機(jī)器人輔助微創(chuàng)食管切除術(shù)的學(xué)習(xí)曲線分析

楊洋 郭旭峰 李斌 張曉彬 茅騰 孫益峰 李志剛

學(xué)習(xí)曲線指的是從初期開展一項(xiàng)技術(shù)到熟練掌握并獨(dú)立操作的過程，即是外科醫(yī)師的成長階段。通常以初學(xué)者隨著手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的累積，手術(shù)技能逐漸提升，直至達(dá)到手術(shù)穩(wěn)定期所需的手術(shù)例數(shù)來衡量[1]。機(jī)器人輔助微創(chuàng)食管切除術(shù)(robot-assisted minimally invasive esophagectomy, RAMIE)需要醫(yī)師具有扎實(shí)的基本功，熟悉胸腹腔器官的解剖結(jié)構(gòu)，熟練掌握手術(shù)的具體流程，需要具有一定的常規(guī)開胸或者傳統(tǒng)腔鏡手術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

一、 學(xué)習(xí)曲線的階段

一般來說，RAMIE的學(xué)習(xí)曲線包括 3 個(gè)階段：①基礎(chǔ)階段：了解達(dá)芬奇機(jī)器人系統(tǒng)的原理，學(xué)習(xí)手術(shù)器械的配合使用，在訓(xùn)練器上進(jìn)行模擬操作，進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)練習(xí)，以熟練掌握機(jī)器人手術(shù)基本操作。②成長階段：由基礎(chǔ)階段轉(zhuǎn)向臨床實(shí)踐階段，在這一階段中初學(xué)者容易由于手術(shù)操作困難常導(dǎo)致中轉(zhuǎn)開放，甚至造成醫(yī)源性損傷。③穩(wěn)定階段：經(jīng)過一定例數(shù)的手術(shù)后，學(xué)習(xí)曲線相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)明顯提高，操作水平提高并且進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)固階段[2]。此后，隨著手術(shù)操作的不斷增加，醫(yī)師的手術(shù)技術(shù)和解決術(shù)中復(fù)雜情況的能力都會(huì)得到較為明顯的提高，經(jīng)驗(yàn)日益豐富，在技術(shù)上產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，從而超越了學(xué)習(xí)曲線。對(duì)于所有開展RAMIE的醫(yī)師來說，學(xué)習(xí)曲線都會(huì)經(jīng)歷如上三個(gè)階段，具有一定的普遍性。

二、 RAMIE學(xué)習(xí)曲線的研究進(jìn)展

傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)曲線主要通過比較部分圍術(shù)期指標(biāo)的變化以達(dá)到評(píng)估手術(shù)熟練程度的目的，評(píng)價(jià)指標(biāo)既能反映外科醫(yī)師的手術(shù)水平及手術(shù)治療效果，又便于在術(shù)中記錄以及術(shù)后隨訪。眾所周知，隨著微創(chuàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，外科醫(yī)師的手術(shù)技巧也在不斷提高。首先表現(xiàn)在手術(shù)速度和準(zhǔn)確性上，手術(shù)速度加快意味著每例手術(shù)時(shí)間縮短及單位時(shí)間內(nèi)手術(shù)例數(shù)增加；手術(shù)準(zhǔn)確性的提高表現(xiàn)為正確操作例數(shù)的增多，術(shù)中出血量、損傷及中轉(zhuǎn)開放的概率減少，術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率也降低。此外，在惡性腫瘤手術(shù)中，系統(tǒng)的淋巴結(jié)清掃數(shù)目及陽性率也是判斷學(xué)習(xí)曲線處于哪個(gè)階段的重要指標(biāo)。因此，目前文獻(xiàn)中對(duì)于微創(chuàng)腫瘤手術(shù)使用較多的指標(biāo),包括手術(shù)時(shí)間、中轉(zhuǎn)開放率、術(shù)中出血量、淋巴結(jié)清掃個(gè)數(shù)、術(shù)后并發(fā)癥和住院時(shí)間等[1,3-4]。

