統三大部分組成。該設備的優點在于操作靈活性高，動作穩定連續，且能夠提供三維立體的視覺效果，實現眼手協調運動［10］。歷經二十年發展，達芬奇機器人手術系統已廣泛用于泌尿外科、胸外科、普外科和婦科等多個專業［11］。口腔頜面部由于涉及美觀與多項重要生理功能，該解剖區域的手術對微創的要求極高。因此，機器人手術在口腔頜面外科也展現出良好的應用前景，目前已在腭裂修復、口咽腫瘤切除、皮瓣修復、頸淋巴清掃術以及甲狀腺手術等方面成功應用［12-16］。

隨著內鏡技術與機器人手術在口腔頜面外科的逐步開展，年輕醫生的相關臨床前培訓工作也逐漸受到關注，這有助于促進我國口腔頜面微創外科與機器人頜面外科手術的后備人才培養，以滿足臨床工作需求。內鏡技術作為機器人手術的實踐基礎，其鏡下操作培訓可作為機器人機械臂訓練的前期教學內容，內鏡模擬器的訓練很可能有助于學員有效掌握機械臂的操作［17］。四川大學華西口腔醫學院已開展多年的內鏡與微創外科臨床前培訓工作，在長期教學探索過程中，制定了一系列內鏡培訓課程，并不斷嘗試新的教學模式，以完善口腔頜面外科住院醫師內鏡技術的培訓體系。本研究為探索內鏡模擬器結合機械臂的訓練在口腔頜面外科住院醫師臨床前技能培訓中的應用價值，對兩種不同培訓方式進行教學質量評價，以尋求更為有效的口腔頜面外科手術機器人機械臂臨床前培訓模式。

1 對象與方法

1.1 研究對象

納入四川大學華西口腔醫學院口腔頜面外科各年級住院醫師規范化培訓學員60 人，包含口腔頜面外科各亞專業學員（頭頸腫瘤外科學、頜面創傷外科學、正頜外科學、唇腭裂外科學、牙槽外科學），隨機將學員分為兩組，其中30 人為內鏡模擬器結合機械臂培訓組（實驗組），30 人為單純機械臂培訓組（對照組）。所有住院醫師嚴格按照輪轉大綱要求進行其他正常的臨床實踐與技能培訓。

1.2 教學方法

1.2.1 內鏡模擬器結合機械臂培訓組 對學員先給予為期四周的內鏡培訓，每周一次，每次45 分鐘。學員可在內鏡模擬器上進行定向取物、經孔穿線以及縫合打結等內鏡操作練習（圖1）。完成內鏡模擬器培訓之后，學員再接受手術機器人的機械臂培訓。機械臂的訓練裝置上共有12 個可供加持的物體，分別置于相應孔洞內，學員需要操作機械臂，將該12個物體全部取出并轉移至另一張置物板上相應的孔洞內，即完成一次訓練任務（圖2）。學員每完成一次訓練，教師將記錄該次完成任務的時間及相應訓練次數。機械臂培訓一共包括8 次訓練任務，每周安排兩次訓練，機械臂培訓為期4 周。

圖2 手術機器人機械臂訓練Figure 2.Surgical Robot Manipulator Training

1.2.2 單純機械臂培訓組 未經內鏡培訓的學員直接進行手術機器人機械臂訓練。同樣，記錄每次完成機械臂操作任務的時間與相應訓練次數。完成4周共8 次機械臂訓練后即結束機械臂培訓任務，記錄每次成績。

1.3 教學質量評價

1.3.1 操作考試 記錄兩組學員首次進行機械臂訓練時，完成一次訓練任務所花時間，以及之后每一次訓練所需時間。此外，記錄各位學員完成時間分別達到10 分鐘和5 分鐘的水平所需訓練的次數。8次訓練后記錄最后一次完成任務的時間，作為各學員最終用時成績，同時記錄最終兩組學員中成績達到2 分鐘或2 分鐘以內的學員人數。

1.3.2 培訓滿意度評價 采用匿名問卷調查的形式，對參與培訓的60 名住院醫師進行教學滿意度調查。問卷內容包括：①在該培訓期間，您認為您所接受的培訓方式對您的實踐技能的幫助有多大？（A很大，B 大，C 一般，D 無）；②在該培訓期間，您對所接受的培訓內容有多大積極性？（A 很大，B 大，C 一般，D 無）；③您認為您所接受的臨床前培訓模式對口腔頜面外科專業興趣的培養有多大作用？（A 很大，B 大，C 一般，D 無）；④您認為您所接受的培訓模式對您今后從事內鏡微創外科的信心建立有多大作用？（A 很大，B 大，C 一般，D 無）； ⑤您對該臨床前培訓的總體滿意度如何？（A 很滿意，B 滿意，C 一般，D 不滿意）。

