机器人辅助微创食管切除术的学习曲线分析

杨洋 郭旭峰 李斌 张晓彬 茅腾 孙益峰 李志刚

学习曲线指的是从初期开展一项技术到熟练掌握并独立操作的过程，即是外科医师的成长阶段。通常以初学者随着手术经验的累积，手术技能逐渐提升，直至达到手术稳定期所需的手术例数来衡量[1]。机器人辅助微创食管切除术(robot-assisted minimally invasive esophagectomy, RAMIE)需要医师具有扎实的基本功，熟悉胸腹腔器官的解剖结构，熟练掌握手术的具体流程，需要具有一定的常规开胸或者传统腔镜手术经验。

一、 学习曲线的阶段

一般来说，RAMIE的学习曲线包括 3 个阶段：①基础阶段：了解达芬奇机器人系统的原理，学习手术器械的配合使用，在训练器上进行模拟操作，进行动物实验练习，以熟练掌握机器人手术基本操作。②成长阶段：由基础阶段转向临床实践阶段，在这一阶段中初学者容易由于手术操作困难常导致中转开放，甚至造成医源性损伤。③稳定阶段：经过一定例数的手术后，学习曲线相关评价指标明显提高，操作水平提高并且进入相对稳固阶段[2]。此后，随着手术操作的不断增加，医师的手术技术和解决术中复杂情况的能力都会得到较为明显的提高，经验日益丰富，在技术上产生质的飞跃，从而超越了学习曲线。对于所有开展RAMIE的医师来说，学习曲线都会经历如上三个阶段，具有一定的普遍性。

二、 RAMIE学习曲线的研究进展

传统的学习曲线主要通过比较部分围术期指标的变化以达到评估手术熟练程度的目的，评价指标既能反映外科医师的手术水平及手术治疗效果，又便于在术中记录以及术后随访。众所周知，随着微创技术的不断发展，外科医师的手术技巧也在不断提高。首先表现在手术速度和准确性上，手术速度加快意味着每例手术时间缩短及单位时间内手术例数增加；手术准确性的提高表现为正确操作例数的增多，术中出血量、损伤及中转开放的概率减少，术后并发症发生率也降低。此外，在恶性肿瘤手术中，系统的淋巴结清扫数目及阳性率也是判断学习曲线处于哪个阶段的重要指标。因此，目前文献中对于微创肿瘤手术使用较多的指标,包括手术时间、中转开放率、术中出血量、淋巴结清扫个数、术后并发症和住院时间等[1,3-4]。

