虚拟仿真技术在胰腺外科教学中的应用

吴春丽 孙文娟 马清涌 马振华

引言

最近十年，胰腺外科领域在基础理论和相关技术支持下，手术治疗策略和方法处在持续发展的阶段。从现在来看，未来十年胰腺外科手術将继续迅猛发展，微创技术下胰十二指肠切除术、胰体尾切除术和胰腺中断切除术会在区域医学中心作为常规手术开展，同时，围手术期并发症也会得到有效的控制。与胰腺外科发展相适应的临床教学工作应该根据根据目前形势作出一些相应转变，以适应学科发展的要求。根据教学大纲的要求，规培学员在原有的强调掌握急性胰腺炎诊治原则、方法的基础上，尽快适应微创技术在专业内日益重要的趋势，分层推进学员了解、熟悉视频引导腹膜后入路腔镜下坏死组织清除、微创技术下胰体尾切除和胰十二指肠切除术等手术操作。从这个角度来说，随着专业内容的不断拓展，为切实提高效率、降低培训成本和医疗风险，管理者应该运用创新思维，充分运用信息时代科技发展的成果，不断改革培训手段、方法，以期在有限的培训时间内，切实完成学员的培训内容。目前有资质进行规培教育的外科基地，大多配备有虚拟仿真的教学设备，并且有一定的相关教学经验，以前常规开展过腹腔镜胆囊切除、腹腔镜阑尾切除等手术训练，对外科医师的成长起到了很好的促进作用。

一、虚拟仿真技术的概念

虚拟仿真技术（VR）技术是利用计算机生成一种交互式的三维动态视景，通过仿真系统使用户沉浸到虚拟世界的计算机仿真技术。随着信息时代知识和工具的不断发展进步，在传统教学方法的基础上，充分运用VR工具软件，将会使我们的教学资源日益丰富，促进学员快速、有效形成相应的空间结构认识、掌握解剖学知识、认识和理解手术步骤、并且完成相应过程的训练。掌握一定VR技术的学员在外科学习过程中，能够快速理解、掌握和应用相应技术，促进专业能力的提高。例如：在教学中，我们通过将真实患者的 CT、MRI等影像学资料进行融合，应用虚拟仿真技术软件处理，重建出相应的虚拟3D模型，利用此模型进行教学。发现通过学员的反复训练，其能够快速、有效的掌握相应疾病的解剖学知识、独立

提出相应手术方式和路径，并且预先演练和理解手术操作步骤。总之，通过VR技术与外科学习过程的融合，帮助学员有效理解和记忆疾病诊断、手术相关的知识要点。VR技术与外科手术的融合，进行临床医生的培训，国外已经许多实践经验。加州大学洛杉矶分校应用VR技术进行骨科临床教学，通过与传统教学方式的对比，对学员在时间、处理能力、器械了解程度、操作流程掌握和预先设计能力、手术过程理解等多个纬度进行测评，VR组对手术的掌握水平整体高于传统教学组。

二、胰腺外科的特点

胰腺外科是肝胆胰外科下属的一门分支学科，具有病情复杂、手术难度大、术后并发症发生率高等特点。例如：常见疾病胰腺癌来说，取得根治性切除使患者获得长期生存的根本性条件。但长期以来，确诊患者获得根治性切除机会在20%左右，围手术期并发症发生率54.4%，死亡率3.8%。因此，要求专科医生具有完备的临床综合知识和能力：①针对患者在手术前应当能够很好的应用包括影像学检查在内的多种手段，取得肿瘤的定性和定位诊断，判定肿瘤性质以及可切除性;②胰头周围解剖结构复杂、手术范围大、切除涉及脏器多，因此在手术过程中能够精细、准确辨识组织相应解剖关系、判定肿瘤可切除性;③胰十二指肠手术围手术期管理面临胰瘘、胆瘘、腹腔出血、胃排空障碍等诸多问题，临床医师应当具病理生理、影像学和内科学等综合知识能力，以完成患者的顺利恢复。④作为提高患者愈后的重要环节，胰腺外科医师必须具备相应的肿瘤内科基本理论知识，对患者术后治疗进行指导;⑤随着腔镜技术的逐步推广，微创技术下胰十二指肠切除术在胰腺外科中心已经作为常规手术开展，要求胰腺外科医师手术操作达到极致水平。

胰腺外科专业教学顺应上述学科发展趋势，具有以下特点：①需要大量的理论知识：专业名词多，专业术语多，知识点零散。尤其近年来在慢性胰腺炎、胰腺神经内分泌肿瘤等疾病认识快速更新;②需要完备的实践能力：以手术治疗为核心的胰腺外科由于手术复杂，手术后并发症多等特点，要求医师有很好的临床实践和适应能力。既能够作出判断，顺利切除病变，又能够完成包括血管在内的各种重建。在规范化诊断和治疗的要求下，治疗方案不因医师的差别而不同，这就要求临床医师在实践中体会;③培训周期长：胰腺外科医师的培训周期在普通外科中是最长的。这与疾病诊治难度、诊治过程的复杂性密不可分。在实践教学中，要求学员对相关理论、操作掌握的熟练程度和范围区别于其他外科学科。

