内镜模拟器及机械臂在口腔颌面外科住院医师临床前技能培训中的应用*

丁张帆，马中凯，朱桂全，李春洁，门乙，高宁

610041 成都，口腔疾病防治全国重点实验室，国家口腔医学中心，国家口腔疾病临床医学研究中心，四川大学华西口腔医院 头颈肿瘤外科

近年来，基于模拟器的内镜教学在多个临床专科培训中获得了广泛认可。已有研究表明，教学模拟器的引入可加速消化内镜学员的早期学习曲线［1］。因此，越来越多的单位开始引入内镜模拟器，以便用于初级内镜医师的临床前培训［2］。在模拟器出现之前，年轻医生对于内镜操作的学习主要源于高年资医师在真实临床环境下的实践指导，但这种教学模式提供的学习机会与时间有限，且可能增加术中不良事件与术后并发症的发生率［3］。这样的传统“老带新”模式已难以满足现代微创外科专业人员的培养需求。内镜模拟器不仅提供专门的学习与培训环境，避免临床风险，并可以重复多次练习。目前常用的模拟器包括机械模拟器、活体动物模型、离体模型和虚拟现实模拟器等［4］。不少研究已证实模拟器训练的优越性，学习者兴趣与积极性得以充分调动，且显著缩短学员的培养周期［5-7］。

二十世纪80 年代出现的微创手术是外科学的一大革命，其技术原理是利用人体自然腔道或手术小孔导入细长的医疗器械，通过专用摄像头，协助医生进行外科操作［8-9］。达芬奇智能手术机器人平台由手术操作系统控制台、机械臂系统、视频成像系统三大部分组成。该设备的优点在于操作灵活性高，动作稳定连续，且能够提供三维立体的视觉效果，实现眼手协调运动［10］。历经二十年发展，达芬奇机器人手术系统已广泛用于泌尿外科、胸外科、普外科和妇科等多个专业［11］。口腔颌面部由于涉及美观与多项重要生理功能，该解剖区域的手术对微创的要求极高。因此，机器人手术在口腔颌面外科也展现出良好的应用前景，目前已在腭裂修复、口咽肿瘤切除、皮瓣修复、颈淋巴清扫术以及甲状腺手术等方面成功应用［12-16］。

随着内镜技术与机器人手术在口腔颌面外科的逐步开展，年轻医生的相关临床前培训工作也逐渐受到关注，这有助于促进我国口腔颌面微创外科与机器人颌面外科手术的后备人才培养，以满足临床工作需求。内镜技术作为机器人手术的实践基础，其镜下操作培训可作为机器人机械臂训练的前期教学内容，内镜模拟器的训练很可能有助于学员有效掌握机械臂的操作［17］。四川大学华西口腔医学院已开展多年的内镜与微创外科临床前培训工作，在长期教学探索过程中，制定了一系列内镜培训课程，并不断尝试新的教学模式，以完善口腔颌面外科住院医师内镜技术的培训体系。本研究为探索内镜模拟器结合机械臂的训练在口腔颌面外科住院医师临床前技能培训中的应用价值，对两种不同培训方式进行教学质量评价，以寻求更为有效的口腔颌面外科手术机器人机械臂临床前培训模式。

1 对象与方法

1.1 研究对象

纳入四川大学华西口腔医学院口腔颌面外科各年级住院医师规范化培训学员60 人，包含口腔颌面外科各亚专业学员（头颈肿瘤外科学、颌面创伤外科学、正颌外科学、唇腭裂外科学、牙槽外科学），随机将学员分为两组，其中30 人为内镜模拟器结合机械臂培训组（实验组），30 人为单纯机械臂培训组（对照组）。所有住院医师严格按照轮转大纲要求进行其他正常的临床实践与技能培训。

1.2 教学方法

1.2.1 内镜模拟器结合机械臂培训组 对学员先给予为期四周的内镜培训，每周一次，每次45 分钟。学员可在内镜模拟器上进行定向取物、经孔穿线以及缝合打结等内镜操作练习（图1）。完成内镜模拟器培训之后，学员再接受手术机器人的机械臂培训。机械臂的训练装置上共有12 个可供加持的物体，分别置于相应孔洞内，学员需要操作机械臂，将该12个物体全部取出并转移至另一张置物板上相应的孔洞内，即完成一次训练任务（图2）。学员每完成一次训练，教师将记录该次完成任务的时间及相应训练次数。机械臂培训一共包括8 次训练任务，每周安排两次训练，机械臂培训为期4 周。

图2 手术机器人机械臂训练Figure 2.Surgical Robot Manipulator Training

1.2.2 单纯机械臂培训组 未经内镜培训的学员直接进行手术机器人机械臂训练。同样，记录每次完成机械臂操作任务的时间与相应训练次数。完成4周共8 次机械臂训练后即结束机械臂培训任务，记录每次成绩。

1.3 教学质量评价

1.3.1 操作考试 记录两组学员首次进行机械臂训练时，完成一次训练任务所花时间，以及之后每一次训练所需时间。此外，记录各位学员完成时间分别达到10 分钟和5 分钟的水平所需训练的次数。8次训练后记录最后一次完成任务的时间，作为各学员最终用时成绩，同时记录最终两组学员中成绩达到2 分钟或2 分钟以内的学员人数。