雖然機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于心臟外科、泌尿外科、婦科及普通外科手術(shù)中，但是其在食管外科領(lǐng)域起步較晚，針對(duì)RAMIE學(xué)習(xí)曲線的相關(guān)報(bào)道較少，對(duì)于學(xué)習(xí)曲線的評(píng)價(jià)指標(biāo)也主要集中在手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、淋巴結(jié)清掃率、術(shù)后并發(fā)癥、術(shù)后住院時(shí)間等方面(表1)。2013年Hernandez等[2]回顧性分析52例RAMIE，認(rèn)為對(duì)于具有微創(chuàng)食管切除術(shù)(minimally invasive esophagectomy, MIE)操作經(jīng)驗(yàn)的胸外科醫(yī)師，經(jīng)過20例機(jī)器人輔助Ivor Lewis食管切除術(shù)的操作后平均手術(shù)時(shí)間從514 min縮短到397 min，可以達(dá)到熟練操作程度，完成學(xué)習(xí)曲線。此外，術(shù)后并發(fā)癥及中轉(zhuǎn)開放率在10例后顯著降低且維持穩(wěn)定。Abbott等[5]報(bào)道，在一項(xiàng)134例接受機(jī)器人輔助Ivor Lewis食管切除術(shù)的患者中，經(jīng)過20例手術(shù)操作后總體手術(shù)時(shí)間顯著降低，術(shù)后總體并發(fā)癥發(fā)生率在經(jīng)過29例手術(shù)后顯著降低。Sarkaria等[6]對(duì)連續(xù)100例接受RAMIE的患者進(jìn)行學(xué)習(xí)曲線的分析，發(fā)現(xiàn)第30～45例患者的平均手術(shù)時(shí)間顯著降低并在后續(xù)患者中維持穩(wěn)定，完成學(xué)習(xí)曲線。近期又有幾篇關(guān)于RAMIE學(xué)習(xí)曲線的文獻(xiàn)報(bào)道。Grimminger等[7]認(rèn)為，胸外科醫(yī)師從部分MIE轉(zhuǎn)換至完全MIE或者RAMIE僅僅需要很短的學(xué)習(xí)曲線即可完成。2017年韓國延世大學(xué)團(tuán)隊(duì)報(bào)道[8]，將連續(xù)完成的33 例RAMIE 患者分為前組(n=20)和后組(n=13)，兩組的喉返神經(jīng)鏈淋巴結(jié)清掃時(shí)間、數(shù)目無明顯差異，但后組喉返神經(jīng)麻痹發(fā)生率低于前組,認(rèn)為20 例RAMIE后術(shù)者便可完成雙側(cè)喉返神經(jīng)淋巴結(jié)安全、徹底的清掃。在韓國的另一項(xiàng)回顧性研究中，Park等[9]對(duì)140例接受RAMIE的患者進(jìn)行學(xué)習(xí)曲線分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)30例手術(shù)后淋巴結(jié)清掃個(gè)數(shù)從25個(gè)增加至45個(gè)；經(jīng)過60例手術(shù)后喉返神經(jīng)損傷發(fā)生率從36% 降至17%；經(jīng)過80例后總體手術(shù)時(shí)間從496 min減少至437 min，平均住院時(shí)間從24 d減少至14 d，吻合口瘺發(fā)生率從15% 降低至2%。這是目前為止針對(duì)RAMIE的學(xué)習(xí)曲線評(píng)價(jià)指標(biāo)最為詳細(xì)的研究報(bào)道。國際機(jī)器人手術(shù)領(lǐng)域著名學(xué)者van Hillegersberg 最近在AnnalsofThoracicSurgery雜志上發(fā)表的文章中回顧性分析了312接受RAMIE患者的臨床資料，發(fā)現(xiàn)在55個(gè)月內(nèi)進(jìn)行70例RAMIE手術(shù)后達(dá)到學(xué)習(xí)曲線的平臺(tái)期；該研究還創(chuàng)新性地分析了規(guī)范化督導(dǎo)對(duì)于提高年輕醫(yī)師手術(shù)技能的意義，結(jié)果表明在具有豐富經(jīng)驗(yàn)的上級(jí)醫(yī)師的規(guī)范化、結(jié)構(gòu)化受訓(xùn)督導(dǎo)下(structured proctoring)，年輕醫(yī)師可以顯著縮短自己的手術(shù)學(xué)習(xí)曲線[10]。國內(nèi)關(guān)于RAMIE學(xué)習(xí)曲線的報(bào)道亦較少，2016年楊煜等[11]總結(jié)了75例RAMIE患者資料，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過20例左右學(xué)習(xí)曲線后術(shù)者可熟練掌握胸部機(jī)器人手術(shù)操作和縱隔淋巴結(jié)清掃，尤其是對(duì)雙側(cè)喉返神經(jīng)鏈淋巴結(jié)的清掃效果可獲得明顯改善。華西醫(yī)院Zhang等[12]對(duì)連續(xù)實(shí)施的72例機(jī)器人輔助Mackeown術(shù)患者進(jìn)行回顧性分析，發(fā)現(xiàn)具有豐富的開放和腔鏡食管癌手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的外科醫(yī)師經(jīng)過26例手術(shù)操作后能夠達(dá)到機(jī)器人手術(shù)的熟練操作水平。其團(tuán)隊(duì)對(duì)胸腹部操作時(shí)間、助手裝機(jī)時(shí)間分別進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)胸部操作時(shí)間在26例手術(shù)后顯著降低，腹部操作時(shí)間在14例手術(shù)后顯著降低，總體手術(shù)時(shí)間在26例后顯著降低；另外，淋巴結(jié)清掃個(gè)數(shù)在經(jīng)過32例手術(shù)后顯著增加。由于機(jī)器人手術(shù)中裝機(jī)及變換體位的復(fù)雜性，使得研究手術(shù)助手的學(xué)習(xí)曲線亦有必要。該研究首次報(bào)道了RAMIE助手操作的學(xué)習(xí)曲線，其中胸部操作的裝機(jī)時(shí)間在9例手術(shù)后顯著縮短，而腹部操作的裝機(jī)時(shí)間在16例手術(shù)后顯著縮短。劉小龍等[13]對(duì)60例接受RAMIE的患者進(jìn)行學(xué)習(xí)曲線分析，結(jié)果顯示裝機(jī)時(shí)間、胸腹腔游離時(shí)間及總手術(shù)時(shí)間在經(jīng)過20例的學(xué)習(xí)后均顯著下降并趨于穩(wěn)定。

