输尿管镜虚拟模拟器在输尿管软镜训练中的作用

肖成林，吴文起，梁叶萍，欧莉莉，曾国华

（广州医科大学附属第一医院微创外科中心泌尿外科广东省泌尿外科重点实验室，广东 广州 510230）

·医学教育·

输尿管镜虚拟模拟器在输尿管软镜训练中的作用

肖成林，吴文起，梁叶萍，欧莉莉，曾国华

（广州医科大学附属第一医院微创外科中心泌尿外科广东省泌尿外科重点实验室，广东 广州 510230）

目的明确输尿管镜虚拟模拟器在输尿管软镜训练中的作用，是否能缩短初学者掌握输尿管软镜的学习曲线及帮助缩短操作者手术时间以及降低医源性手术损伤。方法对本单位16名从未有输尿管镜实践的硕士研究生用输尿管虚拟模拟器测试模块进行评估，然后对其再进行为期1个月的输尿管模拟器训练，训练结束时进行复评。同时选取符合入选标准的本单位进修泌尿外科医师16名，使用相同模块进行评估和复评，两次间隔1个月，而进修泌尿外科医师不接受额外的模拟器练习。比较两组初评及复评时完成模块的时间、曝光时间、尿路上皮损伤情况、GRS评分。结果研究生完成测试模块的时间从17.4 min缩短到8.7 min，曝光的时间从33.2 s缩短到14.3 s，平均尿路上皮损伤例数从0.6例减少到0.1例，每项GRS评分均有不同程度的提高(P<0.01)。研究生经过1个月模拟器训练后完成测试模块曝光时间的尿路上皮损伤例数均少于泌尿外科医师，差异有统计学意义(P<0.01)，GRS评分方面除了动作的熟练程度差异无统计学意义（P>0.05），其他四个方面均差于泌尿外科医师(P<0.01)。结论研究生在经过输尿管镜虚拟模拟器培训后能够提高完成任务的时间将近50%，减少曝光的时间，减少医源性损伤。虚拟模拟器训练可以让初学者缩短学习曲线。

虚拟模拟器；输尿管镜；技能培训

腔内泌尿外科发展越来越快，解决了以往开放手术解决不了的很多疾病，显示了其巨大的优势。但由于其往往是单个人操作，助手不能有实际的体验，同开放手术相比，具有不一样的视野，这些都限制了初学者掌握腔内泌尿外科技术。迄今为止，很少有在患者身上进行实践教学训练的报道[1-2]。由于伦理以及成本的问题，用动物进行外科训练也不能很好的推广和应用[3]，同样由于高成本及来源的问题，尸体训练也变得不现实。

由于科技的发展，虚拟现实模拟器在基本技能训练方面提供了可行性，并显示了其优势，最早应用于工业领域，比如航空训练。近年来引入到了医疗领域，包括泌尿外科、胸外科、胃肠外科、心血管外科、麻醉学科，在国外报道较多[4-6]。由于这种虚拟模拟器基本都是在外国生产，费用较高，国内仅有少数大医院及医疗中心才有。本中心利用长期积累的经验和资源，和一家公司共同研制了一套输尿管镜虚拟模拟器，可以用来进行输尿管硬镜、软镜的训练、教学及评估。本研究通过该模拟器对研究生及具备了一定实践基础的泌尿外科专科医师进行输尿管软镜基本技术训练、评估从而明确该模拟器在输尿管软镜中的作用。

1 资料与方法

1.1 一般资料16名本中心外科专业研究生，除本科实习外均无临床经验，之前没有任何腔内泌尿外科实践。年龄22～25岁，平均(24.1±6.9)岁，均为男性。16名在本中心进修的男性泌尿外科专业医师，从事泌尿外科专业工作3～5年，均具备有30～40例输尿管镜手术主刀经历。

1.2 输尿管镜虚拟模拟器包括主机、操作台、监视器等主要部件，可模拟输尿管镜插管、镜检、输尿管结石碎石、输尿管软镜下肾结石碎石等，可自行选定模块进行训练，每个模块有评估功能，可对客观方面进行初步评分，包括操作计时、明显腔道损伤点数、X线曝光的时间。模拟器还附带有虚拟C臂机功能，进行训练或者评估时可以通过踩控制脚踏在监视器上显示泌尿系结石、输尿管、肾集合系统的形态及结构，模拟出逆行造影的效果。