三、目前教学现状

1.教学管理、师资队伍培训需要加强：现阶段，多数医院胰腺外科建立时间在十年以内。教学方面，短时间内还没有形成完备的教学管理体系;虽然师资水平起点较高，但是缺乏相应专科实践，对内在教学规律缺乏认识;

2.教学观念及方法落后：胰腺外科是一门实践性及应用性极强的学科。在传统的教学中，教师多以自已为课堂的主体，多数时间进行讲解基本理论知识，相对弱化了学员独立思考、分析问题和解决问题的能力，规培周期内多数学员不具备与临床工作要求相适应的实践能力;

3.实践教学手段和内容相对缺乏：胰腺专科对于学员的动手专业操作能力的要求很高，需要学员对于相关操作技能进行反复练习，并且在最终的临床工作中熟练应用。但由于目前多数医院所面临的问题是：前期提供的训练器材以及操作空间、机会均相对有限，后期临床学员/病员配比无法满足临床带教需求，加之由于手术的高风险性和高并发症发生率，带教教师对学员操作带来的风险有一定的心理障碍。最终很大程度上弱化了对学员手操作能力的要求，使得学员实践能力培养与临床需求之间存在较大差异。

四、VR技术与胰腺外科临床教学的融合

进入21世纪以来，信息技术对于社会发展起到了巨大的推动作用。胰腺外科领域内部对于教学方法的改革也一直没有间断。多数规培基地已经建立起不同规模的虚拟仿真教学试验平台并得到应用。可以说，在胰腺外科专业实践性极强的背景下，合理充分运用VR技术，是有效提高实践能力、减少医疗风险、解决医疗资源与教学任务配置错位等诸多矛盾的有效手段。相比传统临床教学手段，VR能够解决理论课堂的固有的局限性问题，鼓励学员主动解放双手，深入思考问题，最大程度促进理论知识、临床思辩能力提高基础上的实践教学水平提高。

1.创新教学方法、整合教学资源、拓展教师思路、提高学员学习兴趣：现有教学中充分挖掘了各种信息手段对于理论教学的促进作用，以期取得很好的课堂效果。对于初次接触胰腺外科的学员，合理的方法将他们引入专业学习，对于其后教学进度的按计划推进具有现实意义。VR技术的应用可以使学员通过视、触、听直接与虚拟教学课堂的事物进行双向互动，通过交互式应用多角度获得专科理论知识，并且初步认识相应的临床技能。例如，通过VR技术构建—个虚拟胰腺解剖结构，学员可以学习胰腺的组成和功能，掌握胰腺和周围组织血管之间的关系，理解海德堡三角形的构成，为下一步理解和设计手术治疗方案打下基础。相对传统教学，使学员沉浸在虛拟环境中形象的观察，极大地提高学习效果;

2.由简入繁，提高学员实践能力：学员进入临床工作，对于基本技能、基本操作的熟练掌握是面临的主要问题之一。虚拟仿真技能平台所具备的内窥镜虚拟培训系统、消化道内镜手术模块、腹腔镜虚拟培训系统、血管介入手术模拟器等设备能够完成胰腺疾病诊治流程所需要的ECRCP操作、十二指肠乳头活检、胆道支架植入、胆肠吻合手术操作、胰十二指肠手术操作、手术后出血介入治疗等真实环境中诊疗过程中出现的临床情况。通过虚拟教学系统，把相应的受训学员培养成为合格的临床诊治过程执行者。

3.培养学员临床思维能力：虚拟环境中建立手术场景，通过学员的手术操作系统作出相应的反馈，尽可能还原真实临床过程，使学员感受到自己在医疗操作过程中的各种信息和可能性，同时合理结合其他的教学手段，如病例教学或PBL教学，通过分组讨论，从不同角度推演临床真实情况下诊断、手术、术后并发症处理的各种情况和可能的结果。从而达到规范化训练学员临床思维的作用。

目前，外科系统的住院医师规范化培训工作已经在国内400余家医院常规开展。在日常教学活动基础上，合理运用VR技术，在虚拟条件下再现真实的疾病临床诊断思路及过程，并做好记录工作，充分训练以手术为核心的等多项技能，并且通过教师的多维度解析，引导学员理解大纲要求知识点、掌握实践技能、培养符合临床要求的思维的思路和方法。从而从教学的角度服务临床，促进专科人才队伍建设，提升胰腺外科的整体水平。

参考文献

[1]黎学坚，黄泽文，苏渊湖.浅谈虚拟现实技术在医学领域中的应用.广东科技，2015，（14）：76-77.

[2]朱倩男，黄华兴，周正，等.虚拟现实技术（VRT）在外科技能培训中的应用.教育教学论坛，2019，（5）：41-42.

[3]石宁，戴梦华.如何提高胰腺癌的手术切除率.中华临床医师杂志（电子版），2014，8（24）：4320-4324.

[4]Jemal A， Siegel R， Xu J， et al. Cancer statistics. CA Cancer J Clin， 2010， 60（5）： 277-300.

[5]Addeo P， Delpero JR， Paye F， et al. Pancreatic fistula after a pancreaticoduodenectomy for ductal adenocarcinoma and its association with morbidity： a multicentre study of the French Surgical Association. HPB （Oxford）， 2014， 16（1）： 46-55.

通讯作者

马振华，男，博士，副主任医师，研究方向：胰腺外科;临床医学教育。