真肝模擬人用于磁錨定腹腔鏡膽囊切除教學(xué)培訓(xùn)的探索與實(shí)踐

張苗苗，劉雯雁，史愛(ài)華，馬 佳,4，馬 鋒，呂 毅，嚴(yán)小鵬

(西安交通大學(xué)：1.第一附屬醫(yī)院肝膽外科；2.第一附屬醫(yī)院精準(zhǔn)外科與再生醫(yī)學(xué)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心；3.第一附屬醫(yī)院血液凈化科，陜西 西安 710061；4.第三附屬醫(yī)院(陜西省人民醫(yī)院)腫瘤外科，陜西 西安 710068)

磁錨定技術(shù)(magnetic anchor technique, MAT)是利用磁體與磁體，或磁體與順磁性物質(zhì)之間的磁場(chǎng)吸引力，使錨定磁體對(duì)靶磁體進(jìn)行非接觸性空間錨定的技術(shù)[1]，錨定磁體(anchor magnet, AM)和靶磁體(target magnet, TM)是構(gòu)成磁錨定裝置的兩個(gè)核心元件[2]。磁錨定技術(shù)(MAT)在臨床中的應(yīng)用主要有磁錨定輔助內(nèi)鏡黏膜下剝離術(shù)[3-6]和磁錨定輔助腹(胸)腔鏡下減戳孔手術(shù)[7-10]兩大方面，其他領(lǐng)域還涉及磁錨定胸部畸形校正[11-14]、磁錨定輔助消化道穿刺造瘺[15-16]以及磁錨定輔助術(shù)野顯露[17]等。在腹腔鏡手術(shù)中，借助磁錨定技術(shù)(MAT)可替代組織抓鉗的鉗夾暴露，從而減少腹壁戳孔數(shù)量，實(shí)現(xiàn)減戳孔腹腔鏡手術(shù)。西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁外科團(tuán)隊(duì)自行設(shè)計(jì)研發(fā)了磁錨定裝置[18]，通過(guò)臨床前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)成功完成了腹腔鏡下膽囊切除[19]、闌尾切除[20]、子宮切除[21]、附件切除[22]、結(jié)直腸切除[23]等，隨后將該技術(shù)用于臨床，完成了磁錨定減戳孔腹腔鏡膽囊切除術(shù)[24-25]、磁錨定輔助胸腔鏡肺葉切除[26-27]等，取得了滿意的臨床應(yīng)用效果，備受腔鏡外科醫(yī)生青睞。

在磁錨定腹腔鏡手術(shù)中由于組織牽拉暴露模式的改變，初涉磁錨定腹腔鏡手術(shù)的醫(yī)生在早期難以有效掌握磁錨定裝置的牽拉暴露技巧，導(dǎo)致術(shù)野顯露不佳、分離組織時(shí)組織張力不足，造成操作不便，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致副損傷。因此，我們建議術(shù)者在完成一定量的模擬訓(xùn)練后方可在磁外科醫(yī)生的指導(dǎo)下開(kāi)展臨床手術(shù)。然而現(xiàn)有的腹腔鏡訓(xùn)練器結(jié)構(gòu)單一、功能有限，且不具備加載磁錨定裝置的物理構(gòu)件，無(wú)法開(kāi)展磁錨定減戳孔腹腔鏡手術(shù)的訓(xùn)練。腹腔鏡膽囊切除手術(shù)是普通外科中開(kāi)展較早、具備成熟的程式化手術(shù)流程的腔鏡手術(shù)之一，是普通外科的腔鏡醫(yī)生成長(zhǎng)過(guò)程中必須掌握的基本手術(shù)操作，被稱為入門手術(shù)。本文以腹腔鏡膽囊切除手術(shù)為例，介紹了我們自行設(shè)計(jì)研發(fā)的Lv-6型真肝模擬人在磁錨定輔助腹腔鏡膽囊切除術(shù)(magnetic anchor technique-laparoscopic cholecystectomy, MAT-LC)訓(xùn)練中的應(yīng)用情況。

