利用达芬奇机器人手术模拟训练器开展临床技能培训的探讨

毕卫云,朱财林,李 朗,蒲珊珊,王海娟,宋爱侠,王 茹,杨桂涛

(1.空军军医大学第一附属医院临床技能培训中心，陕西 西安 710032；2. 西安交通大学第一附属医院胸外科，陕西 西安 710061)

1999年美国Intuitive Surgical公司开发研制出达芬奇系统并于2000年获得美国FDA认证,准许应用于外科手术[1]。达芬奇机器人手术操作系统完全改变了传统的外科手术模式,有效地提高了微创手术[2]的灵活性、精准性和稳定性,代表着微创外科发展的方向，它标志着外科医疗将进入一个崭新的时代[3]。为了使临床医生更好地开展这项技术，我院于2012年引进了达芬奇手术机器人系统，同时引进达芬奇机器人手术虚拟训练系统，并先后在心脏外科、泌尿外科、妇产科、肝胆外科、消化外科等科室成功开展手术[4]。此训练系统包括8项训练操作：医生操控系统概述；镜头和离合；持针练习；操作错误处理；转臂器械的控制；电功能和分离组织；缝合练习；游戏比赛。在美国和日本，已经有很多医院把达芬奇模拟器的训练作为机器人手术开展的一个重要组成部分[5]，例如，已经取得机器人Console Surgeon 证书的机器人医生在做真正的机器人手术之前，模拟器的相关训练科目必须达到医院规定的标准才能开展手术。这是为了让机器人医生更加熟悉机器各功能键的使用，也避免了术中的不当操作对病人造成的伤害，同时也节省了手术时间。模拟器的训练不仅利于外科手术医师职业生涯的发展，同时也填补了国内医学院校在这一技术领域培训的空缺[1]。

1 材料与方法

1.1 对象

随机选取达芬奇外科医师中12例研究对象作为观察组(副高以上，临床工作中均接触达芬奇手术)，随机抽取12例在香港威尔士亲王医院微创医疗技术资质考核培训中心(MISSC)参加达芬奇机器人手术培训课程,获得“达芬奇主刀医师操作证”的专家教授作为对照组(副高以上，长期做达芬奇机器人手术)。观察组与对照组平均职称、工作年限、学历、科室带教能力相当。

1.2 方法

培训设备：模拟训练系统达芬奇手术机器人具有很广泛的应用前景和发展空间，将给外科手术的发展带来重大突破和深刻革命。机器人手术彻底改变了传统的手术操作方式，医生只需操控电脑，就能完成各种复杂的外科手术。因而，更需要进行基本技能培训。在欧美等国家非常重视达芬奇模拟系统的基础训练，并把模拟训练作为机器人手术开展的一个重要组成部分，例如，已经取得机器人手术证书的医生在进行真正的机器人手术之前，还必须经过严格的机器人模拟系统的训练，达到相关规定的标准才能真正开展机器人手术。这些基础训练不但使机器人操作医生增强了手术的自信心，而且避免了术中的某些不当操作，真实体现了微创手术创伤小、时间短[6]。在节省手术时间的同时，提高了工作效率。为了帮助临床医生更好地开展这项技术，我院对达芬奇相关科室副高以上医师开展了达芬奇机器人手术模拟培训，目的是通过达芬奇手术机器人训练系统的训练，提高外科手术效率，缩短手术操作时间，增强手术自信心，逐步探索更高难度的手术，成为国内外知例的机器人手术专家。达芬奇机器人手术训练系统采用逼真的虚拟训练环境和解剖结构能精确地、可重复性地进行多种可转腕器械的模拟操控练习。适用于所有外科相关专业。可进行镜头与离合控制练习；持针技巧练习[7]；电外科器械练习；持针技巧进阶练习；可转腕器械练习；游戏训练环节；视频教学；机器人控制台的功能学习。

培训方法：理论授课+操作演示。遴选院内达芬奇机器人手术的资深专家教授进行理论授课，经多方、多学科专家集思广益，编写了《达芬奇手术机器人培训教材》。由达芬奇公司培训导师进行操作讲解和演示。理论课程主要是对达芬奇手术基础理论知识的学习。操作演示则通过达芬奇机器人模拟训练系统进行加持传递、穿针过环、摄像头控制、离合控制、缝合打结、电切电凝、三臂操作、单极双极技术等模拟训练以及专科项目练习等培训及考核。理论、操作培训结束后，观察组专家教授进行上机操作，分为中期和终期两个时间段，10天操作结束后为中期考核，观察组与对照组同时参加相同模块训练，系统自动评分，20天后为终期考核评估。在中期、终期两个训练时间段，只有观察组参加模拟器训练，对照组正常参加临床达芬奇手术,不参加模拟训练，但与观察组仪器参加每阶段训练后的考核。每阶段的考核成绩做统计学比较。

评价方法：在参加达芬奇机器人手术模拟训练系统培训前，分别对观察组和对照组随机选择模块，进行操作成绩评估；在观察组完成培训后, 再次进行观察组与对照组随机选择模块，进行操作成绩评估。

