手術(shù)模擬器在白內(nèi)障手術(shù)訓(xùn)練中的應(yīng)用

張 瀟，戴榮平，張美芬

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院 眼科， 北京 100730)

外科手術(shù)是一種需要通過反復(fù)練習(xí)才能提高的醫(yī)學(xué)實(shí)踐。一直以來，手術(shù)教學(xué)通常采用的是所謂“師傅帶徒弟”的傳統(tǒng)方法，即被培訓(xùn)者首先學(xué)習(xí)解剖、手術(shù)原理和方法等基礎(chǔ)知識(shí)，并觀摩手術(shù)、觀看錄像，在充分了解的基礎(chǔ)上分步驟練習(xí)，最終達(dá)到可以獨(dú)立完成手術(shù)。作為初學(xué)者，難免會(huì)在手術(shù)中感到壓力，而且很可能在手術(shù)過程中遇到各種問題，發(fā)生各種并發(fā)癥，甚至對(duì)患者造成損傷。但因?yàn)閷W(xué)習(xí)而忽略患者的安全性和有效性是臨床上絕不允許的，因此外科醫(yī)生的成長通常需要花費(fèi)較長的時(shí)間。由于眼科屬于顯微手術(shù)，操作空間狹小，技術(shù)要求高，帶教老師往往更難以控制學(xué)習(xí)者，稍有不慎就可能對(duì)患者的視功能造成嚴(yán)重的損傷。

由于手術(shù)學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀和學(xué)習(xí)者的需求，手術(shù)模擬器應(yīng)運(yùn)而生。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，手術(shù)模擬器可以顯示復(fù)雜的解剖關(guān)系，逼真的三維立體結(jié)構(gòu)， 甚至術(shù)中動(dòng)態(tài)情況。目前， 手術(shù)模擬器已廣泛應(yīng)用于腹腔鏡、 內(nèi)鏡和顯微手術(shù)的培訓(xùn)，而眼科手術(shù)特別是白內(nèi)障手術(shù)的模擬器近年來也有了很大的發(fā)展，越來越多的培訓(xùn)基地開始采用眼科手術(shù)模擬器對(duì)住院醫(yī)師進(jìn)行初級(jí)手術(shù)培訓(xùn)，并逐步摸索出對(duì)手術(shù)培訓(xùn)效果的客觀評(píng)價(jià)方法。本文將對(duì)目前手術(shù)模擬器在白內(nèi)障超聲乳化手術(shù)訓(xùn)練中的應(yīng)用情況進(jìn)行綜述。

1 白內(nèi)障手術(shù)模擬器的效度研究

目前在教學(xué)中使用得比較多，且有相關(guān)研究的白內(nèi)障超聲乳化手術(shù)模擬器主要有3種：EYESi(VRmagic)、Phaco Vision(Melerit Medical)和Microvis Touch(Immersive Touch)，而使用得最多的是EYESi眼科手術(shù)模擬器(圖1)。3種手術(shù)模擬器均可以在顯微鏡下模擬三維圖像，使學(xué)習(xí)者完成白內(nèi)障超聲乳化手術(shù)的主要步驟，但均不能模擬角膜切口的縫合[1]。

住院醫(yī)師在Immersive Touch?模擬器與實(shí)際手術(shù)中撕囊的圓度有高度一致性，即有很好的“共時(shí)效度”(concurrent validity)。另外，在模擬器上多次撕囊操作時(shí)間和撕囊鑷抓取囊膜次數(shù)變異大的住院醫(yī)師，在實(shí)際手術(shù)中也存在相似的問題。因此，白內(nèi)障手術(shù)模擬器能在一定程度上反映住院醫(yī)師的手術(shù)掌握情況[2]。

在EYESi手術(shù)模擬器眼前節(jié)鑷子模塊、抗抖模塊和撕囊模塊操作中，有手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師較住院醫(yī)師有更高的總分、更短的操作時(shí)間和器械在眼內(nèi)的時(shí)間，而且多次操作中總分的變異很小。這說明EYESi手術(shù)模擬器中眼前節(jié)鑷子、抗抖模塊和撕囊模塊均具有很好的建構(gòu)效度(construct validity)[3]。

