模拟器在胃肠内窥镜培训中的应用

李 茉，徐洪雨

哈尔滨医科大学附属第一临床医院消化内科，黑龙江 哈尔滨 150000

传统的消化内镜医师培训是以患者为基础，学员在经验丰富的内镜医师指导下进行临床实践操作，即所谓的师徒模式，这种教学方法的主要好处是在有经验操作者一对一监督下的实践教学模式能迅速让学员得到训练反馈。但也有一些缺点，由于需要反复试验学习，将会导致操作时间延长[1]；也会因为缺乏经验，而导致患者腹痛及其他不适[2]。在这种类型的培训下，学员会有很大的心理负担，就很难适当地处理反馈。因此，“看一个，做一个，教一个”的方法，已经不适合现代医学专业人员的培训方式。 近年来，已经发表了许多关于模拟器训练的研究，证实了这种教学方式不仅可以降低内镜培训风险，减轻患者痛苦，且加速了内镜学员的学习[3-4]，使其快速掌握各种操作手法和技巧。在本综述中，我们总结了近期有关模拟器的文献，阐述了模拟器在内镜培训中的作用。

1 可用的模拟器

通常有4种类型的模拟器：机械模拟器、活体动物模型、离体模型、VR计算机模拟器。

第1个内镜模拟器是在20世纪60年代开发的机械模拟器，专门用于训练乙状结肠镜检查和结肠镜检查，但缺乏真实的触觉反馈限制了机械模型的应用。活体动物模型与机械模型相比具有更高的真实性，一般常用猪制作模型，因其消化道解剖结构与人相似，管理方便，品种差异小，但道德和成本问题限制了活体动物模型的使用。活体动物模型一个很好的替代品是离体模型，它是合成和移植的动物器官模拟器，包括塑料部件和从屠宰场获得的动物器官的组合[5]，它们克服了活体动物模型的局限性，但缺点是冗长的准备时间、不利的组织特性等。目前VR模拟器是最有前景的工具，它们可以即插即用，使学员可以按照自己的步调进行训练，且可以重复多次使用。

2 模拟器在初级内镜培训中的作用

目前内镜检查已经不单单作为一项诊断手段，也被证明是治疗早期胃肠肿瘤、胰胆管疾病等多种疾病的有效和安全的一线治疗方法。这些以前仅限于外科领域治疗的疾病，现在使用微创内镜技术进行治疗，不仅发病率和死亡率低，而且具有更好的术后效果。此外，由于全球许多国家正在开展结直肠癌筛查计划，使诊断性内镜检查越来越重要，这就要求内镜医师能够以更熟练的方式完成这些操作。基于模拟器的培训已被证明它们可以在培训的早期阶段有效加快学习过程，减少患者疼痛并缩短一对一教学时间。 因此，在不同内镜操作的早期训练阶段使用模拟器正在被获得认可，并且已经为此验证了几个模拟器[6-7]。

2.1 上消化道内镜(EGD)EGD广泛用于食管、胃和小肠疾病的诊断和治疗。 一般来说，这是一个安全且耐受性良好的操作。 尽管EGD是一种常见的胃肠道(GI)检查，但与结肠镜检查相比，有关基于模拟器训练的研究却很少。一种可能的解释是，相对于获得要求更高的结肠镜检查的能力，EGD操作似乎相对容易。目前有几种用于训练EGD的模拟器：机械模型、体内和离体动物模型、VR模拟器，“GI Mentor”虚拟现实计算机模拟器是唯一经过验证用于培训EGD的VR模拟器[8]。其中有关EGD检查训练机械模型的验证和使用甚少，并有研究表明，大多数机械模型并不适用于训练上消化道的内镜培训[9]。 体外模型主要为模拟出血提供了良好的训练环境，但对其学习曲线的验证研究也很少。有一些使用“GI Mentor”VR模拟器在EGD训练中评估学习曲线的研究[10-12]，这些研究的主要指标是总操作时间和达到特定部位的时间，如食管、幽门、十二指肠。次要指标是插管时间、手术成功率及患者疼痛评分。所有研究表明，基于模拟器训练的学员在操作时间、诊断、操作精准度上都明显优于对照组，证明了模拟器对EGD初学者学习的有效性。但目前暂无VR模拟器用于治疗性内窥镜检查的验证或临床研究。

2.2 结肠镜模拟器在结肠镜检查训练中的使用一直是研究的主要方面。 其中机械、离体和VR模拟器已经被验证均可用于结肠镜的训练，京都Kagaku Colonoscope训练模型是目前唯一经过验证的机械模型，通过对患者内镜检查中盲肠插管的测量，显示出该模型的性能与内镜医师的专业水平相关[13]。 一项使用离体牛结肠模型的验证研究也证明了该模型良好的有效性[14]。目前训练结肠镜检查中最有说服力的是VR模拟器，最近有3项随机对照试验证明了3种不同VR模拟器都对结肠镜初学者的学习有积极的影响。第一项研究是在瑞典卡罗林斯卡医院进行的，证明了使用Accutouch模拟器中学员在结肠镜检查中的完成率与对照组相比显著增加，手术时间和患者疼痛也减少了[15]。第二项在多中心试验中表明，使用GI Mentor模拟器的学员在前100个结肠镜中获得了比对照学员更高的能力分数；其中在前80个结肠镜检查中，这种差异更为明显[16]。第三项由欧洲多国试验证明，使用奥林巴斯虚拟模拟器训练的学员在3次实时结肠镜检查中与单独接受传统训练的学员相比，获得了相似的结果。然而，他们在模拟器的指标上取得了比基于患者训练的学员更好的结果[17]。此外，一项研究证明，在使用VR模拟器进行结肠镜检查训练后获得的技能，在训练结束后其熟练程度可保持几个月[18]。因此，目前的证据表明，基于模拟器的培训在早期培训中可以加速学习曲线，并且可以降低患者的不适。建议在进行患者的内镜检查之前，先使用模拟器进行培训。

