內(nèi)鏡模擬器及機械臂在口腔頜面外科住院醫(yī)師臨床前技能培訓中的應用*

丁張帆，馬中凱，朱桂全，李春潔，門乙，高寧

610041 成都，口腔疾病防治全國重點實驗室，國家口腔醫(yī)學中心，國家口腔疾病臨床醫(yī)學研究中心，四川大學華西口腔醫(yī)院 頭頸腫瘤外科

近年來，基于模擬器的內(nèi)鏡教學在多個臨床專科培訓中獲得了廣泛認可。已有研究表明，教學模擬器的引入可加速消化內(nèi)鏡學員的早期學習曲線［1］。因此，越來越多的單位開始引入內(nèi)鏡模擬器，以便用于初級內(nèi)鏡醫(yī)師的臨床前培訓［2］。在模擬器出現(xiàn)之前，年輕醫(yī)生對于內(nèi)鏡操作的學習主要源于高年資醫(yī)師在真實臨床環(huán)境下的實踐指導，但這種教學模式提供的學習機會與時間有限，且可能增加術(shù)中不良事件與術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率［3］。這樣的傳統(tǒng)“老帶新”模式已難以滿足現(xiàn)代微創(chuàng)外科專業(yè)人員的培養(yǎng)需求。內(nèi)鏡模擬器不僅提供專門的學習與培訓環(huán)境，避免臨床風險，并可以重復多次練習。目前常用的模擬器包括機械模擬器、活體動物模型、離體模型和虛擬現(xiàn)實模擬器等［4］。不少研究已證實模擬器訓練的優(yōu)越性，學習者興趣與積極性得以充分調(diào)動，且顯著縮短學員的培養(yǎng)周期［5-7］。

二十世紀80 年代出現(xiàn)的微創(chuàng)手術(shù)是外科學的一大革命，其技術(shù)原理是利用人體自然腔道或手術(shù)小孔導入細長的醫(yī)療器械，通過專用攝像頭，協(xié)助醫(yī)生進行外科操作［8-9］。達芬奇智能手術(shù)機器人平臺由手術(shù)操作系統(tǒng)控制臺、機械臂系統(tǒng)、視頻成像系統(tǒng)三大部分組成。該設(shè)備的優(yōu)點在于操作靈活性高，動作穩(wěn)定連續(xù)，且能夠提供三維立體的視覺效果，實現(xiàn)眼手協(xié)調(diào)運動［10］。歷經(jīng)二十年發(fā)展，達芬奇機器人手術(shù)系統(tǒng)已廣泛用于泌尿外科、胸外科、普外科和婦科等多個專業(yè)［11］?？谇活M面部由于涉及美觀與多項重要生理功能，該解剖區(qū)域的手術(shù)對微創(chuàng)的要求極高。因此，機器人手術(shù)在口腔頜面外科也展現(xiàn)出良好的應用前景，目前已在腭裂修復、口咽腫瘤切除、皮瓣修復、頸淋巴清掃術(shù)以及甲狀腺手術(shù)等方面成功應用［12-16］。

隨著內(nèi)鏡技術(shù)與機器人手術(shù)在口腔頜面外科的逐步開展，年輕醫(yī)生的相關(guān)臨床前培訓工作也逐漸受到關(guān)注，這有助于促進我國口腔頜面微創(chuàng)外科與機器人頜面外科手術(shù)的后備人才培養(yǎng)，以滿足臨床工作需求。內(nèi)鏡技術(shù)作為機器人手術(shù)的實踐基礎(chǔ)，其鏡下操作培訓可作為機器人機械臂訓練的前期教學內(nèi)容，內(nèi)鏡模擬器的訓練很可能有助于學員有效掌握機械臂的操作［17］。四川大學華西口腔醫(yī)學院已開展多年的內(nèi)鏡與微創(chuàng)外科臨床前培訓工作，在長期教學探索過程中，制定了一系列內(nèi)鏡培訓課程，并不斷嘗試新的教學模式，以完善口腔頜面外科住院醫(yī)師內(nèi)鏡技術(shù)的培訓體系。本研究為探索內(nèi)鏡模擬器結(jié)合機械臂的訓練在口腔頜面外科住院醫(yī)師臨床前技能培訓中的應用價值，對兩種不同培訓方式進行教學質(zhì)量評價，以尋求更為有效的口腔頜面外科手術(shù)機器人機械臂臨床前培訓模式。

