手術(shù)模擬器和手術(shù)訓(xùn)練在獸醫(yī)腹腔鏡培訓(xùn)中的應(yīng)用

葛延松 魯文賡 王 崢 宋 軍 呂紅明 鄭家三

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，黑龍江大慶 163319）

腹腔鏡手術(shù)是最常用的微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)之一，傳統(tǒng)手術(shù)和腹腔鏡手術(shù)之間存在技術(shù)差異，腹腔鏡手術(shù)技能的學(xué)習(xí)曲線更長(zhǎng)、更復(fù)雜，必須通過(guò)使用模擬器和訓(xùn)練模型來(lái)逐步完成手術(shù)的訓(xùn)練，臨床訓(xùn)練中最常使用的人類手術(shù)模擬器和訓(xùn)練任務(wù)不能完美地模擬動(dòng)物腹腔的解剖結(jié)構(gòu)以及手術(shù)進(jìn)程[1]。為此，需要開發(fā)適用于獸醫(yī)腹腔鏡手術(shù)的模擬器和針對(duì)性更強(qiáng)的手術(shù)訓(xùn)練計(jì)劃，以提高腹腔鏡手術(shù)技能訓(xùn)練的效率。

1 獸醫(yī)腹腔鏡手術(shù)的訓(xùn)練任務(wù)

腹腔鏡手術(shù)的培訓(xùn)項(xiàng)目是為受訓(xùn)者設(shè)計(jì)的，目的是培養(yǎng)練習(xí)微創(chuàng)手術(shù)所需的基本技能和高級(jí)技能。基礎(chǔ)和高級(jí)技能培訓(xùn)項(xiàng)目按難度遞增的順序組織練習(xí)，重點(diǎn)是練習(xí)手術(shù)的技術(shù)細(xì)節(jié)。培訓(xùn)中心和醫(yī)院為使用模擬器的高級(jí)培訓(xùn)項(xiàng)目制定了考核規(guī)則，保證受訓(xùn)人員的手術(shù)技能可以成功地從模擬器轉(zhuǎn)移到臨床手術(shù)實(shí)踐中。

獸醫(yī)腹腔鏡手術(shù)常使用模擬器進(jìn)行動(dòng)作技能的訓(xùn)練，最常用的訓(xùn)練策略是連續(xù)重復(fù)所需任務(wù)的動(dòng)作訓(xùn)練，直到按照預(yù)期目標(biāo)完成，即“成形”策略。任務(wù)通常被配置為簡(jiǎn)單、中等和困難，難度逐步、平穩(wěn)、相對(duì)容易地增加。腹腔鏡手術(shù)基礎(chǔ)（Fundamentals of Laparoscopic Surgery，F(xiàn)LS）是由美國(guó)外科醫(yī)生學(xué)會(huì)和美國(guó)胃腸道和內(nèi)窺鏡外科醫(yī)生學(xué)會(huì)開發(fā)的認(rèn)證項(xiàng)目，用于評(píng)估腹腔鏡手術(shù)的培訓(xùn)效果。FLS 是用于培訓(xùn)醫(yī)生和獸醫(yī)的有效模擬訓(xùn)練項(xiàng)目之一，是獲得外科住院醫(yī)師認(rèn)證的先決條件，也適用于外科研究員和執(zhí)業(yè)外科醫(yī)生[2]。目前，獸醫(yī)領(lǐng)域的腹腔鏡模擬訓(xùn)練項(xiàng)目“獸醫(yī)腹腔鏡技能評(píng)估（Veterinary Assessment of Laparoscopic Skills，VALS）”是由FLS使用的Inanimate McGill 腹腔鏡技能訓(xùn)練和評(píng)估系統(tǒng)構(gòu)成。VALS 訓(xùn)練計(jì)劃包含釘板轉(zhuǎn)移、圖案切割、結(jié)扎環(huán)放置、體外和體內(nèi)縫合等任務(wù)，被列為第一個(gè)為獸醫(yī)使用而開發(fā)的培訓(xùn)和評(píng)估計(jì)劃[3]。

另一種培訓(xùn)策略是在最初的任務(wù)中給受訓(xùn)者提供詳細(xì)線索和指導(dǎo)，但隨著難度的增加，線索和指導(dǎo)的數(shù)量逐漸減少，直到受訓(xùn)者不需要幫助就能完成任務(wù)，稱為“消退”策略。這種類型的策略被虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）模擬器所使用，因?yàn)樗卸x明確的任務(wù)，以及集成在軟件中的指示和評(píng)論，允許以自動(dòng)化的方式添加或刪除訓(xùn)練過(guò)程中的引導(dǎo)信息[4]。

