新型食管裂孔疝3D打印物理模擬器在腹腔鏡培訓(xùn)中的應(yīng)用價(jià)值評(píng)價(jià)

阿力木江·麥斯依提，阿里木江·吾布力卡斯木，麥麥提艾力·麥麥提明，李慧靈，王 儉，艾克拜爾·艾力，蔣 媛，克力木

(1.新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院普通外科，新疆 烏魯木齊，830001；2.新疆醫(yī)科大學(xué)研究生院)

3D打印技術(shù)誕生于20世紀(jì)80年代初至中期，最早的3D打印形式為立體平版印刷，是由查爾斯·赫爾在20世紀(jì)80年代初研發(fā)的[1]，由于計(jì)算能力的提高、專利到期及技術(shù)成本的下降，3D打印最近出現(xiàn)了復(fù)興。既往此技術(shù)在骨科使用比較普遍，并在提高骨科醫(yī)生技術(shù)水平方面起到至關(guān)重要的作用，因此受到廣大醫(yī)生的一致好評(píng)。然而既往因腹內(nèi)臟器模擬逼真度較低、難度系數(shù)較高，在腹腔鏡手術(shù)中應(yīng)用較少，國(guó)內(nèi)外相關(guān)報(bào)道較少[2]。食管裂孔疝在膈疝中最常見，達(dá)90%以上，與傳統(tǒng)胸腹聯(lián)合切口手術(shù)相比，因腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)疼痛輕、發(fā)病率低、住院時(shí)間短，已成為首選術(shù)式[3-4]。然而腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)在技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性，其中巨大食管裂孔疝的難度更大，復(fù)發(fā)率更高。有學(xué)者報(bào)道，專科中心腹腔鏡修補(bǔ)巨大食管旁食管裂孔疝的復(fù)發(fā)率為12%～16%，再手術(shù)治療癥狀性復(fù)發(fā)者占3.2%～11.0%[5]。因此培養(yǎng)腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)的外科醫(yī)生成為臨床工作中的難題之一。目前腹腔鏡下食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)的培養(yǎng)模式仍以傳統(tǒng)模式為主，培養(yǎng)對(duì)象嚴(yán)重缺乏操作機(jī)會(huì)。相比之下，大多數(shù)住院醫(yī)師感興趣的培訓(xùn)包括模擬工具及其他更為形象的方法[6]。使用組織模體的模擬培訓(xùn)工具已成為有效工具[7]。因此為了將標(biāo)準(zhǔn)的腹腔鏡下食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)推廣至新疆及全國(guó)各地，新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院微創(chuàng)外科啟動(dòng)通過新型食管裂孔疝3D打印物理模擬器培養(yǎng)人才模式，來自新疆的20位副主任醫(yī)師職稱以上的外科醫(yī)生參與本項(xiàng)目。本研究目的在于分析新型食管裂孔疝3D打印物理模擬器在腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 該模型是由手術(shù)室正式使用的腹腔鏡設(shè)備與手工器官?gòu)?fù)制品模型組成，可再現(xiàn)幾乎與腹腔鏡手術(shù)相同的情景，學(xué)習(xí)者可練習(xí)腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)所需的手術(shù)程序。3D打印的物理模擬器復(fù)制了在氣腹壓力下的軀干及隆起的腹壁，使用一種有彈性的硬硅橡膠復(fù)制皮膚的可彎曲性，模擬腹壁置有多孔，以便于穿刺Trocar(圖1)。