1 MAT-LC模擬訓(xùn)練要點(diǎn)

MAT-LC需要術(shù)者、一助和二助三個(gè)手術(shù)人員。其中一助負(fù)責(zé)控制和調(diào)整磁錨定裝置，二助為扶鏡手，術(shù)者在一助和二助的配合下完成膽囊切除手術(shù)。與經(jīng)典LC術(shù)相比，在手術(shù)人員設(shè)置上增加了一名控制磁錨定裝置的人員，從某種意義上講，MAT-LC比經(jīng)典LC更需要術(shù)者與術(shù)者之間的默契配合，因?yàn)橐恢切g(shù)者的一只手，二助是術(shù)者的眼睛，只有心、眼、手緊密配合才能完成一臺(tái)完美的MAT-LC手術(shù)。因此，與常規(guī)腹腔鏡模擬訓(xùn)練器不同，MAT-LC需要對(duì)參訓(xùn)人員的扶鏡要點(diǎn)、掌磁技巧和游離鉗夾等技術(shù)進(jìn)行全方位的培訓(xùn)。從某種意義上來(lái)講，傳統(tǒng)腹腔鏡模擬訓(xùn)練器更多的是對(duì)術(shù)者個(gè)人基本操作技能的訓(xùn)練和提升，而MAT-LC模擬訓(xùn)練的重點(diǎn)更多的是術(shù)者和助手的配合以及對(duì)磁錨定裝置的靈活運(yùn)用。

2 磁錨定裝置基本結(jié)構(gòu)及功能

用于輔助減戳孔腹腔鏡膽囊切除的磁錨定裝置包括磁錨定內(nèi)置抓鉗和錨定磁體兩部分。磁錨定內(nèi)置抓鉗一端為由非順磁性材料如金屬銅、不銹鋼等材料加工而成的組織夾，用于鉗夾膽囊等目標(biāo)器官或組織；另一端為圓柱狀的靶磁體，靶磁體可以與腹壁外的錨定磁體相吸，從而帶動(dòng)組織夾牽拉目標(biāo)器官或組織。錨定磁體位于腹壁外用于吸引靶磁體。在設(shè)計(jì)上，磁錨定內(nèi)置抓鉗需滿足較小的尺寸結(jié)構(gòu)，一般截面尺寸需控制在12 mm以內(nèi)為宜，以便能夠通過(guò)腹壁戳卡，而錨定磁體因位于患者腹壁外，因此設(shè)計(jì)上靈活性較大，沒(méi)有嚴(yán)格的尺寸要求，但為了握持方便，在滿足磁力需求的前提下盡可能采用較小的尺寸設(shè)計(jì)。磁錨定裝置的配套操作器械為鈦合金抓鉗，用于夾持磁錨定內(nèi)置抓鉗，可有效避免常規(guī)腹腔鏡下器械進(jìn)行夾持時(shí)的相互吸引帶來(lái)的操作不便。磁錨定裝置及配套的鈦合金抓鉗實(shí)物見(jiàn)圖1所示。

圖1 磁錨定裝置實(shí)物圖

3 Lv-6型真肝模擬人基本構(gòu)造及功能

為滿足對(duì)參訓(xùn)人員的扶鏡、掌磁和游離鉗夾三大訓(xùn)練需求，Lv-6型真肝模擬人采用硅膠外殼人體模型設(shè)計(jì)，其基本結(jié)構(gòu)包括中空的軀干部和可拆卸腹壁兩部分，模擬人原型購(gòu)自上?？等酸t(yī)學(xué)儀器設(shè)備有限公司。在模擬人基本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，我們?cè)O(shè)計(jì)了鈦合金網(wǎng)腹壁結(jié)構(gòu)，大大增加了可拆卸腹壁的支撐強(qiáng)度，滿足磁錨定裝置應(yīng)用時(shí)所需的物理支撐硬件結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2所示。此外，在硅膠模擬人體腔內(nèi)還部署有循環(huán)管路系統(tǒng)，循環(huán)管路一端與體外循環(huán)泵連接，一端與肝臟等離體的動(dòng)物內(nèi)臟動(dòng)靜脈系統(tǒng)相連，可以更逼真地模擬器官有血循環(huán)狀態(tài)，這樣當(dāng)訓(xùn)練者在手術(shù)操作中損傷血管時(shí)能夠給予及時(shí)有效的警示。在本文所述的訓(xùn)練中，主要使用的是模擬人的軀干和腹壁部分，暫不涉及血液循環(huán)問(wèn)題。