1.4 統計學方法

采用GraphPad Prism 7 對所得數據進行統計學分析。計量資料用均數±標準差表示，采用兩獨立樣本t 檢驗進行統計分析；分類資料用率（百分比）表示，采用卡方檢驗進行統計分析。P ＜ 0.05 認為差異具有統計學意義。

2 結 果

2.1 兩組培訓學員的基本情況

內鏡模擬器結合機械臂培訓組30 人，單純機械臂培訓組30 人。在性別、年齡、年級以及有無口腔頜面頭頸腫瘤外科臨床（前）培訓經歷等方面，兩組學員的人數分布差異均無統計學意義（P ＞ 0.05；表1）。

表1 兩組培訓學員基本情況Table 1.General Characteristics of Trainees in Two Groups

2.2 兩組培訓學員的考核成績

兩組學員首次完成機械臂考核的所用時間差異無統計學意義（P = 0.156）；實驗組學員成績達到10 分鐘或10 分鐘以內所需平均訓練次數少于對照組，且差異具有統計學意義（P ＜ 0.001）；實驗組學員成績達到5 分鐘或5 分鐘以內所需平均訓練次數為（6.9±0.84）次，對照組所需次數大于8 次（由于本研究設定訓練次數為8 次，故未能統計8 次以上數據）；完成8 次訓練后，實驗組最終成績達到2分鐘或2 分鐘以內的學員有19 人，對照組無人達到這一水平；實驗組學員最終完成平均用時少于對照組學員（P ＜ 0.001；表2）。兩組培訓學員每次訓練的時間成績如表3 所示，首次成績兩組間差異雖無統計學意義（P = 0.156），但之后實驗組學員完成時間均少于對照組，且差異具有統計學意義（均P ＜ 0.001），時間-成績曲線如圖3 所示。

表2 兩組學員訓練結果Table 2.Manipulator Training Results in Two Groups

表3 兩組學員每次訓練所需時間Table 3.Time to Finish One Training Session in Two Groups after Manipulator Training

圖3 兩組學員的時間-成績曲線Figure 3.Performance Curves in Two Groups

2.3 兩組培訓學員的滿意度

在學員培訓滿意度調查（表4）中，83.33%的實驗組學員和60.00%的對照組學員認為他們所接受的培訓對實踐技能提升有很大/大幫助，兩組間差異有統計學意義（P = 0.045）；90%的實驗組學員和66.67%的對照組學員對他們所接受的培訓具有很大/大的積極性，兩組間差異有統計學意義（P = 0.028）；93.33%的實驗組學員和73.33%的對照組學員認為所接受的培訓對口腔頜面外科專業興趣的培養有很大/大的作用，兩組間差異有統計學意義（P = 0.038）；93.33%的實驗組學員和70%的對照組學員認為所接受的培訓對其從事內鏡微創外科的信心建立有很大/大的幫助，兩組間差異有統計學意義（P = 0.020）；96.67%的實驗組學員和80%的對照組學員對所接受的培訓表示很滿意/滿意，兩組間差異具有統計學意義（P = 0.044）。

表4 兩組學員滿意度調查Table 4.Satisfaction in Two Groups

3 討 論

手術機器人為口腔頜面外科微創手術開辟了新時代，機器人在口腔頜面外科的臨床應用也進入了快速發展的新階段［18-19］。隨著技術的不斷改進，機器人手術系統在視覺增強、空間導航、力的反饋、設備小型化以及成本效益方面的性能持續提升，不僅擴大了臨床適應征，并進一步給外科醫生減負，提高患者療效的同時，也有效克服了傳統外科手術的操作空間有限，視野暴露不清以及過多額外創傷等局限，實現了功能與美觀的雙重理想效果［20-21］。

盡管模擬器教學不能取代真正的臨床訓練，但它對于年輕醫生的臨床前培訓具有重要意義。由于住院醫師在臨床手術室中的內鏡操作訓練次數和時間通常有限，在帶教老師的口頭講解下難以理解內鏡和醫師之間的交互協調，使得住院醫師僅依靠臨床手術中的學習，勢必要經歷較長的學習曲線，不利于年輕醫生的培養，妨礙其建立對微創外科、腔鏡手術以及機器人手術的信心［22-23］。在過去的幾十年里，各類模擬器被開發并運用于內鏡技術的教學，為內鏡操作提供了學習平臺，尤其是為專科住院醫師提供了有針對性的臨床前培訓，有利于培養出訓練有素，技術與心理準備充分的內鏡醫師。作為機器人手術的理論與操作基礎，內鏡技術的學習是口腔頜面外科住院醫師規范化培訓當中的重要部分，本研究為探索內鏡模擬器及機械臂在口腔頜面外科住院醫師臨床前技能培訓中的應用價值，對兩種培訓模式進行了全面的教學質量評價，并對學員滿意度進行了調查。