1.3 研究方法16名研究生在进行模拟器的功能及使用说明介绍后先上机进行首次评估，评估采用肾下盏结石输尿管软镜肾集合系统检查模块。其中肾盏结构包括3个上盏、2个中盏、2个下盏。模拟器记录操作完成的时间、曝光时间、尝试插管的次数、尿路上皮损伤的情况。每个研究生均由经验丰富的专家利用总体评分表(Global Rating Scale)进行评分。首次评估完成后，该16名研究生在接下来的1个月中接受每天2 h的模拟器操作训练，其中包括输尿管硬镜插管、输尿管软镜直接入镜、输尿管软镜肾集合系统检查等操作。1个月后再次用上述模块进行评估。16名泌尿外科专科医师也使用上述方法进行评估，但是在两次评估期间的1个月内不接受模拟器训练。其中每个受试者的GRS评分均由同一个专家进行评分。

1.4 观察指标与评价方法分别收集16名研究生及16名泌尿外科医生前后两次用模拟器进行输尿管软镜肾集合系统检查的数据，评价的指标包括主观和客观两方面，其中客观方面包括测试完成时间、曝光时间、尿路上皮损伤情况，主观方面使用GRS进行评估，包括对组织的反应、动作的熟练程度、视野的稳定程度、肾集合系统结构的了解程度、手术过程总体印象等5个方面，其中每个方面从按照表现的好坏程度分别为1分、2分、3分、4分、5分(1分为最差，5分为最好)。

1.5 统计学方法应用SPSS17.0软件进行数据分析，先对计量资料进行正态性检验，其中研究生前后两次评估数据比较采用配对t检验，研究生组和泌尿外科医生组数据采取两独立样本的t检验。以P< 0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 研究生通过虚拟模拟器训练前后两次评估的比较研究生组完成评估模块所需的时间从首次评估时的17.4 min提高到训练后的8.7 min(时间降低了将近50%，P<0.05)，曝光时间从33.2 s降低到了14.3 s，上皮损伤的例数从0.6降低到了0.1。实际上，在第二次评估时，16名研究生仅仅有一人出现了明显的损伤。GRS评分情况显示在第二次评估各项得分均要高于第一次，差异有显著统计学意义，见表1。

表1 研究生通过虚拟模拟器训练前后两次评估的比较(±s)

表1 研究生通过虚拟模拟器训练前后两次评估的比较(±s)

2.2 第二次评估时研究生和泌尿外科医生的比较泌尿外科医生组完成评估模块所需的时间从首次评估时的7.6 min提高到训练后的6.7 min(时间降低了将近12%，差异无统计学意义)，在第二次评估时医生组仅仅比研究生组少用了2 min，然而所需的曝光时间及出现损伤的例数要多于研究生组，差异有统计学意义。GRS评分情况显示在第二次评估时，动作的熟练程度方面两组差异无统计学意义，其余4项医生组的得分高于研究生组，差异有统计学意义，见表2。

表2 第二次评估时研究生和泌尿外科医生的比较(±s)

表2 第二次评估时研究生和泌尿外科医生的比较(±s)

3 讨论

虚拟仿真模拟器在腔镜技术的培训、考核方面有很大优势和广泛的应用，其可行性好，可以让受试者在无压力、无需专人教导的情况下训练，可以反复多次使用，同时对练习的情况进行反馈，实时纠正错误，还可以利用计算机编程来模拟多个特定的手术。美国胃肠机腔道外科学会成功建立了腹腔镜模拟器技能评估系统，并将其应用于全美外科住院医师培训，美国外科医生学院将模拟器的上手培训作为整体认证系统的重要组成部分，美国研究生医学教育坚定委员会将模拟器上手培训作为住院医师评估认证项目之一[7-9]。

由于我国医疗水平、科技水平、经济水平都要落后于欧美发达国家，而且整体发展又不平衡，国内泌尿外科内镜技术还沿袭了传统的“学徒式”方式，在某些比较先进的地区也有物理训练箱、动物模型的培训方式，只有个别大的培训中心才配置了先进的虚拟现实模拟器[10-12]。输尿管镜术作为泌尿外科的基本技术有广泛的应用，尤其是输尿管软镜术，但由于其成本高，易损害，技术要求高，目前国内大部分医院均此项技术为空白，为了帮助泌尿外科医师以最低的成本掌握该技术，从而推广输尿管软镜在我国的普及，我们借鉴目前输尿管硬镜模拟器，研制出输尿管软镜虚拟模拟器，其既能进行输尿管硬镜的训练，也能进行输尿管软镜的培训，实用性强。