1.3.2 培训满意度评价 采用匿名问卷调查的形式，对参与培训的60 名住院医师进行教学满意度调查。问卷内容包括：①在该培训期间，您认为您所接受的培训方式对您的实践技能的帮助有多大？（A很大，B 大，C 一般，D 无）；②在该培训期间，您对所接受的培训内容有多大积极性？（A 很大，B 大，C 一般，D 无）；③您认为您所接受的临床前培训模式对口腔颌面外科专业兴趣的培养有多大作用？（A 很大，B 大，C 一般，D 无）；④您认为您所接受的培训模式对您今后从事内镜微创外科的信心建立有多大作用？（A 很大，B 大，C 一般，D 无）； ⑤您对该临床前培训的总体满意度如何？（A 很满意，B 满意，C 一般，D 不满意）。

1.4 统计学方法

采用GraphPad Prism 7 对所得数据进行统计学分析。计量资料用均数±标准差表示，采用两独立样本t 检验进行统计分析；分类资料用率（百分比）表示，采用卡方检验进行统计分析。P ＜ 0.05 认为差异具有统计学意义。

2 结 果

2.1 两组培训学员的基本情况

内镜模拟器结合机械臂培训组30 人，单纯机械臂培训组30 人。在性别、年龄、年级以及有无口腔颌面头颈肿瘤外科临床（前）培训经历等方面，两组学员的人数分布差异均无统计学意义（P ＞ 0.05；表1）。

表1 两组培训学员基本情况Table 1.General Characteristics of Trainees in Two Groups

2.2 两组培训学员的考核成绩

两组学员首次完成机械臂考核的所用时间差异无统计学意义（P = 0.156）；实验组学员成绩达到10 分钟或10 分钟以内所需平均训练次数少于对照组，且差异具有统计学意义（P ＜ 0.001）；实验组学员成绩达到5 分钟或5 分钟以内所需平均训练次数为（6.9±0.84）次，对照组所需次数大于8 次（由于本研究设定训练次数为8 次，故未能统计8 次以上数据）；完成8 次训练后，实验组最终成绩达到2分钟或2 分钟以内的学员有19 人，对照组无人达到这一水平；实验组学员最终完成平均用时少于对照组学员（P ＜ 0.001；表2）。两组培训学员每次训练的时间成绩如表3 所示，首次成绩两组间差异虽无统计学意义（P = 0.156），但之后实验组学员完成时间均少于对照组，且差异具有统计学意义（均P ＜ 0.001），时间-成绩曲线如图3 所示。

表2 两组学员训练结果Table 2.Manipulator Training Results in Two Groups

表3 两组学员每次训练所需时间Table 3.Time to Finish One Training Session in Two Groups after Manipulator Training

图3 两组学员的时间-成绩曲线Figure 3.Performance Curves in Two Groups

2.3 两组培训学员的满意度

在学员培训满意度调查（表4）中，83.33%的实验组学员和60.00%的对照组学员认为他们所接受的培训对实践技能提升有很大/大帮助，两组间差异有统计学意义（P = 0.045）；90%的实验组学员和66.67%的对照组学员对他们所接受的培训具有很大/大的积极性，两组间差异有统计学意义（P = 0.028）；93.33%的实验组学员和73.33%的对照组学员认为所接受的培训对口腔颌面外科专业兴趣的培养有很大/大的作用，两组间差异有统计学意义（P = 0.038）；93.33%的实验组学员和70%的对照组学员认为所接受的培训对其从事内镜微创外科的信心建立有很大/大的帮助，两组间差异有统计学意义（P = 0.020）；96.67%的实验组学员和80%的对照组学员对所接受的培训表示很满意/满意，两组间差异具有统计学意义（P = 0.044）。

表4 两组学员满意度调查Table 4.Satisfaction in Two Groups

3 讨 论

手术机器人为口腔颌面外科微创手术开辟了新时代，机器人在口腔颌面外科的临床应用也进入了快速发展的新阶段［18-19］。随着技术的不断改进，机器人手术系统在视觉增强、空间导航、力的反馈、设备小型化以及成本效益方面的性能持续提升，不仅扩大了临床适应征，并进一步给外科医生减负，提高患者疗效的同时，也有效克服了传统外科手术的操作空间有限，视野暴露不清以及过多额外创伤等局限，实现了功能与美观的双重理想效果［20-21］。

尽管模拟器教学不能取代真正的临床训练，但它对于年轻医生的临床前培训具有重要意义。由于住院医师在临床手术室中的内镜操作训练次数和时间通常有限，在带教老师的口头讲解下难以理解内镜和医师之间的交互协调，使得住院医师仅依靠临床手术中的学习，势必要经历较长的学习曲线，不利于年轻医生的培养，妨碍其建立对微创外科、腔镜手术以及机器人手术的信心［22-23］。在过去的几十年里，各类模拟器被开发并运用于内镜技术的教学，为内镜操作提供了学习平台，尤其是为专科住院医师提供了有针对性的临床前培训，有利于培养出训练有素，技术与心理准备充分的内镜医师。作为机器人手术的理论与操作基础，内镜技术的学习是口腔颌面外科住院医师规范化培训当中的重要部分，本研究为探索内镜模拟器及机械臂在口腔颌面外科住院医师临床前技能培训中的应用价值，对两种培训模式进行了全面的教学质量评价，并对学员满意度进行了调查。