评价指标：完成操作时间、器械碰撞、超出视野范围、出血量、脏器副损伤等。

1.3 统计学处理

表1 观察组与对照组总成绩比较

表2 观察组与对照组操作完成时间比较

表3 观察组与对照组超出视野范围比较

表4 观察组与对照组器械碰撞次数比较

表5 观察组与对照组出血量比较

表6 观察组与对照组脏器副损伤比较

2 结果

12例观察者均完成了达芬奇机器人的操作培训。培训结束后与操作前相比，极大地提高了操作者的灵活性、准确性，而且操作时间、出血量、器械碰撞等明显减少，并与对照组操作成绩相比较，差异无统计学意义。与培训前相比，总成绩由(58.83±5.61)分提高到(92.83±4.32分，P<0.001)，操作完成时间(秒)由(804.92±107.13)分减少到(466.5±30.97分，P<0.001)，超出视野范围(厘米)由(12.06±2.24)分减少到(5.01±0.80分，P<0.001)，器械碰撞次数(次)由(8.50±2.65)分减少到(2.25±1.06分，P<0.001)，出血量(毫升)由(20.75±6.24)分减少到(13.25±2.83分，P=0.002)，脏器副损伤由(6.92±1.44)分减少到(2.00±0.95分，P<0.001)。结果见表1～6。12例观察者在培训后的成绩明显优于培训前，而且在20天培训后的操作成绩与对照组比较无明显差异。换句话说，没有获得机器人手术证书的医生在达芬奇机器人手术模拟训练器上培训后，操作成绩与拿到机器人手术证书的医师操作成绩相当。

3 讨论

达芬奇机器人手术训练系统引入中国以来，应用越来越广泛，适应的手术种类也越来越多，手术系统高速发展的同时，对达芬奇医生的水平要求也越来越高。近几年，达芬奇机器人专科培训的需求越来越大，除了香港的微创医疗技术资质考核培训中心外，北京和上海也新开了两家达芬奇机器人手术系统培训基地，在培训基地为期一周的培训包括达芬奇机器人系统基础操作、系统错误应对、单专科病种手术操作练习[7]与腹腔镜外科手术和传统开腹手术相比,达芬奇机器人手术以其独有的优势引领者微创外科手术的发展，首先，它的手术视野比普通手术可以放大20倍，打破了以往人眼所受的局限；其次，操作臂除了左右臂，还有三臂，机器手可以在360°的空间下灵活穿行,能将控制柄的大幅度移动按照比例转换成病人体内的精细动作,防止人手可能出现的抖动现象[1]。同样，达芬奇机器人手术模拟训练系统逼真地呈现了临床真实手术操作场景，仿真度高、操作灵活、模块逼真、更精准[8]。香港专业培训中心模拟培训达芬奇机器人手术培训课程,包括手术室布局、手术系统准备、病人体位摆放、置入路径以及术前、术中、术后机器人相关应用技巧等[9]。而模拟训练系统的培训没有特别要求手术室布局、病人体位摆放、术前准备等[10]，但是对达芬奇机器人手术的操作技巧重点要求，锻炼了动手能力，两者侧重点不同。尤其是时间上，拿到“达芬奇主刀医师操作证”的专家教授培训时间只有6天，而我院利用模拟训练系统开展培训，为了达到更好的培训效果，最少20天的培训，时间安排紧凑，全部脱产，由专家指导，反复训练，纠正。达芬奇机器人模拟训练系统的培训优势在于：①精准无时间、视野受限；②零风险、可重复性；③视野、手臂可调；④操作灵活、移动方便；⑤采用了力反馈技术，解剖场景模拟逼真，操作手感和临床手术近似相同；⑥具有实时跟踪记录系统，可对受训者技能训练进行现场评估[13]。

观察组训练前与训练后考核结果如上表所示，两次训练相比, 总成绩由(58.83±5.61)分提高到(92.83±4.32分，P<0.001)，操作完成时间(秒)由(804.92±107.13)分减少到(466.5±30.97分，P<0.001)，超出视野范围(厘米)由(12.06±2.24)分减少到(5.01±0.80分，P<0.001)，器械碰撞次数(次)由(8.50±2.65)分减少到(2.25±1.06分，P<0.001)，出血量(毫升)由(20.75±6.24)分减少到(13.25±2.83分，P=0.002)，脏器副损伤由(6.92±1.44)分减少到(2.00±0.95分，P<0.001)。观察组训练10天和20天分别与对照组相比较，只有训练前和训练10天的培训成绩具有统计学意义(P<0.05)，培训20天两组操作成绩无统计学意义(P>0.05)。而对照组因为已熟练掌握达芬奇机器人手术的各项技能，每次考核成绩无明显差别，也无统计学意义。考虑到时间、经济效益，此次培训以20天作为结点，要达到更佳的培训效果，有待课题的更深一步研究。

综上所述，通过达芬奇模拟培训，可迅速提高本院高年资外科医师的技能操作水平，缩短了从动作不灵便到动作娴熟的转变时间。临床问卷调查发现，经过达芬奇机器人模拟训练系统培训的观察组医生，在对机器人手术的认识和掌握机器人手术的操作技能方面均有显著提高，在真实病人身上操作出现的训练过程过长、诊断过程反复、病人持续不适和医疗风险增加等现象大大减少[12]。为今后在临床实际中开展达芬奇机器人手术奠定了基础，明显缩短了手术学习曲线[13]。临床技能培训是连接基础医学与临床实践的桥梁，是医学临床教育的核心，不仅贯穿于医学生本科教育阶段，而且贯穿到毕业后的每个临床工作阶段，诸如达芬奇机器人模拟训练，针对高级职称的临床医师，借助高科技技术设计的虚拟仿真系统，改变了传统医学教育下主观评估、个人色彩和随意性，真实反应了参训者的操作水平与学习曲线，适应了新医改背景下医学教育需求，在确保提高临床教学质量、培养高水平临床医师、提高专业技能的同时，为发展我国高等医学教育，发展医学创新人才奠定了基础。同时，由于临床技能培训的局限性，模拟教学不可能模拟全部临床手术过程与环节，医生无法达到与患者的真是沟通和交流。所以说临床模拟教学是一项投入高、时间长的大项工程，师资作为培训工作的重要参与者，其重要性被凸显，加强技能中心师资队伍建设并提高临床技能教学质量，促进高等医学教育的快速发展是当前医学教育亟待解决的重要问题[14]！