本研究納入各年級口腔頜面外科住院醫師60名學員，每組30 人，一組進行內鏡模擬器結合機械臂培訓，一組進行單純機械臂培訓，兩組學員在性別、年齡、年級、有無其他臨床前訓練或臨床工作經歷等方面的人員分布情況差異無統計學意義。從兩組的機械臂訓練情況及考核結果看出，兩組學員首次完成機械臂任務的時間差異無統計學意義（P = 0.156），其可能原因是學員們初次接觸手術機器人機械臂，對其操作不熟悉，故兩組學員均花費了較長時間完成訓練任務。在隨后的訓練中，隨著訓練次數的增多，曾接受內鏡模擬器訓練的實驗組學員表現出更為出色的機械臂操作水平，對其掌握更為迅速，在該實驗組中，學員成績達到10 分鐘以內所需的平均訓練次數是（5.2±0.98）次，明顯少于單純機械臂訓練組的學員［（7.4±1.28）次］，且實驗組在接受6.9 次機械臂訓練后，成績即達到5分鐘以內，而對照組學員在8 次訓練后依然未能達到這一水平，說明內鏡模擬器結合機械臂培訓組的成員相比對照組，具有更強的機械臂學習能力，更快地掌握了機械臂的操作。從最后一次訓練結果可以看出，實驗組中成績達到2 分鐘以內的人數19 人，而對照組無人達到這一水平，且實驗組學員的平均成績［（2.1±0.54）分鐘］明顯優于對照組［（7.8±0.96）分鐘］。基于兩組學員的時間-成績曲線，可以看出兩組學員最初的成績無統計學差異，但隨著訓練次數的增加，兩組間逐漸拉開距離，實驗組的成績提升明顯，對機械臂的掌握更為迅速，盡管兩組學員在持續的培訓過程中，成績均不斷提升，但相比對照組，實驗組表現出更短的學習曲線，即更為迅速地掌握了手術機器人的機械臂操作，取得了更好的臨床前技能培訓效果。

學員對教學培訓的體驗感與滿意度也是評價教學模式的重要指標。本研究結果顯示，大多數學員對兩種培訓模式都表示滿意，提示對于大部分口腔頜面外科住院醫師，兩種機械臂臨床前訓練方式均具有良好的接受度。然而，在技能提升幫助，學習積極性，專業興趣培養和微創外科信心建立方面，實驗組學員比對照組學員給予了更大的肯定和滿意程度，提示內鏡模擬器結合機械臂培訓模式具有更好的學員支持度，內鏡模擬器的訓練學習有助于學員更好地掌握手術機器人機械臂操作，相對于單純直接進行機械臂訓練的培訓模式，內鏡模擬器結合機械臂培訓在口腔頜面外科住院醫師臨床前技能培訓中具有更大的應用價值。

隨著手術機器人在口腔頜面外科的應用逐漸增加，微創頜面外科、腔鏡手術以及相應專業方向的口腔頜面外科人才培養亦應受到足夠的重視，尤其對于國家級口腔醫學教學單位和上級醫院，將內鏡技術的臨床前教學內容合理融入口腔頜面外科住院醫師規范化培訓大綱，使得更多的口腔頜面外科年輕醫生有效地掌握內鏡外科技術，是一項值得探討的教學研究課題，這將決定在未來的時間里，能否有更多優秀的口腔頜面外科青年才俊投入到微創外科和機器人手術的時代潮流，加固和豐富我國在該領域的人才梯隊和人力儲備。本研究提出的內鏡模擬器結合機械臂訓練模式可有效促進口腔頜面外科住院醫師臨床前技能的提升，激發學員在內鏡學習方面的積極性，有助于年輕醫生建立從事微創頜面外科工作的自信心，促進腔鏡手術和機器人手術在我國口腔頜面外科的廣泛應用和快速發展。同時，該臨床前培養模式能夠有助于年輕醫生將內窺鏡與機械臂的臨床應用相結合，取長補短，更加靈活地應用于各類病情的臨床處置，例如咽旁舌根取活檢，軟組織內斷根或球狀異物取出等，通過優化模擬針對性的臨床場景，進一步提高我國口腔頜面外科的教育水平。

綜上，我們通過對四川大學華西口腔醫學院口腔頜面外科住院醫師臨床前技能培訓的一項教學改革研究，提出了內鏡模擬器結合機械臂訓練的臨床前技能培訓模式，從學科人才需求與學員技能掌握兩方面考慮出發，開展口腔頜面-頭頸外科內鏡與手術機器人操作訓練，通過各項教學質量指標評估，證明了該培訓模式能夠更有效地促進年輕醫生對于內鏡技術和手術機械臂的學習和掌握，縮短學員的學習曲線，且具有廣泛的學員認可度和滿意度。因此，內鏡模擬器結合機械臂訓練是值得推廣的口腔頜面外科住院醫師臨床前技能培訓新模式。

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