虽然机器人手术系统已广泛应用于心脏外科、泌尿外科、妇科及普通外科手术中，但是其在食管外科领域起步较晚，针对RAMIE学习曲线的相关报道较少，对于学习曲线的评价指标也主要集中在手术时间、术中出血量、淋巴结清扫率、术后并发症、术后住院时间等方面(表1)。2013年Hernandez等[2]回顾性分析52例RAMIE，认为对于具有微创食管切除术(minimally invasive esophagectomy, MIE)操作经验的胸外科医师，经过20例机器人辅助Ivor Lewis食管切除术的操作后平均手术时间从514 min缩短到397 min，可以达到熟练操作程度，完成学习曲线。此外，术后并发症及中转开放率在10例后显著降低且维持稳定。Abbott等[5]报道，在一项134例接受机器人辅助Ivor Lewis食管切除术的患者中，经过20例手术操作后总体手术时间显著降低，术后总体并发症发生率在经过29例手术后显著降低。Sarkaria等[6]对连续100例接受RAMIE的患者进行学习曲线的分析，发现第30～45例患者的平均手术时间显著降低并在后续患者中维持稳定，完成学习曲线。近期又有几篇关于RAMIE学习曲线的文献报道。Grimminger等[7]认为，胸外科医师从部分MIE转换至完全MIE或者RAMIE仅仅需要很短的学习曲线即可完成。2017年韩国延世大学团队报道[8]，将连续完成的33 例RAMIE 患者分为前组(n=20)和后组(n=13)，两组的喉返神经链淋巴结清扫时间、数目无明显差异，但后组喉返神经麻痹发生率低于前组,认为20 例RAMIE后术者便可完成双侧喉返神经淋巴结安全、彻底的清扫。在韩国的另一项回顾性研究中，Park等[9]对140例接受RAMIE的患者进行学习曲线分析，结果发现30例手术后淋巴结清扫个数从25个增加至45个；经过60例手术后喉返神经损伤发生率从36% 降至17%；经过80例后总体手术时间从496 min减少至437 min，平均住院时间从24 d减少至14 d，吻合口瘘发生率从15% 降低至2%。这是目前为止针对RAMIE的学习曲线评价指标最为详细的研究报道。国际机器人手术领域著名学者van Hillegersberg 最近在AnnalsofThoracicSurgery杂志上发表的文章中回顾性分析了312接受RAMIE患者的临床资料，发现在55个月内进行70例RAMIE手术后达到学习曲线的平台期；该研究还创新性地分析了规范化督导对于提高年轻医师手术技能的意义，结果表明在具有丰富经验的上级医师的规范化、结构化受训督导下(structured proctoring)，年轻医师可以显著缩短自己的手术学习曲线[10]。国内关于RAMIE学习曲线的报道亦较少，2016年杨煜等[11]总结了75例RAMIE患者资料，发现在经过20例左右学习曲线后术者可熟练掌握胸部机器人手术操作和纵隔淋巴结清扫，尤其是对双侧喉返神经链淋巴结的清扫效果可获得明显改善。华西医院Zhang等[12]对连续实施的72例机器人辅助Mackeown术患者进行回顾性分析，发现具有丰富的开放和腔镜食管癌手术经验的外科医师经过26例手术操作后能够达到机器人手术的熟练操作水平。其团队对胸腹部操作时间、助手装机时间分别进行了分析，发现胸部操作时间在26例手术后显著降低，腹部操作时间在14例手术后显著降低，总体手术时间在26例后显著降低；另外，淋巴结清扫个数在经过32例手术后显著增加。由于机器人手术中装机及变换体位的复杂性，使得研究手术助手的学习曲线亦有必要。该研究首次报道了RAMIE助手操作的学习曲线，其中胸部操作的装机时间在9例手术后显著缩短，而腹部操作的装机时间在16例手术后显著缩短。刘小龙等[13]对60例接受RAMIE的患者进行学习曲线分析，结果显示装机时间、胸腹腔游离时间及总手术时间在经过20例的学习后均显著下降并趋于稳定。

表1 机器人辅助微创食管切除术(RAMIE)学习曲线的研究进展

注：“—”表示无明确数据

然而，随着微创技术的不断发展和进步，国际上对于微创手术学习曲线指标有新的概念和内容，这些新的指标主要是围绕手术本身而定义，主要包括手术指征选择的正确性、手术过程的合理性、手术质量的提高、术后患者恢复和生活质量的提高等。例如，Ahlberg等[14]把Nissen手术过程分为7个部分，分别对每部分操作予以评估：①食管裂孔的暴露；②左右膈肌角的分离解剖；③解剖食管和游离胃底；④分离胃短血管；⑤膈肌角的缝合；⑥胃底折叠包裹；⑦缝合技术。分别由3位微创手术专家通过手术录像对上述操作步骤予以双盲评分，从而得出一个数字化的相对客观的手术学习评分。由此，我们推荐针对RAMIE的学习曲线评价亦应该按照上述标准进行更加细致深入的分析，然而目前国内外尚无与此相关的报道。

三、 学习曲线对于RAMIE的指导意义

近年来，随着机器人手术系统在食管外科领域的应用越来越广泛，如何在短期时间内从传统开胸手术和胸腔镜手术过渡到机器人手术成为外科医师的重要课题。机器人手术需要经过不断学习、反复实践，积累一定的手术量才能熟练掌握，使手术技术达到一个相对稳定的状态，而学习曲线是这一外科实践过程最好的量化反映[15]。因此，学习曲线的研究势必引起机器人外科领域专家们的关注与重视，对于临床医师的手术学习和手术适应证的把握也具有指导意义。一般来说，根据既往文献报道的结果，在RAMIE的早期学习阶段, 其学习曲线各项指标均处于比较低的水平, 例如手术时间长、手术并发症多、中转开放率高等。根据文献报道，一般经过20～40例手术操作后, 学习曲线的各项评价指标进入一个平稳期, 此时术者手术水平得到提高, 手术过程也趋于稳定。

通过对学习曲线的研究我们可以知道，在早期学习阶段手术适应证的把握非常重要，只有严格把握手术指征，才能顺利完成早期学习阶段，甚至能帮助学习者提前完成。而在进入学习曲线中后期，需要根据手术并发症和患者术后生活质量来判断手术适应证选择和学习曲线制定是否正确，手术者应该明确何时以及如何逐步放宽手术指征，也就是说RAMIE的手术适应证的变化是学习曲线中后期的研究方向。总结来说，只有科学和客观地掌握学习曲线的规律，才能充分发挥其临床指导意义，更有针对性地培养机器人手术外科专业人才。