表1 機(jī)器人輔助微創(chuàng)食管切除術(shù)(RAMIE)學(xué)習(xí)曲線的研究進(jìn)展

注：“—”表示無明確數(shù)據(jù)

然而，隨著微創(chuàng)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，國際上對(duì)于微創(chuàng)手術(shù)學(xué)習(xí)曲線指標(biāo)有新的概念和內(nèi)容，這些新的指標(biāo)主要是圍繞手術(shù)本身而定義，主要包括手術(shù)指征選擇的正確性、手術(shù)過程的合理性、手術(shù)質(zhì)量的提高、術(shù)后患者恢復(fù)和生活質(zhì)量的提高等。例如，Ahlberg等[14]把Nissen手術(shù)過程分為7個(gè)部分，分別對(duì)每部分操作予以評(píng)估：①食管裂孔的暴露；②左右膈肌角的分離解剖；③解剖食管和游離胃底；④分離胃短血管；⑤膈肌角的縫合；⑥胃底折疊包裹；⑦縫合技術(shù)。分別由3位微創(chuàng)手術(shù)專家通過手術(shù)錄像對(duì)上述操作步驟予以雙盲評(píng)分，從而得出一個(gè)數(shù)字化的相對(duì)客觀的手術(shù)學(xué)習(xí)評(píng)分。由此，我們推薦針對(duì)RAMIE的學(xué)習(xí)曲線評(píng)價(jià)亦應(yīng)該按照上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更加細(xì)致深入的分析，然而目前國內(nèi)外尚無與此相關(guān)的報(bào)道。

三、 學(xué)習(xí)曲線對(duì)于RAMIE的指導(dǎo)意義

近年來，隨著機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)在食管外科領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，如何在短期時(shí)間內(nèi)從傳統(tǒng)開胸手術(shù)和胸腔鏡手術(shù)過渡到機(jī)器人手術(shù)成為外科醫(yī)師的重要課題。機(jī)器人手術(shù)需要經(jīng)過不斷學(xué)習(xí)、反復(fù)實(shí)踐，積累一定的手術(shù)量才能熟練掌握，使手術(shù)技術(shù)達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，而學(xué)習(xí)曲線是這一外科實(shí)踐過程最好的量化反映[15]。因此，學(xué)習(xí)曲線的研究勢(shì)必引起機(jī)器人外科領(lǐng)域?qū)＜覀兊年P(guān)注與重視，對(duì)于臨床醫(yī)師的手術(shù)學(xué)習(xí)和手術(shù)適應(yīng)證的把握也具有指導(dǎo)意義。一般來說，根據(jù)既往文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果，在RAMIE的早期學(xué)習(xí)階段, 其學(xué)習(xí)曲線各項(xiàng)指標(biāo)均處于比較低的水平, 例如手術(shù)時(shí)間長、手術(shù)并發(fā)癥多、中轉(zhuǎn)開放率高等。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，一般經(jīng)過20～40例手術(shù)操作后, 學(xué)習(xí)曲線的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)入一個(gè)平穩(wěn)期, 此時(shí)術(shù)者手術(shù)水平得到提高, 手術(shù)過程也趨于穩(wěn)定。