2 白內(nèi)障手術(shù)模擬器培訓(xùn)情況及效果

白內(nèi)障手術(shù)模擬器對(duì)于提高初學(xué)者的手術(shù)技術(shù)有明顯的效果。一項(xiàng)有關(guān)EYESi眼科手術(shù)模擬器有效性的研究，共納入了參加第1年眼科手術(shù)培訓(xùn)的醫(yī)生16人。所有醫(yī)生進(jìn)行了單手操作培訓(xùn)(白內(nèi)障導(dǎo)航訓(xùn)練、抗抖訓(xùn)練、撕囊訓(xùn)練)和雙手操作培訓(xùn)(白內(nèi)障劈核訓(xùn)練)，在培訓(xùn)開始和結(jié)束時(shí)記錄各項(xiàng)操作的得分。該培訓(xùn)采用國際眼科模擬器論壇(international forum of ophthalmic simulation，IFOS)確立的結(jié)構(gòu)化、順序化、個(gè)體化培訓(xùn)方式，培訓(xùn)教師至少對(duì)每位受訓(xùn)者進(jìn)行6 h的指導(dǎo)。經(jīng)過系統(tǒng)培訓(xùn)，手術(shù)初學(xué)者在各個(gè)模塊中的成績均較培訓(xùn)前明顯提高，特別是撕囊模塊和抗抖模塊[4]。研究發(fā)現(xiàn),初學(xué)者和有較少手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師在模擬器訓(xùn)練后手術(shù)技能明顯提高，而有經(jīng)驗(yàn)的手術(shù)醫(yī)師在模擬器訓(xùn)練后手術(shù)技能無明顯變化[5]。采用MicroVisTouchTM手術(shù)模擬器評(píng)價(jià)住院醫(yī)師白內(nèi)障手術(shù)的撕囊水平也得到了相似的結(jié)果。經(jīng)過6個(gè)月培訓(xùn)，撕囊水平包括圓度、準(zhǔn)確度和流暢性的得分均明顯提高，同時(shí)發(fā)現(xiàn)6個(gè)月期間的標(biāo)準(zhǔn)偏差降低以及過程能力指數(shù)改善[6]。

接受過白內(nèi)障手術(shù)模擬器訓(xùn)練者的學(xué)習(xí)曲線更短，表現(xiàn)為在手術(shù)中超聲乳化時(shí)間更短、所用能量更小，以及術(shù)中并發(fā)癥更少。白內(nèi)障手術(shù)模擬器訓(xùn)練可以縮短前50個(gè)白內(nèi)障超聲乳化術(shù)的學(xué)習(xí)曲線，而其中相對(duì)不擅長手術(shù)的住院醫(yī)師似乎受益更多[7]。

EYESi白內(nèi)障手術(shù)模擬器訓(xùn)練可以減少術(shù)中并發(fā)癥的發(fā)生率。一項(xiàng)研究納入了模擬器訓(xùn)練組和對(duì)照組各有11位畢業(yè)后3年的眼科住院醫(yī)師，兩組醫(yī)師作為術(shù)者分別進(jìn)行了501臺(tái)和454臺(tái)白內(nèi)障手術(shù)，術(shù)中并發(fā)癥發(fā)生率分別為2.4%和5.1%(P<0.05)，后囊破裂和玻璃體脫出的發(fā)生率分別為2.2%和4.8%(P<0.05)。91%的參培住院醫(yī)師認(rèn)為模擬器訓(xùn)練非常重要和有效[8]。某家教學(xué)醫(yī)院連續(xù)4年由住院醫(yī)師完成1 037例白內(nèi)障手術(shù)，在參加過撕囊強(qiáng)化課程、未參加強(qiáng)化課程但使用過EYESi模擬器，以及未使用過手術(shù)模擬器的3組住院醫(yī)師完成的手術(shù)中，玻璃體脫出率、晶體物質(zhì)殘留率均無明顯差異，但不是由于連續(xù)環(huán)形撕囊失敗導(dǎo)致的玻璃體脫出率，在3組中分別為86.2%、57.1%和 48.9%，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，手術(shù)訓(xùn)練具有高度的特異性，住院醫(yī)師的手術(shù)培訓(xùn)應(yīng)該對(duì)每一個(gè)手術(shù)步驟均進(jìn)行足夠的強(qiáng)化訓(xùn)練，這樣才能從根本上降低手術(shù)并發(fā)癥的發(fā)生率[9]。