四、 RAMIE外科医师的培训

与传统腔镜手术相比，机器人外科系统整合多种模拟训练模式，初学者通过模拟训练，能够比较迅速地掌握机器人外科的基本技术，缩短学习曲线[16]。目前尚无标准的机器人外科培训计划和行业协会颁发的正式指南，理想的培训模式主要包括临床前期培训和临床期培训两个方面。

1. 临床前期培训：首先，受训者(多数是1 名外科医师和1 名助手)参加理论知识培训, 了解机器人系统的技术原理，学习机器人的摆放、器械的插入和更换，同时适应在三维视野中通过操作台来控制各机械臂的活动。随后进入模拟培训阶段，包括系统软件程序的模拟操纵和动物实验。虚拟现实(virtual reality，VR)外科模拟器能够为受训者提供更安全的方式来提高其临床操作能力，迅速掌握一种新的外科技术，缩短学习曲线，其作用在腔镜微创外科的培训中已经得到了证实[17]，但由于其价格昂贵，并没有得到广泛的应用。目前用于机器人外科培训的VR 外科模拟器主要包括RoSS、SEP、ProMIS、MdVT、dVSS等。Kelly等[18]对38 例不同水平外科医师在dVSS上的模拟训练情况进行研究，结果表明dVSS不仅能够提供全面的机器人相关技能的培训，而且可以对操作能力进行评估，区分不同受训者的水平。Abboudi等[19]总结了2011 年之前的19 篇关于机器人模拟培训的文献，同样证实VR 模拟器在机器人外科医师早期培训中的作用。另外一个重要的临床前期培训是动物实验，许多机器人手术都是在动物模型上首先开展的，使得受训者可以将学习的基本技术运用到类似活体的手术操作中，从而获得更加真实的视觉和空间感受，进一步提高机器人外科的操作技能，适用于机器人早期学习[20-21]。Rashid 等[22]比较了机器人与传统腔镜的动物实验培训，观察到使用机器人辅助操作更快更准确，对于没有经验的初学者，掌握机器人操作技术的时间更短。对于完成临床前期培训后初步掌握机器人操作的医师，Arain 等[23]认为可以由有经验的医师通过一定的量化指标进行评估，决定是否进入临床培训。

2. 临床期培训：当临床前期培训结束后, 所谓的新“机器人外科医师”则进入临床期培训，主要包括现场观摩和录像回顾，并在有经验的医师受训督导下完成手术。现场观摩机器人手术可以让培训者有机会熟悉完整的手术过程，加上同术者的现场交流，可以初步了解患者的选择和适应证、手术过程中的注意事项和操作小技巧以及术后并发症的处理等，更有利于将来独立开展机器人手术。随后，培训者开始在有经验的医师受训督导下完成手术。一般来说，培训者参与机器人手术可以从担任第一助手开始，下一步坐在控制台亲自操作才是学习曲线飞跃阶段的开始，它能够帮助培训者快速提高操作技能，在操作过程中尤其需要重视前述与学习曲线相关的评价指标，例如喉返神经的暴露、纵隔淋巴结清扫、胃部游离及管胃制作等部分的操作。研究[24]表明，在接受规范化的督导培训过程中，培训者可以反复强化机器人控制下各种操作技术，直至独立完成手术，缩短学习曲线。van Hillegersberg等[10]的研究同样证实了规范化督导对于提高年轻医师手术技能、缩短机器人手术学习曲线的重要性。因此，早在2009年Intuitive Surgical 公司就推出了双操作台(Dual Console) 机器人系统[25]，指导者和培训者同时坐在操作台前，共享相同的三维视野，指导者可以通过第三臂来标记关键性的解剖，协助术野的暴露，减少失误和缩短手术时间，受训者也因此增加学习操作的信心，进一步缩短学习曲线。笔者认为这将是一种很有前景的机器人手术培训工具。

五、 总结

对于具有开放及腔镜MIE操作经历的外科医师，完成RAMIE的学习曲线一般需要20～40例手术；既往有腔镜微创手术经验是否有助于缩短RAMIE学习曲线目前尚无文献支持；规范化的RAMIE操作培训对缩短学习曲线有帮助。对于年轻医师开展RAMIE学习曲线的评价应分为两个层次：其一，根据平均手术时间评价其手术完成率；其二，根据学习曲线判断指标来评估其手术质量。