通過對(duì)學(xué)習(xí)曲線的研究我們可以知道，在早期學(xué)習(xí)階段手術(shù)適應(yīng)證的把握非常重要，只有嚴(yán)格把握手術(shù)指征，才能順利完成早期學(xué)習(xí)階段，甚至能幫助學(xué)習(xí)者提前完成。而在進(jìn)入學(xué)習(xí)曲線中后期，需要根據(jù)手術(shù)并發(fā)癥和患者術(shù)后生活質(zhì)量來判斷手術(shù)適應(yīng)證選擇和學(xué)習(xí)曲線制定是否正確，手術(shù)者應(yīng)該明確何時(shí)以及如何逐步放寬手術(shù)指征，也就是說RAMIE的手術(shù)適應(yīng)證的變化是學(xué)習(xí)曲線中后期的研究方向。總結(jié)來說，只有科學(xué)和客觀地掌握學(xué)習(xí)曲線的規(guī)律，才能充分發(fā)揮其臨床指導(dǎo)意義，更有針對(duì)性地培養(yǎng)機(jī)器人手術(shù)外科專業(yè)人才。

四、 RAMIE外科醫(yī)師的培訓(xùn)

與傳統(tǒng)腔鏡手術(shù)相比，機(jī)器人外科系統(tǒng)整合多種模擬訓(xùn)練模式，初學(xué)者通過模擬訓(xùn)練，能夠比較迅速地掌握機(jī)器人外科的基本技術(shù)，縮短學(xué)習(xí)曲線[16]。目前尚無標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器人外科培訓(xùn)計(jì)劃和行業(yè)協(xié)會(huì)頒發(fā)的正式指南，理想的培訓(xùn)模式主要包括臨床前期培訓(xùn)和臨床期培訓(xùn)兩個(gè)方面。

1. 臨床前期培訓(xùn)：首先，受訓(xùn)者(多數(shù)是1 名外科醫(yī)師和1 名助手)參加理論知識(shí)培訓(xùn), 了解機(jī)器人系統(tǒng)的技術(shù)原理，學(xué)習(xí)機(jī)器人的擺放、器械的插入和更換，同時(shí)適應(yīng)在三維視野中通過操作臺(tái)來控制各機(jī)械臂的活動(dòng)。隨后進(jìn)入模擬培訓(xùn)階段，包括系統(tǒng)軟件程序的模擬操縱和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality，VR)外科模擬器能夠?yàn)槭苡?xùn)者提供更安全的方式來提高其臨床操作能力，迅速掌握一種新的外科技術(shù)，縮短學(xué)習(xí)曲線，其作用在腔鏡微創(chuàng)外科的培訓(xùn)中已經(jīng)得到了證實(shí)[17]，但由于其價(jià)格昂貴，并沒有得到廣泛的應(yīng)用。目前用于機(jī)器人外科培訓(xùn)的VR 外科模擬器主要包括RoSS、SEP、ProMIS、MdVT、dVSS等。Kelly等[18]對(duì)38 例不同水平外科醫(yī)師在dVSS上的模擬訓(xùn)練情況進(jìn)行研究，結(jié)果表明dVSS不僅能夠提供全面的機(jī)器人相關(guān)技能的培訓(xùn)，而且可以對(duì)操作能力進(jìn)行評(píng)估，區(qū)分不同受訓(xùn)者的水平。Abboudi等[19]總結(jié)了2011 年之前的19 篇關(guān)于機(jī)器人模擬培訓(xùn)的文獻(xiàn)，同樣證實(shí)VR 模擬器在機(jī)器人外科醫(yī)師早期培訓(xùn)中的作用。另外一個(gè)重要的臨床前期培訓(xùn)是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，許多機(jī)器人手術(shù)都是在動(dòng)物模型上首先開展的，使得受訓(xùn)者可以將學(xué)習(xí)的基本技術(shù)運(yùn)用到類似活體的手術(shù)操作中，從而獲得更加真實(shí)的視覺和空間感受，進(jìn)一步提高機(jī)器人外科的操作技能，適用于機(jī)器人早期學(xué)習(xí)[20-21]。Rashid 等[22]比較了機(jī)器人與傳統(tǒng)腔鏡的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)，觀察到使用機(jī)器人輔助操作更快更準(zhǔn)確，對(duì)于沒有經(jīng)驗(yàn)的初學(xué)者，掌握機(jī)器人操作技術(shù)的時(shí)間更短。對(duì)于完成臨床前期培訓(xùn)后初步掌握機(jī)器人操作的醫(yī)師，Arain 等[23]認(rèn)為可以由有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師通過一定的量化指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，決定是否進(jìn)入臨床培訓(xùn)。