圖1 EYESi手術(shù)模擬器撕囊模塊Fig 1 Capsulorhexis module of EYESI surgical simulator

使用白內(nèi)障手術(shù)模擬器的表現(xiàn)與現(xiàn)實(shí)中的手術(shù)操作有顯著的相關(guān)性[10]。30位眼科住院醫(yī)師在第1年培訓(xùn)時(shí)進(jìn)行EYESi手術(shù)模擬器的多種模塊訓(xùn)練并記錄成績，培訓(xùn)第3年時(shí)記錄白內(nèi)障超聲乳化手術(shù)的總例數(shù)及眼內(nèi)手術(shù)技能全球等級(jí)評(píng)定(GRASIS)得分。住院醫(yī)師早期在手術(shù)模擬器操作的分?jǐn)?shù)可以預(yù)測(cè)后期在手術(shù)室的表現(xiàn)，白內(nèi)障手術(shù)模擬器的訓(xùn)練和評(píng)分可以早期發(fā)現(xiàn)在日后手術(shù)中需要加強(qiáng)培訓(xùn)的住院醫(yī)師[11]。

綜上，使用EYESi白內(nèi)障手術(shù)模擬器系統(tǒng)性、反復(fù)性訓(xùn)練，可以提高白內(nèi)障超聲乳化手術(shù)的技術(shù)，而住院醫(yī)師通過模擬器課程培訓(xùn)的時(shí)間快慢，可以預(yù)測(cè)日后手術(shù)的速度和表現(xiàn)。這種訓(xùn)練已被作為眼科白內(nèi)障手術(shù)培訓(xùn)的標(biāo)準(zhǔn)課程[12]。此外，眼科手術(shù)模擬器除了作為白內(nèi)障手術(shù)培訓(xùn)工具外，還有可能被用作評(píng)估手術(shù)水平的工具。

3 白內(nèi)障手術(shù)模擬器在中國的應(yīng)用情況

近年來，隨著眼科顯微手術(shù)教學(xué)的發(fā)展，白內(nèi)障手術(shù)模擬器的應(yīng)用在中國也逐漸發(fā)展起來。手術(shù)模擬教學(xué)開始應(yīng)用于眼科學(xué)學(xué)生培養(yǎng)，與單純的傳統(tǒng)教學(xué)相比，采用手術(shù)模擬教學(xué)聯(lián)合傳統(tǒng)教學(xué)的方法，學(xué)生的臨床基本技能包括顯微鏡下操作、縫合技術(shù)等掌握程度明顯提高。

在利用眼科顯微手術(shù)模擬器提高眼科青年醫(yī)師白內(nèi)障顯微手術(shù)能力的量化觀察中，60名學(xué)員通過理論授課階段后在模擬器完成白內(nèi)障手術(shù)操作測(cè)試評(píng)分平均(75.9±6.5)分，再經(jīng)過模擬器反復(fù)訓(xùn)練階段后模擬器給予的測(cè)試評(píng)分平均(85.6±4.6)分，這兩階段評(píng)分對(duì)比具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。第三階段學(xué)員經(jīng)過動(dòng)物眼球?qū)嶋H操作后，在模擬器上完成白內(nèi)障手術(shù)的測(cè)試評(píng)分平均(89.8±7.6)分，與動(dòng)物眼球操作前僅進(jìn)行模擬器操作訓(xùn)練測(cè)試評(píng)分相比較具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。因此，青年醫(yī)師利用眼科顯微手術(shù)模擬器培訓(xùn)可以短期內(nèi)提高完成眼科白內(nèi)障顯微手術(shù)能力[13]。

北京協(xié)和醫(yī)院眼科和國內(nèi)其他醫(yī)院已有多年使用白內(nèi)障手術(shù)模擬器的經(jīng)驗(yàn)，手術(shù)模擬訓(xùn)練主要有以下幾方面益處：住院醫(yī)師能基本掌握顯微鏡下的操作要領(lǐng), 能較好地控制器械的位置和穩(wěn)定性，便于規(guī)范基本的操作，使培訓(xùn)者對(duì)整個(gè)手術(shù)過程有更好的理解。眼科手術(shù)模擬器同時(shí)具備模擬操作和評(píng)分的雙重功能，量化了手術(shù)操作培訓(xùn)，可作為未來評(píng)估手術(shù)操作的考核項(xiàng)目，用于評(píng)價(jià)手術(shù)醫(yī)生顯微操作能力[14]。但模擬手術(shù)與實(shí)際手術(shù)還有很大的差別，兩者之間的過渡還要有很長時(shí)間的學(xué)習(xí)過程。