本研究纳入各年级口腔颌面外科住院医师60名学员，每组30 人，一组进行内镜模拟器结合机械臂培训，一组进行单纯机械臂培训，两组学员在性别、年龄、年级、有无其他临床前训练或临床工作经历等方面的人员分布情况差异无统计学意义。从两组的机械臂训练情况及考核结果看出，两组学员首次完成机械臂任务的时间差异无统计学意义（P = 0.156），其可能原因是学员们初次接触手术机器人机械臂，对其操作不熟悉，故两组学员均花费了较长时间完成训练任务。在随后的训练中，随着训练次数的增多，曾接受内镜模拟器训练的实验组学员表现出更为出色的机械臂操作水平，对其掌握更为迅速，在该实验组中，学员成绩达到10 分钟以内所需的平均训练次数是（5.2±0.98）次，明显少于单纯机械臂训练组的学员［（7.4±1.28）次］，且实验组在接受6.9 次机械臂训练后，成绩即达到5分钟以内，而对照组学员在8 次训练后依然未能达到这一水平，说明内镜模拟器结合机械臂培训组的成员相比对照组，具有更强的机械臂学习能力，更快地掌握了机械臂的操作。从最后一次训练结果可以看出，实验组中成绩达到2 分钟以内的人数19 人，而对照组无人达到这一水平，且实验组学员的平均成绩［（2.1±0.54）分钟］明显优于对照组［（7.8±0.96）分钟］。基于两组学员的时间-成绩曲线，可以看出两组学员最初的成绩无统计学差异，但随着训练次数的增加，两组间逐渐拉开距离，实验组的成绩提升明显，对机械臂的掌握更为迅速，尽管两组学员在持续的培训过程中，成绩均不断提升，但相比对照组，实验组表现出更短的学习曲线，即更为迅速地掌握了手术机器人的机械臂操作，取得了更好的临床前技能培训效果。

学员对教学培训的体验感与满意度也是评价教学模式的重要指标。本研究结果显示，大多数学员对两种培训模式都表示满意，提示对于大部分口腔颌面外科住院医师，两种机械臂临床前训练方式均具有良好的接受度。然而，在技能提升帮助，学习积极性，专业兴趣培养和微创外科信心建立方面，实验组学员比对照组学员给予了更大的肯定和满意程度，提示内镜模拟器结合机械臂培训模式具有更好的学员支持度，内镜模拟器的训练学习有助于学员更好地掌握手术机器人机械臂操作，相对于单纯直接进行机械臂训练的培训模式，内镜模拟器结合机械臂培训在口腔颌面外科住院医师临床前技能培训中具有更大的应用价值。

随着手术机器人在口腔颌面外科的应用逐渐增加，微创颌面外科、腔镜手术以及相应专业方向的口腔颌面外科人才培养亦应受到足够的重视，尤其对于国家级口腔医学教学单位和上级医院，将内镜技术的临床前教学内容合理融入口腔颌面外科住院医师规范化培训大纲，使得更多的口腔颌面外科年轻医生有效地掌握内镜外科技术，是一项值得探讨的教学研究课题，这将决定在未来的时间里，能否有更多优秀的口腔颌面外科青年才俊投入到微创外科和机器人手术的时代潮流，加固和丰富我国在该领域的人才梯队和人力储备。本研究提出的内镜模拟器结合机械臂训练模式可有效促进口腔颌面外科住院医师临床前技能的提升，激发学员在内镜学习方面的积极性，有助于年轻医生建立从事微创颌面外科工作的自信心，促进腔镜手术和机器人手术在我国口腔颌面外科的广泛应用和快速发展。同时，该临床前培养模式能够有助于年轻医生将内窥镜与机械臂的临床应用相结合，取长补短，更加灵活地应用于各类病情的临床处置，例如咽旁舌根取活检，软组织内断根或球状异物取出等，通过优化模拟针对性的临床场景，进一步提高我国口腔颌面外科的教育水平。

综上，我们通过对四川大学华西口腔医学院口腔颌面外科住院医师临床前技能培训的一项教学改革研究，提出了内镜模拟器结合机械臂训练的临床前技能培训模式，从学科人才需求与学员技能掌握两方面考虑出发，开展口腔颌面-头颈外科内镜与手术机器人操作训练，通过各项教学质量指标评估，证明了该培训模式能够更有效地促进年轻医生对于内镜技术和手术机械臂的学习和掌握，缩短学员的学习曲线，且具有广泛的学员认可度和满意度。因此，内镜模拟器结合机械臂训练是值得推广的口腔颌面外科住院医师临床前技能培训新模式。

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