具體實(shí)踐中，受訓(xùn)者按照一定步驟進(jìn)行練習(xí)完成基于任務(wù)的模擬培訓(xùn)，這種策略被稱為“漸進(jìn)式累積經(jīng)驗(yàn)”，這對(duì)安排培訓(xùn)計(jì)劃至關(guān)重要。通過(guò)這種學(xué)習(xí)策略，將一個(gè)復(fù)雜的程序分為基本或簡(jiǎn)單的培訓(xùn)單元，并可以在必要時(shí)重復(fù)和中斷一項(xiàng)任務(wù)。新手在進(jìn)入臨床執(zhí)行更復(fù)雜的任務(wù)之前，必須掌握各個(gè)獨(dú)立訓(xùn)練單元的技能，減少一次性完成復(fù)雜任務(wù)的心理壓力。每個(gè)受訓(xùn)者練習(xí)特定的任務(wù)，不斷進(jìn)行重復(fù)訓(xùn)練，并根據(jù)反饋信息找到不足之處，直到達(dá)到預(yù)期的訓(xùn)練效果，然后在重復(fù)第一個(gè)任務(wù)的同時(shí)增加一個(gè)新的任務(wù)，加強(qiáng)和鞏固培訓(xùn)期間獲得的動(dòng)作技能[5]。另一個(gè)與“漸進(jìn)式累積經(jīng)驗(yàn)”非常相似的培訓(xùn)被稱為“反向推理”策略，是從任務(wù)的結(jié)尾開始，分成不連續(xù)的動(dòng)作技能訓(xùn)練單元，每完成一個(gè)動(dòng)作訓(xùn)練后就增加一個(gè)新的步驟，通常在受訓(xùn)者面臨困難和對(duì)訓(xùn)練喪失自信時(shí)采用這種方法[4]。

2 獸醫(yī)腹腔鏡手術(shù)訓(xùn)練的時(shí)間分配

在基于理論和學(xué)習(xí)策略制定培訓(xùn)計(jì)劃后，訓(xùn)練的時(shí)間分配是形成訓(xùn)練計(jì)劃的另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，即受訓(xùn)者練習(xí)獲得簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)技能所需的任務(wù)頻率。訓(xùn)練的時(shí)間分配是影響技能掌握的重要變量，訓(xùn)練任務(wù)的時(shí)間間隔可以分為長(zhǎng)時(shí)間練習(xí)或多次短時(shí)間練習(xí)。盡管新的技能通常是在1～2 d 的密集課程中教授的，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致受訓(xùn)者在短期課程后認(rèn)為自己已經(jīng)接受過(guò)培訓(xùn)，導(dǎo)致隨后的實(shí)踐訓(xùn)練效果較差。間隔練習(xí)更有利于動(dòng)作技能的學(xué)習(xí)，這可能是因?yàn)槭苡?xùn)者需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成技能的認(rèn)知鞏固。在學(xué)習(xí)動(dòng)作技能的初期，受訓(xùn)者的精神需求很高，精神和身體疲勞會(huì)干擾技能訓(xùn)練。因此，建議最多練習(xí)1.5 h，然后在兩次練習(xí)之間穿插休息進(jìn)行鞏固學(xué)習(xí)，每天最多進(jìn)行兩次練習(xí)。也有人建議每天進(jìn)行1～2 h的分散練習(xí)，持續(xù)數(shù)周至數(shù)月。在長(zhǎng)時(shí)間練習(xí)的情況下，有報(bào)告稱每天在短間隔內(nèi)的訓(xùn)練時(shí)間超過(guò)1～2 h，這種時(shí)間分配可能會(huì)導(dǎo)致高估手術(shù)技能的訓(xùn)練效果，因?yàn)槊看斡?xùn)練前的記憶沒(méi)有被激活，影響動(dòng)作技能的長(zhǎng)期保持效果。因此，建議為腹腔鏡手術(shù)技能培訓(xùn)開發(fā)的課程涉及分布式的間隔訓(xùn)練。