4 小結(jié)

自20世紀(jì)90年代初以來，眼科手術(shù)模擬器的應(yīng)用已有20多年歷史，對(duì)外科手術(shù)模擬器的發(fā)展產(chǎn)生了很大的影響。眼科手術(shù)模擬訓(xùn)練具有使用簡單可控、且能反復(fù)操作等優(yōu)點(diǎn)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和興趣，也促進(jìn)了臨床教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革。目前用于白內(nèi)障教學(xué)的幾種手術(shù)模擬器，均可以為眼科醫(yī)生提供手術(shù)培訓(xùn)的平臺(tái)，特別重要的是可以避免培訓(xùn)期間對(duì)患者造成不必要的損傷。多項(xiàng)研究證實(shí)了白內(nèi)障手術(shù)模擬器具有良好的建構(gòu)效度和共時(shí)效度，手術(shù)醫(yī)師在培訓(xùn)中獲得的經(jīng)驗(yàn)可以有效地提高手術(shù)技術(shù)的精確度和靈活性。

很多研究均表明，白內(nèi)障手術(shù)模擬器具有良好的培訓(xùn)效果，對(duì)于白內(nèi)障手術(shù)醫(yī)師來講是一種有益的訓(xùn)練工具，但目前仍存在一些有待改進(jìn)的地方。首先，大多數(shù)最新的白內(nèi)障手術(shù)模擬系統(tǒng)能夠在視覺反饋和觸覺反饋中提供高保真度，但視覺真實(shí)感，例如模擬手術(shù)器械施加的力量造成的眼球旋轉(zhuǎn)等，仍顯不足；其次，雖然白內(nèi)障手術(shù)模擬器具有良好的培訓(xùn)效果，但目前，在中國和全世界范圍內(nèi)眼科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用并不廣泛，這在很大程度上是由于當(dāng)前市場(chǎng)上的機(jī)器價(jià)格均非常昂貴，比如EYESi手術(shù)模擬器的價(jià)格平均在100 000美元以上；第三，某些模塊的成績?cè)u(píng)估系統(tǒng)例如劈核和水化模塊，可能存在一些缺陷，而通過操作過程的錄像來評(píng)估則更加可靠[24]。

臨床醫(yī)生和模擬器開發(fā)人員之間的協(xié)作將進(jìn)一步推進(jìn)白內(nèi)障超聲乳化手術(shù)模擬器技術(shù)的發(fā)展，例如改進(jìn)某些模塊的評(píng)分系統(tǒng)，在沒有觸覺模擬的模擬器中加入觸覺反饋，增加切口縫合模塊等，均是其進(jìn)一步發(fā)展的方向。手術(shù)模擬器基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的評(píng)分體系的進(jìn)一步發(fā)展，也是今后的一個(gè)有意義的研究方向。此外，如果能有一個(gè)提供持續(xù)反饋的導(dǎo)師模式，隨時(shí)提示可能導(dǎo)致并發(fā)癥的動(dòng)作，將對(duì)教學(xué)起到有效的作用。模擬器也可以作為考核工具，以評(píng)估在不同的培訓(xùn)階段醫(yī)師的手術(shù)能力[1]。

應(yīng)用白內(nèi)障手術(shù)模擬器的最終目標(biāo)，是通過培訓(xùn)提高受訓(xùn)者對(duì)患者實(shí)施手術(shù)的效果。雖然目前的多項(xiàng)研究表明白內(nèi)障手術(shù)模擬器對(duì)于提高受訓(xùn)者手術(shù)技術(shù)、減少手術(shù)并發(fā)癥等是有效的，但仍需要更大規(guī)模的前瞻性研究，用以探討手術(shù)模擬器在白內(nèi)障手術(shù)培訓(xùn)中的有效性，比較不同手術(shù)模擬器的效果，以及模擬器與傳統(tǒng)的wet-lab訓(xùn)練的效果差異等。