1 對象與方法

1.1 研究對象

納入四川大學華西口腔醫(yī)學院口腔頜面外科各年級住院醫(yī)師規(guī)范化培訓學員60 人，包含口腔頜面外科各亞專業(yè)學員（頭頸腫瘤外科學、頜面創(chuàng)傷外科學、正頜外科學、唇腭裂外科學、牙槽外科學），隨機將學員分為兩組，其中30 人為內(nèi)鏡模擬器結(jié)合機械臂培訓組（實驗組），30 人為單純機械臂培訓組（對照組）。所有住院醫(yī)師嚴格按照輪轉(zhuǎn)大綱要求進行其他正常的臨床實踐與技能培訓。

1.2 教學方法

1.2.1 內(nèi)鏡模擬器結(jié)合機械臂培訓組 對學員先給予為期四周的內(nèi)鏡培訓，每周一次，每次45 分鐘。學員可在內(nèi)鏡模擬器上進行定向取物、經(jīng)孔穿線以及縫合打結(jié)等內(nèi)鏡操作練習（圖1）。完成內(nèi)鏡模擬器培訓之后，學員再接受手術(shù)機器人的機械臂培訓。機械臂的訓練裝置上共有12 個可供加持的物體，分別置于相應孔洞內(nèi)，學員需要操作機械臂，將該12個物體全部取出并轉(zhuǎn)移至另一張置物板上相應的孔洞內(nèi)，即完成一次訓練任務（圖2）。學員每完成一次訓練，教師將記錄該次完成任務的時間及相應訓練次數(shù)。機械臂培訓一共包括8 次訓練任務，每周安排兩次訓練，機械臂培訓為期4 周。

圖2 手術(shù)機器人機械臂訓練Figure 2.Surgical Robot Manipulator Training

1.2.2 單純機械臂培訓組 未經(jīng)內(nèi)鏡培訓的學員直接進行手術(shù)機器人機械臂訓練。同樣，記錄每次完成機械臂操作任務的時間與相應訓練次數(shù)。完成4周共8 次機械臂訓練后即結(jié)束機械臂培訓任務，記錄每次成績。

1.3 教學質(zhì)量評價

1.3.1 操作考試 記錄兩組學員首次進行機械臂訓練時，完成一次訓練任務所花時間，以及之后每一次訓練所需時間。此外，記錄各位學員完成時間分別達到10 分鐘和5 分鐘的水平所需訓練的次數(shù)。8次訓練后記錄最后一次完成任務的時間，作為各學員最終用時成績，同時記錄最終兩組學員中成績達到2 分鐘或2 分鐘以內(nèi)的學員人數(shù)。

1.3.2 培訓滿意度評價 采用匿名問卷調(diào)查的形式，對參與培訓的60 名住院醫(yī)師進行教學滿意度調(diào)查。問卷內(nèi)容包括：①在該培訓期間，您認為您所接受的培訓方式對您的實踐技能的幫助有多大？（A很大，B 大，C 一般，D 無）；②在該培訓期間，您對所接受的培訓內(nèi)容有多大積極性？（A 很大，B 大，C 一般，D 無）；③您認為您所接受的臨床前培訓模式對口腔頜面外科專業(yè)興趣的培養(yǎng)有多大作用？（A 很大，B 大，C 一般，D 無）；④您認為您所接受的培訓模式對您今后從事內(nèi)鏡微創(chuàng)外科的信心建立有多大作用？（A 很大，B 大，C 一般，D 無）； ⑤您對該臨床前培訓的總體滿意度如何？（A 很滿意，B 滿意，C 一般，D 不滿意）。