3 腹腔鏡手術(shù)訓(xùn)練的模擬器類型

腹腔鏡手術(shù)的模擬器可以進(jìn)行基本技能和高級(jí)技能的訓(xùn)練，準(zhǔn)確地再現(xiàn)腹腔鏡手術(shù)的活動(dòng)，通過(guò)模擬器進(jìn)行的手術(shù)訓(xùn)練與傳統(tǒng)開放手術(shù)存在一些差異，包括以下幾點(diǎn)：一是將三維的手術(shù)空間轉(zhuǎn)化為二維的視頻圖像，影響深度的感知。二是外科醫(yī)生的手與屏幕上的器械移動(dòng)的方向相反。三是需要通過(guò)套管引起的支點(diǎn)效應(yīng)進(jìn)行操作。四是腹腔鏡手術(shù)缺乏觸覺(jué)反應(yīng)，因?yàn)樗枰L(zhǎng)的手術(shù)器械，使外科醫(yī)生的手與解剖結(jié)構(gòu)分開。五是由于外科醫(yī)生雙手的直接互動(dòng)較少，往往會(huì)忽視他們的非優(yōu)勢(shì)手。這些問(wèn)題會(huì)降低腹腔鏡手術(shù)的效率，導(dǎo)致外科醫(yī)生在沒(méi)有受過(guò)良好訓(xùn)練的情況下進(jìn)行手術(shù)，存在較高的風(fēng)險(xiǎn)[6]。獸醫(yī)腹腔鏡手術(shù)訓(xùn)練最常使用的是無(wú)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(qiáng)動(dòng)作訓(xùn)練，腹腔鏡手術(shù)出現(xiàn)后不久就開發(fā)了用于腹腔鏡手術(shù)訓(xùn)練的模擬箱，常用來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)移和縫合等練習(xí)，但模擬箱缺乏解剖學(xué)上的精確性，無(wú)法練習(xí)完整的手術(shù)，并具有較低的保真度。模擬箱的優(yōu)點(diǎn)是成本低、效率高、實(shí)施迅速、便于攜帶，以及訓(xùn)練基本腹腔鏡技能的可重復(fù)性。模擬箱的設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單，包括錄像機(jī)、監(jiān)視器和一個(gè)有器械接入點(diǎn)的箱子。幾種人用的訓(xùn)練箱已經(jīng)被驗(yàn)證并用于訓(xùn)練獸醫(yī)腹腔鏡手術(shù)，如Lap Tap Trainer和FLS訓(xùn)練箱等。有研究顯示，與傳統(tǒng)的高成本訓(xùn)練箱相比，使用低成本的模擬器或桌子進(jìn)行訓(xùn)練最終獲得的效果沒(méi)有差異[7]。VR和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）模擬器在手術(shù)技能訓(xùn)練方面效率較好，它們能夠結(jié)合時(shí)間和動(dòng)作等指標(biāo)進(jìn)行訓(xùn)練效果評(píng)估，及時(shí)反饋準(zhǔn)確性和錯(cuò)誤率。VR和AR模擬器進(jìn)行腹腔鏡手術(shù)的基本技能訓(xùn)練，能夠大大提高醫(yī)師的手術(shù)技能，縮短培訓(xùn)周期[8-9]。AR 模擬器ProMIS 已經(jīng)應(yīng)用于獸醫(yī)臨床技能培訓(xùn)中，其中一些設(shè)備的使用已被報(bào)道，VR模擬器LapSim和Lap Mentor被作為腹腔鏡手術(shù)培訓(xùn)的補(bǔ)充而推廣，AR 模擬器比VR 模擬器更有助于手術(shù)技能的評(píng)估[10]。

目前，獸醫(yī)外科醫(yī)生用于基本和高級(jí)技能訓(xùn)練而設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的獸醫(yī)模擬器的模型很少，主要有梅奧內(nèi)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(chuàng)外科中心根據(jù)比格犬計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像開發(fā)用于腹腔鏡培訓(xùn)的Simulvet 模型，兩種模擬器和培訓(xùn)項(xiàng)目在學(xué)習(xí)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(xué)獸醫(yī)學(xué)院驗(yàn)證了一種用于站立馬匹腹腔鏡卵巢切除術(shù)的模擬器，是第一個(gè)用于馬匹腹腔鏡手術(shù)的特定模擬器[11]。

4 展望

為了在獸醫(yī)學(xué)中獲得先進(jìn)的腹腔鏡手術(shù)技術(shù)，有必要建立適用于獸醫(yī)手術(shù)的模擬器和針對(duì)性較強(qiáng)的培訓(xùn)課程，并通過(guò)更多的實(shí)踐評(píng)估訓(xùn)練效果，推動(dòng)腹腔鏡手術(shù)技術(shù)在獸醫(yī)臨床中的應(yīng)用。