3 模拟器在高级内窥镜检查培训中的作用

3.1 内镜逆行胰胆管造影术(ERCP)ERCP被认为是一种先进的内镜手术，在大多数国家，它不是新手内镜医师常规培训的一部分。这是GI胃镜检查中技术要求最高，风险最高的手术之一。ERCP术后可能会出现严重的短期和长期并发症，包括ERCP术后胰腺炎、出血和穿孔。ERCP程序均以治疗为目的。为了尽量降低对患者的风险，受训者需要在临床技术上接受适当的培训，并在专家的指导下进行大量操作才可独立操作。基于模拟器的培训可能非常适合作为这一复杂操作的培训平台，但目前关于内镜模拟器在ERCP培训中的数据非常有限。目前可应用的模拟器包括机械模拟器、离体猪模型、活猪模型和计算机模型。研究表明，在较短时间的机械模拟器培训之后，基于模拟器的学员有更高的成功插管率[19-20]。 活猪模型也已被用作ERCP训练的模型， 而且已被证明适用于ERCP的多个操作方面，包括插管、支架置入和括约肌切开术[21]。 VR模拟器中唯一经过验证的是Simbionix GI Mentor Ⅱ VR模拟器，该模型可以通过完成操作和到达乳头的时间来区分新手和专家。 SEDLACK等[22]对离体猪模型、活猪模型及GI Mentor Ⅱ进行了比较验证研究，发现每种模式都可以被纳入培训计划，其中离体模型在真实性上得分最高，GI Mentor Ⅱ在真实性上分数最低，但更容易纳入培训计划。ERCP中基于模拟器的训练中最常见的性能参数是成功的插管率，但该指标仅反映了ERCP的复杂性和多样性的一部分。成功的胆管插管是成功完成治疗操作的先决条件，但不是成功进行ERCP手术的良好预测指标，所有这些模拟器都显示出明确的训练潜力，但现有的科学数据不足，无法提供明确的训练计划。

3.2 内镜超声自从GRIMM等[23]使用线性回声内窥镜第一次描述了经胃胰腺假性囊肿引流术以来，内窥镜检查(EUS)已经从仅仅的诊断工具迅速变为具有先进治疗能力的技术，先进的EUS治疗操作与ERCP一样需要大量的专业知识和经验。目前只有少数有关基于模拟器的培训报告。BARTHET等[24]证明了在活猪模型中进行反复操作达到学习效果，但并未正式验证可否直接过渡到临床的实际应用中。

3.3 内镜下切除目前内窥镜下黏膜剥离术(ESD)和内镜下黏膜切除术(EMR)已取代手术治疗早癌等病变，其中ESD常被作为首选的切除技术。目前来说ESD在肿瘤学结果、癌症复发等方面与手术相当，但成本、手术时间、住院时间、并发症发生率和死亡率都低得多[25]。有研究证明，在实施ESD操作中，更有经验的内镜医师整体切除率更高，手术时间更短，并发症发生率更低[26-27]。因此，在临床中进行ESD之前，建议实施培训计划。由于无法再现人体组织的弹性、组织特性和真实的触觉反馈，纯机械模拟器和VR模拟器在内窥镜切除培训中并不理想[28]。而离体模型会以更加真实的方式实现治疗性内窥镜手术，并且与活体动物模型相比，离体模型具有较少伦理问题和成本低等优点。但也有人提出离体模型不能代替体内训练获得ESD的能力，因为离体动物较活体动物黏膜弹性差，使内镜操作中黏膜下注射困难，建议学习者在具备基本的ESD技术基础后立即进入活体动物模型[29]。一项研究表明，在实验过程的后半部分，猪胃ESD的平均切除时间明显缩短[30]。在另一项研究中，2名新手内镜医师在离体猪模型中完成30次胃ESD后，能够缩短手术时间及穿孔率，并实现100%整块切除[31]。还有一项研究中，4名无任何ESD经验的内镜医师在体外和体内动物模型训练后能够平稳地进行人体胃的ESD，从而证明技能可以直接过渡患者身上[32]。根据目前研究结果来看，在转移到真实患者之前，建议应该在动物模型中至少进行10～30个胃ESD操作[33-34]。

结直肠ESD在技术上的要求是最苛刻的，难以定位和不良事件(主要是穿孔)的风险对于有经验的内镜医师也特别具有挑战性。因此，培训至关重要，其中动物模型可能起着至关重要的作用[35]。结、直肠ESD的活体动物模型很难准备，因为它需要在尝试任何手术前都要进行充分的肠道准备，而猪和牛离体模型已经证明了它们的可行性[36-37]。在一项使用活体、离体模型结肠ESD研究对比中，活体模型出现了不完全切除和穿孔事件，而离体模型操作时间缩短，并且未发生不良事件[38]。

4 总结与展望

在过去的几十年中已经开发了许多模拟器，基于模拟器培训的目的是为内镜操作提供学习平台，并且可以在基于患者的内窥镜操作之前重复进行以获得学习能力，这可以减轻患者的不适感，并培养出训练有素、准备充分的内镜医师。目前模拟器已经证明了它们在一些内镜操作培训中的价值，未来的研究需要主要集中在常见的治疗措施上，如息肉切除术、EMR、支架置入和内镜下止血，包括静脉曲张出血套扎治疗或溃疡出血的内镜治疗等，应鼓励这些领域的发展。这将对模拟器的培训有着深远的影响。