初学者使用虚拟模拟器培训可以缩短掌握输尿管软镜术的学习曲线。本研究中，研究生经过1个月的虚拟模拟器训练各项指标得到大幅度提高，完成测试的时间、需要曝光的时间、尿路上皮损伤的例数均减少，GRS评分有较大提升；在第二次评估时，其表现接近于有一定实践基础的泌尿外科医生，二者比较在动作熟练程度方面没有差异，其他方面的差异也在缩小，甚至在所需的曝光时间及出现尿路上皮损伤的例数上还好于泌尿外科医生，说明接受输尿管镜模拟器训练在减少损伤方面及提高动作的熟练程度方面有一定的作用。Daniels发现，输尿管镜技术最主要的并发症出现在掌握输尿管镜技术的早期[2]。Bridge和Dianond统计全美用于手术室外的训练费用每年约需5 300万美元，每个毕业生平均花费48 000元[1]，这也是一笔很大的开支。因此，尽管每一个虚拟模拟器的价格比较贵，实际上可以通过提高降低培训的费用和初学者掌握输尿管镜术的时间来减少总体费用和降低并发症。这点也适用我国国情。

由于我们知识及条件的限制，本研究有一定的局限性，我们的样本例数偏少，未设置另一组没有接受虚拟模拟器训练的研究生作为对照。此外，我们的评估不是双盲的，专家很容易区分出研究生和泌尿外科医师，因此，主观方面的评估可能潜在偏倚，可能偏向于泌尿外科医师，或者在专家内心对泌尿外科医生有更严格的要求，造成主观GRS评分更低。实际上在第二次评估时研究生在尿路上皮损伤及曝光时间方面好于泌尿外科医师。此外，由于评估研究所手术实际能力的伦理及制度限制，我们的研究只是在虚拟模拟器上评估，没有对模拟器是否能提高实际临床手术能力评估。需要长期的、前瞻性研究来进一步充分评价虚拟模拟器的作用。

总之，研究生经过输尿管镜虚拟模拟器提高了完成评估时操作的时间及能力，经过1个月的模拟器训练，与具备一定实践基础的泌尿外科专业医生相比，甚至在曝光时间及出现尿路上皮损伤的例数要好于泌尿外科医生，本研究显示该输尿管镜虚拟模拟器可以用来进行输尿管软镜的培训和考核，帮助初学者缩短学习曲线，尽管这需要进一步的临床试验明确。

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Role of virtual reality simulator for the training of flexible-ureteroscopy

XIAO Cheng-lin,WU Wen-qi,LIANG Ye-ping,OU Li-li,ZENG Guo-hua.Minimally Invasive Surgery Center,the First Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University,Guangdong Key Laboratory of Urology,Guangzhou 510230,Guangdong,CHINA

ObjectiveTo investigate the role of virtual reality simulators in the training of flexible-ureteroscopy,to determine whether it can shorten operative time,reduce the potential iatrogenic injury by providing training outside the operating room,and allow novice to overcome the initial learning curve of flexible-ureteroscopy.MethodsWe evaluated 16 medical masters who lack endoscopic surgery experience on their ability to perform test module on a VU simulator.The masters trained on the simulator for one month using different training modules,then retested on the initial module.Likewise,16 urologyical surgeons with varying degrees of endoscopic experience were assessed on the same test module twice,without additional simulator training.The task completion time,exposure time,urinary epithelial damage,global rating scale(GRS)score at initial test and second test were compared.ResultsThe masters improved the task completion time from 17.4 min to 8.7 min,reduce exposure time from 33.2 s to 14.3 s,reduce the average cases of urinary epithelial damage from 0.6 to 0.1,but the GRS score increased to varying degrees at the second test, P<0.01.At the second test,the masters has significantly less exposure time and urinary epithelial than the urologyical surgeons(P<0.01),while GRS score were significantly worse except for action proficiency(P<0.01).ConclusionNovice medical masters trained on a VU simulator improves task completion time by 50%after training,and also reduces exposure time and the iatrogenic injury.Virtual-reality simulator training may allow the novices to shorten the initial learning curve associated with ureteroscopy training,although this hypothesis requires further validation.

Virtual-reality simulator;Flexible-ureteroscopy;Skill training

R699.4

C

1003—6350（2014）07—1057—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.07.0411.

2013-11-10)

广东省科技计划项目（编号：2010A030300009）

曾国华。E-mail：gzgyzgh@vip.tom.com