圖2 Lv-6型真肝模擬人基本結(jié)構(gòu)

打開(kāi)可拆卸腹壁后軀干內(nèi)可放入大動(dòng)物(實(shí)驗(yàn)犬、豬)肝臟，然后蓋上硅膠腹壁，腹壁上留置有戳孔，可供腹腔鏡操作器械置入。模擬人軀干大小及腹腔內(nèi)空間尺寸按照標(biāo)準(zhǔn)身材的成年人設(shè)計(jì)?？勺畲笙薅壬夏M臨床上LC操作時(shí)的空間尺寸結(jié)構(gòu)。新鮮動(dòng)物肝臟一般可從屠宰場(chǎng)獲取，肝臟獲取時(shí)至少要保留完整的肝臟、膽囊等器官。訓(xùn)練器械按照臨床腹腔鏡手術(shù)所需設(shè)備進(jìn)行配備，受訓(xùn)者可使用能量設(shè)備如電鉤進(jìn)行組織的剝離。磁錨定裝置包括體外錨定磁體和體內(nèi)的磁性內(nèi)置抓鉗兩部分，與我們?cè)谂R床上使用的磁錨定裝置完全一致。新鮮動(dòng)物肝臟和模擬人組合很大程度上使培訓(xùn)人員獲得最真實(shí)的操作體驗(yàn)，真肝模擬人我們既往用于腹腔鏡肝膽外科手術(shù)訓(xùn)練取得良好培訓(xùn)效果[28]。圖3所示為L(zhǎng)v-6型真肝模擬人系統(tǒng)實(shí)物。

圖3 Lv-6型真肝模擬人系統(tǒng)

4 Lv-6型真肝模擬人用于MAT-LC的訓(xùn)練要點(diǎn)

利用Lv-6型真肝模擬人進(jìn)行MAT-LC訓(xùn)練的技術(shù)要點(diǎn)主要包括三方面。第一，單手操作控制磁錨定內(nèi)置抓鉗鉗夾組織。在磁錨定減戳孔LC操作中術(shù)者只能使用一個(gè)操作器械進(jìn)行操作，而磁錨定內(nèi)置抓鉗在置入腹腔后需要將其鉗夾于膽囊合適部位進(jìn)行牽拉暴露，在此過(guò)程中使用鈦合金組織鉗鉗夾內(nèi)置抓鉗并控制鉗口的張開(kāi)與閉合、鉗夾方向和角度，有時(shí)當(dāng)肝葉遮擋膽囊時(shí)還需要借助內(nèi)置抓鉗協(xié)助克服肝葉的遮擋顯露膽囊壺腹部等鉗夾部位。要精準(zhǔn)完成這些操作就需要在單人基礎(chǔ)教學(xué)環(huán)節(jié)中使受訓(xùn)者反復(fù)練習(xí)腔鏡下單個(gè)器械對(duì)內(nèi)置抓鉗的控制技巧，做到靈活控制方向、輔助暴露和精準(zhǔn)鉗夾。第二，靈活掌握錨定磁體對(duì)內(nèi)置抓鉗牽拉方向和牽拉力量的控制與調(diào)整。磁錨定裝置在MAT-LC中充當(dāng)著術(shù)者的左手，負(fù)責(zé)牽拉膽囊暴露術(shù)野。掌磁人員要根據(jù)術(shù)者操作需要及時(shí)移動(dòng)錨定磁體的位置，改變牽拉方向，充分顯露術(shù)野。磁體間的磁性吸引力隨磁體間距的增加而顯著減小，掌磁人員在調(diào)整錨定磁體時(shí)一定要緩慢移動(dòng)，當(dāng)快速大幅度移動(dòng)錨定磁體時(shí)會(huì)使膽囊的牽引力忽大忽小，容易造成組織撕傷、內(nèi)置抓鉗滑脫和牽拉力突然消失等。在術(shù)者與助手的配合教學(xué)環(huán)節(jié)中要求助手能夠敏銳地洞察術(shù)者對(duì)術(shù)野的暴露和對(duì)組織牽拉張力的需求，反過(guò)來(lái)也需要術(shù)者能夠知曉第一助手利用錨定磁體進(jìn)行牽拉暴露時(shí)的局限性，及時(shí)通過(guò)調(diào)整內(nèi)置抓鉗鉗夾位置進(jìn)而方便助手進(jìn)行牽拉暴露。第三，術(shù)者單手分離組織。在MAT-LC中，術(shù)者僅僅憑借一個(gè)器械進(jìn)行組織的分離，顯著增加了操作難度。在組織張力不充分的情況下，術(shù)者要能準(zhǔn)確判斷重要管道結(jié)構(gòu)，靈活運(yùn)用電凝鉤的“勾、推、頂、轉(zhuǎn)”等技巧，電凝鉤每次勾取的組織要少，并來(lái)回滑動(dòng)，以看見(jiàn)鉤背或電鉤頭為宜，切不可貪多，以免誤傷膽管及血管[29]。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)員要充分利用真實(shí)的動(dòng)物器官組織，感受和體會(huì)組織分離過(guò)程中的操作力量、分離角度、組織韌性等器官組織特性。當(dāng)組織張力較小時(shí)，切不可強(qiáng)行勾取分離組織，應(yīng)及時(shí)提醒助手通過(guò)改變錨定磁體位置來(lái)獲取更適宜的牽拉力量，如仍不能滿足則需要調(diào)整磁錨定內(nèi)置抓鉗的鉗夾位置。