2. 臨床期培訓(xùn)：當(dāng)臨床前期培訓(xùn)結(jié)束后, 所謂的新“機(jī)器人外科醫(yī)師”則進(jìn)入臨床期培訓(xùn)，主要包括現(xiàn)場觀摩和錄像回顧，并在有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師受訓(xùn)督導(dǎo)下完成手術(shù)?，F(xiàn)場觀摩機(jī)器人手術(shù)可以讓培訓(xùn)者有機(jī)會(huì)熟悉完整的手術(shù)過程，加上同術(shù)者的現(xiàn)場交流，可以初步了解患者的選擇和適應(yīng)證、手術(shù)過程中的注意事項(xiàng)和操作小技巧以及術(shù)后并發(fā)癥的處理等，更有利于將來獨(dú)立開展機(jī)器人手術(shù)。隨后，培訓(xùn)者開始在有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師受訓(xùn)督導(dǎo)下完成手術(shù)。一般來說，培訓(xùn)者參與機(jī)器人手術(shù)可以從擔(dān)任第一助手開始，下一步坐在控制臺(tái)親自操作才是學(xué)習(xí)曲線飛躍階段的開始，它能夠幫助培訓(xùn)者快速提高操作技能，在操作過程中尤其需要重視前述與學(xué)習(xí)曲線相關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，例如喉返神經(jīng)的暴露、縱隔淋巴結(jié)清掃、胃部游離及管胃制作等部分的操作。研究[24]表明，在接受規(guī)范化的督導(dǎo)培訓(xùn)過程中，培訓(xùn)者可以反復(fù)強(qiáng)化機(jī)器人控制下各種操作技術(shù)，直至獨(dú)立完成手術(shù)，縮短學(xué)習(xí)曲線。van Hillegersberg等[10]的研究同樣證實(shí)了規(guī)范化督導(dǎo)對(duì)于提高年輕醫(yī)師手術(shù)技能、縮短機(jī)器人手術(shù)學(xué)習(xí)曲線的重要性。因此，早在2009年Intuitive Surgical 公司就推出了雙操作臺(tái)(Dual Console) 機(jī)器人系統(tǒng)[25]，指導(dǎo)者和培訓(xùn)者同時(shí)坐在操作臺(tái)前，共享相同的三維視野，指導(dǎo)者可以通過第三臂來標(biāo)記關(guān)鍵性的解剖，協(xié)助術(shù)野的暴露，減少失誤和縮短手術(shù)時(shí)間，受訓(xùn)者也因此增加學(xué)習(xí)操作的信心，進(jìn)一步縮短學(xué)習(xí)曲線。筆者認(rèn)為這將是一種很有前景的機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)工具。

五、 總結(jié)

對(duì)于具有開放及腔鏡MIE操作經(jīng)歷的外科醫(yī)師，完成RAMIE的學(xué)習(xí)曲線一般需要20～40例手術(shù)；既往有腔鏡微創(chuàng)手術(shù)經(jīng)驗(yàn)是否有助于縮短RAMIE學(xué)習(xí)曲線目前尚無文獻(xiàn)支持；規(guī)范化的RAMIE操作培訓(xùn)對(duì)縮短學(xué)習(xí)曲線有幫助。對(duì)于年輕醫(yī)師開展RAMIE學(xué)習(xí)曲線的評(píng)價(jià)應(yīng)分為兩個(gè)層次：其一，根據(jù)平均手術(shù)時(shí)間評(píng)價(jià)其手術(shù)完成率；其二，根據(jù)學(xué)習(xí)曲線判斷指標(biāo)來評(píng)估其手術(shù)質(zhì)量。