圖1 模擬器官及腹腔內(nèi)實(shí)圖

1.2 方法 來自新疆及全國(guó)各地的副主任醫(yī)師職稱以上的20位醫(yī)生參與為期1個(gè)月的培訓(xùn)，器械負(fù)責(zé)者在3D打印技術(shù)制造的手工器官?gòu)?fù)制品模型中手動(dòng)制造各種類型的食管裂孔疝模型，參與者在具有豐富經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)員的幫助下進(jìn)行反復(fù)、分步驟操作練習(xí)。器官?gòu)?fù)制品模型被固定在3D打印的物理模擬器內(nèi)。參與者可使用相同的腹腔鏡塔及手術(shù)室中使用的器械。練習(xí)腹腔鏡下食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)的每一個(gè)步驟：套管針的定位與放置、疝囊的識(shí)別與復(fù)位、縫合食管裂孔、網(wǎng)片放置與固定、切口縫合。共20名普通外科醫(yī)生接受了模擬器使用的標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)，并模擬腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)，此前未使用過此模擬器。參與者均按實(shí)際操作過程進(jìn)行訓(xùn)練。參與者被配對(duì)分配為訓(xùn)練員(外科醫(yī)生與觀察者)，有120 min的時(shí)間進(jìn)行腹腔鏡下食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)。手術(shù)使用普通的腹腔鏡器械、縫合器與縫合線、肝臟拉鉤等。采用4～5 mm鋼絲自制成“S”形，進(jìn)入腹腔，套上橡膠管作為左肝拉開器，無損傷牽拉肝臟，暴露賁門。先離斷肝胃韌帶，游離胃底至左膈肌腳根部，于胃小彎上部打開小網(wǎng)膜，打開食管下段的膈食管筋膜，游離出左、右膈肌角，用一紗條懸吊食管，完成腹段食管的游離。裂孔疝用圓針7號(hào)絲線縫合膈肌腳2～4針(避免切割食管或胃底)。關(guān)閉裂孔，體內(nèi)打結(jié)，縮小裂孔至約1.0 cm，關(guān)閉裂孔后用食管裂孔疝專用補(bǔ)片加固。牽拉胃底由食管后方繞過，改良Nissen法為將左側(cè)胃底穿過食管側(cè)胃底與右側(cè)胃底前壁縫合2～3針，完成食管周圍的360°全包繞。改良Toupet法關(guān)閉巨大缺損后，食管較短，胃底張力較大，將食管左側(cè)胃底通過食管后方，包繞食管，與食管右前側(cè)壁縫合3～4針，胃底外緣與右側(cè)膈肌腳縫合固定1針，完成食管側(cè)后方的270°胃底包繞。訓(xùn)練結(jié)束后，由我科指導(dǎo)員統(tǒng)一進(jìn)行考核，參與者均填寫問卷，內(nèi)容為對(duì)物理模擬器及其教育價(jià)值的看法，采用5分李克特量表(1分，強(qiáng)烈反對(duì)；5分，強(qiáng)烈同意)。外科醫(yī)生對(duì)模擬器的主觀評(píng)價(jià)采用5分李克特量表進(jìn)行匿名評(píng)價(jià)，并收集對(duì)模擬器印象的匿名評(píng)價(jià)，本次問卷是專門為本研究設(shè)計(jì)的。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 23.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，由于樣本量較小，且結(jié)果不呈正態(tài)分布，因此采用中位數(shù)進(jìn)行評(píng)估。

2 結(jié) 果

20名普通外科醫(yī)生參與此實(shí)驗(yàn)。參與者均具有一定的腹腔鏡手術(shù)經(jīng)驗(yàn)，但均不能完全標(biāo)準(zhǔn)化地完成腹腔鏡下食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)。參與本次培訓(xùn)后，所有參與者熟悉該手術(shù)基本流程，通過模擬儀器可單獨(dú)完成該手術(shù)(100%)。

參與者35～19歲，其中男16例，女4例，既往腹腔鏡手術(shù)經(jīng)驗(yàn)<50臺(tái)12人，50～100臺(tái)5人，>100臺(tái)3人，既往參與腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)臺(tái)數(shù)<10臺(tái)10人，10～40臺(tái)6人，>40臺(tái)4人。本次完成模擬手術(shù)例數(shù)<20臺(tái)2人，20～40臺(tái)14人，>40臺(tái)4人?？己顺煽?jī)：60～80分16人，80～99分4人；單臺(tái)手術(shù)時(shí)間<100 min 3人，100～120 min 12人，>120 min 5人。操作步驟評(píng)分：套管針位置與放置4.8分，肝臟拉鉤的安裝及手術(shù)空間暴露4.4分，疝囊識(shí)別與復(fù)位4.2分，關(guān)閉裂孔與縫合4.8分，補(bǔ)片放置3.2分，腹壁切口的縫合4.8分。外科醫(yī)生對(duì)模擬器質(zhì)量的評(píng)分：設(shè)備設(shè)置4.1分，設(shè)備大小5分，模擬器外觀4.8分，亮度3.2分，錄像功能4.8分，模擬器仿真度3.1分，模擬器使用方便4.9分，模擬器應(yīng)由更多的醫(yī)院提供4.8分，希望原單位也有該模擬器，以便于練習(xí)4.9分，該模擬器對(duì)住院醫(yī)師進(jìn)入手術(shù)室前的培訓(xùn)很有價(jià)值4.1分，對(duì)外科專家進(jìn)入手術(shù)室前的培訓(xùn)很有價(jià)值4.8分。參與者均強(qiáng)烈認(rèn)為模擬器具有很高的實(shí)用價(jià)值(中位數(shù)為5分)，對(duì)于腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)培訓(xùn)中使用該模擬器的評(píng)分中位數(shù)為5分，并且認(rèn)為他們每天都會(huì)使用(中位數(shù)5分)，希望以后會(huì)有更多機(jī)會(huì)在腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)培訓(xùn)中使用此模擬器(中位數(shù)5分)。