5 Lv-6型真肝模擬人在MAT-LC訓(xùn)練中的應(yīng)用

取西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院外科夢(mèng)工場(chǎng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)后處死的豬新鮮肝臟，沖洗表面血跡后將其置入Lv-6型真肝模擬人腹腔內(nèi)，固定硅膠腹壁，在臍下和劍突下分別建立戳孔，臍下為進(jìn)鏡孔，劍突下為操作孔。以3人為一組，輪流執(zhí)行術(shù)者、一助(掌磁人)和二助(扶鏡人)角色。操作過(guò)程：術(shù)者經(jīng)劍突下戳孔置入磁錨定內(nèi)置抓鉗，將其鉗夾于膽囊合適部位，一助將錨定磁體置于模擬人右上腹壁，磁錨定內(nèi)置抓鉗的靶磁體可被錨定磁體吸起。一助根據(jù)術(shù)者的手術(shù)操作需要，調(diào)整錨定磁體的位置從而顯露術(shù)野。術(shù)者在游離膽囊三角時(shí)內(nèi)置抓鉗鉗夾的理想位置是膽囊壺腹部，此時(shí)錨定磁體向患者的右斜上方移動(dòng)，這樣可充分顯露膽囊三角的解剖結(jié)構(gòu)和組織層次。在剝離膽囊床時(shí)，錨定磁體應(yīng)向患者的右下方移動(dòng)，這樣能夠提供足夠的組織牽拉力，便于膽囊床的剝離操作。當(dāng)然，在實(shí)際操作中有時(shí)因組織粘連、解剖變異等原因，磁錨定內(nèi)置抓鉗難以一次性鉗夾于膽囊壺腹部，因此錨定磁體的位置和牽拉方向應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整。在模擬手術(shù)操作教學(xué)環(huán)節(jié)中，要緊扣訓(xùn)練要點(diǎn)中提出的三方面內(nèi)容，既要提高個(gè)人對(duì)實(shí)體器官的操作技能，又要訓(xùn)練術(shù)者和助手的默契程度。

利用Lv-6型真肝模擬人和傳統(tǒng)箱式腹腔鏡模擬訓(xùn)練器對(duì)18名受訓(xùn)者進(jìn)行磁錨定減戳孔腹腔鏡膽囊切除培訓(xùn)，結(jié)果顯示傳統(tǒng)箱式腹腔鏡模擬訓(xùn)練器根本無(wú)法提供磁錨定裝置所需要的物理支撐結(jié)構(gòu)而被迫中止。而Lv-6型真肝模擬人則提供了磁錨定減戳孔腹腔鏡膽囊切除術(shù)所需的硬件結(jié)構(gòu)，受訓(xùn)學(xué)員反饋表示借助Lv-6型真肝模擬人一方面能夠通過(guò)模擬訓(xùn)練熟練掌握磁錨定裝置的使用，并且最重要的是在模擬培訓(xùn)中，術(shù)者和兩位助手之間形成了默契的配合，整個(gè)手術(shù)操作過(guò)程流暢性良好；另一方面，真實(shí)的動(dòng)物肝臟，能夠?yàn)槭苡?xùn)者提供更加逼真的觸覺(jué)和視覺(jué)體驗(yàn)，更加貼近臨床實(shí)際操作。

6 Lv-6型真肝模擬人在磁錨定腹腔鏡手術(shù)訓(xùn)練中的優(yōu)缺點(diǎn)

現(xiàn)有的箱式腹腔鏡訓(xùn)練模擬器能夠模擬訓(xùn)練腹腔鏡下的夾持、打結(jié)、縫合等操作，在培養(yǎng)和訓(xùn)練腹腔鏡外科醫(yī)生的腹腔鏡基本技能中發(fā)揮著巨大作用，是腔鏡外科醫(yī)生成長(zhǎng)過(guò)程中必須要接受的重要訓(xùn)練，也是最基本的操作訓(xùn)練。然而當(dāng)磁錨定技術(shù)與腹腔鏡技術(shù)相結(jié)合時(shí)，磁錨定裝置替代了術(shù)者左手的牽拉暴露作用，并且是由第一助手配合來(lái)發(fā)揮組織牽拉作用的。一方面，這需要第一助手和術(shù)者默契配合，第一助手此時(shí)成了術(shù)者的“第二只手”；另一方面，磁力牽拉與常規(guī)器械的牽拉暴露在力學(xué)反饋中有著巨大的差異，常規(guī)腹腔鏡下利用器械進(jìn)行抓持牽拉時(shí)，術(shù)者或助手可通過(guò)直接的手部力學(xué)反饋感知牽拉力量的大小，同時(shí)結(jié)合暴露程度的視覺(jué)反饋來(lái)調(diào)控術(shù)者施加合適的牽拉力。利用磁力進(jìn)行牽引暴露時(shí)，第一助手(掌磁人)缺乏有效的手部力學(xué)反饋，僅能憑借視覺(jué)感知的牽拉程度來(lái)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)錨定磁體的位置和牽拉方向，其靈活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于手持器械。因此在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中應(yīng)加強(qiáng)受訓(xùn)者對(duì)磁力牽拉技巧的訓(xùn)練。

Lv-6型真肝模擬人的人體輪廓為磁錨定技術(shù)的訓(xùn)練提供了重要的支撐結(jié)構(gòu)?？刹鹦陡贡诰哂幸欢ǖ闹螐?qiáng)度，不僅可成為錨定磁體工作時(shí)的物理支撐結(jié)構(gòu)，也為錨定磁體的移動(dòng)軌跡和移動(dòng)范圍進(jìn)行了有效的約束和限制，使受訓(xùn)者尤其是掌磁人能夠在更加貼合臨床需要的環(huán)境下進(jìn)行訓(xùn)練。

7 結(jié)語(yǔ)

Lv-6型真肝模擬人徹底打破了現(xiàn)有箱式腹腔鏡模擬訓(xùn)練器功能單一、訓(xùn)練效果有限、缺乏真實(shí)的操作體驗(yàn)等諸多弊端。而模擬人的軀體成了MAT-LC模擬培訓(xùn)不可或缺和替代的重要空間支撐結(jié)構(gòu)，為磁錨定裝置的放置提供了重要的物理結(jié)構(gòu)。同時(shí)，由于新鮮動(dòng)物肝臟和膽囊等器官的置入，為培訓(xùn)者提供了更加逼真的操作體驗(yàn)?？傊琇v-6型真肝模擬人功能多樣、動(dòng)物肝臟獲取容易、使用方便、成本低廉，是進(jìn)行磁錨定膽囊切除手術(shù)操作培訓(xùn)的最佳模型。