3 討 論

本研究驗(yàn)證了3D打印腹腔鏡下食管裂孔疝修復(fù)模擬器培訓(xùn)的有效性，參與者均肯定了其在腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)前訓(xùn)練中的價(jià)值。他們認(rèn)為，對(duì)于腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)，模擬器較干箱訓(xùn)練器更有效。使用3D打印的物理腹腔鏡模擬器及器官?gòu)?fù)制品模型進(jìn)行腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)前培訓(xùn)可對(duì)外科住院醫(yī)師有益，使住院醫(yī)生有學(xué)習(xí)腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)的興趣。

研究表明，大多數(shù)住院醫(yī)師感興趣的培訓(xùn)方法是視頻(87%)、模擬(82%)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)室體驗(yàn)(82%)、會(huì)議(77%)、教學(xué)(73%)、基于網(wǎng)絡(luò)的工具(61%)[8]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，住院醫(yī)生及低年資醫(yī)生均認(rèn)為最好的教育方法是以模擬為基礎(chǔ)的培訓(xùn)課程，然后專家監(jiān)督才有更高的培訓(xùn)價(jià)值[9-10]。課程后的督導(dǎo)對(duì)于減少學(xué)習(xí)過程中的并發(fā)癥與復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)是必要的。

為滿足對(duì)更好培訓(xùn)的需求，模擬工具如干箱訓(xùn)練器、豬模型、新鮮冷凍尸體與VR模擬器為有效工具，以使外科醫(yī)生臨床實(shí)踐前獲得與練習(xí)手術(shù)技能。虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器作為無組織暴露、可重復(fù)使用的平臺(tái)正變得越來越普遍。然而這些系統(tǒng)非常昂貴，而且模擬工具-組織相互作用的能力有限，很少有人能正確模擬觸覺反饋[11]，受訓(xùn)者在切割、操作組織時(shí)有正確的感覺是非常重要的，缺乏適當(dāng)?shù)牧Ψ答伩赡軐?duì)訓(xùn)練產(chǎn)生負(fù)面影響。

豬模型已被廣泛用于訓(xùn)練，另有報(bào)道稱其是腹腔鏡手術(shù)的理想模型[11]。豬模型可使術(shù)者感覺到適當(dāng)?shù)牧Ψ答?，并?zhǔn)確體驗(yàn)相同的步驟[12]。然而，近年使用豬模型的腹腔鏡培訓(xùn)逐漸減少，因?yàn)槌杀痉浅８撸荒芤淮涡允褂?。此外，常用的豬模型解剖學(xué)、質(zhì)地與人類不同。本研究所用模擬培訓(xùn)最重要的一點(diǎn)就是解決如VR、豬模型的類似問題。該模型成功復(fù)制了腹腔鏡手術(shù)的實(shí)際情況，如軀干、氣腹壓力下的腹壁膨脹及皮膚的可彎曲性。如前所述，學(xué)員可使用模擬器執(zhí)行整個(gè)腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)程序。從學(xué)習(xí)的角度而言，這是有價(jià)值的，并為規(guī)劃與理解程序流程、程序的不同要素如何相互關(guān)聯(lián)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。而且也提供了一個(gè)安全的環(huán)境，以便進(jìn)入手術(shù)區(qū)前犯錯(cuò)并從中汲取教訓(xùn)。這個(gè)過程中最難教授的部分之一是腹膜剝離的范圍、與疝囊剝離相關(guān)的觸覺反饋。

此外，觸覺反饋在外科手術(shù)中的作用尤其重要，在區(qū)分健康與異常組織、識(shí)別器官、運(yùn)動(dòng)控制方面至關(guān)重要。腹腔鏡手術(shù)中由于探查是通過剛性探頭進(jìn)行的，觸覺受到極大限制。外科專家一致認(rèn)為，觸覺反饋在術(shù)中是必要的，進(jìn)行腹腔鏡縫合時(shí)使用盒子訓(xùn)練器較使用VR模擬器系統(tǒng)更可取，因?yàn)閂R模擬器缺乏真實(shí)感與觸覺反饋[13]。

最后根據(jù)本研究參與者的匿名評(píng)論，在腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)中還可體驗(yàn)腕關(guān)節(jié)的應(yīng)力位置，這是非常重要的。該模擬器提供的觸覺反饋與外科醫(yī)生手腕、手臂的應(yīng)力位置相結(jié)合，是腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)訓(xùn)練的潛在優(yōu)勢(shì)。

本研究的局限性在于樣本量較小，研究群體同質(zhì)化，缺乏內(nèi)容效度及結(jié)構(gòu)效度。盡管如此，本研究也清楚地展示了模擬器訓(xùn)練的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)在外科住院醫(yī)師中進(jìn)行更大規(guī)模的試驗(yàn)，以確定使用該模擬器進(jìn)行腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)培訓(xùn)的效果。