1.4 統(tǒng)計學方法

采用GraphPad Prism 7 對所得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析。計量資料用均數(shù)±標準差表示，采用兩獨立樣本t 檢驗進行統(tǒng)計分析；分類資料用率（百分比）表示，采用卡方檢驗進行統(tǒng)計分析。P ＜ 0.05 認為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組培訓學員的基本情況

內(nèi)鏡模擬器結(jié)合機械臂培訓組30 人，單純機械臂培訓組30 人。在性別、年齡、年級以及有無口腔頜面頭頸腫瘤外科臨床（前）培訓經(jīng)歷等方面，兩組學員的人數(shù)分布差異均無統(tǒng)計學意義（P ＞ 0.05；表1）。

表1 兩組培訓學員基本情況Table 1.General Characteristics of Trainees in Two Groups

2.2 兩組培訓學員的考核成績

兩組學員首次完成機械臂考核的所用時間差異無統(tǒng)計學意義（P = 0.156）；實驗組學員成績達到10 分鐘或10 分鐘以內(nèi)所需平均訓練次數(shù)少于對照組，且差異具有統(tǒng)計學意義（P ＜ 0.001）；實驗組學員成績達到5 分鐘或5 分鐘以內(nèi)所需平均訓練次數(shù)為（6.9±0.84）次，對照組所需次數(shù)大于8 次（由于本研究設(shè)定訓練次數(shù)為8 次，故未能統(tǒng)計8 次以上數(shù)據(jù)）；完成8 次訓練后，實驗組最終成績達到2分鐘或2 分鐘以內(nèi)的學員有19 人，對照組無人達到這一水平；實驗組學員最終完成平均用時少于對照組學員（P ＜ 0.001；表2）。兩組培訓學員每次訓練的時間成績?nèi)绫? 所示，首次成績兩組間差異雖無統(tǒng)計學意義（P = 0.156），但之后實驗組學員完成時間均少于對照組，且差異具有統(tǒng)計學意義（均P ＜ 0.001），時間-成績曲線如圖3 所示。

表2 兩組學員訓練結(jié)果Table 2.Manipulator Training Results in Two Groups

表3 兩組學員每次訓練所需時間Table 3.Time to Finish One Training Session in Two Groups after Manipulator Training

圖3 兩組學員的時間-成績曲線Figure 3.Performance Curves in Two Groups

2.3 兩組培訓學員的滿意度

在學員培訓滿意度調(diào)查（表4）中，83.33%的實驗組學員和60.00%的對照組學員認為他們所接受的培訓對實踐技能提升有很大/大幫助，兩組間差異有統(tǒng)計學意義（P = 0.045）；90%的實驗組學員和66.67%的對照組學員對他們所接受的培訓具有很大/大的積極性，兩組間差異有統(tǒng)計學意義（P = 0.028）；93.33%的實驗組學員和73.33%的對照組學員認為所接受的培訓對口腔頜面外科專業(yè)興趣的培養(yǎng)有很大/大的作用，兩組間差異有統(tǒng)計學意義（P = 0.038）；93.33%的實驗組學員和70%的對照組學員認為所接受的培訓對其從事內(nèi)鏡微創(chuàng)外科的信心建立有很大/大的幫助，兩組間差異有統(tǒng)計學意義（P = 0.020）；96.67%的實驗組學員和80%的對照組學員對所接受的培訓表示很滿意/滿意，兩組間差異具有統(tǒng)計學意義（P = 0.044）。

表4 兩組學員滿意度調(diào)查Table 4.Satisfaction in Two Groups

3 討 論

手術(shù)機器人為口腔頜面外科微創(chuàng)手術(shù)開辟了新時代，機器人在口腔頜面外科的臨床應用也進入了快速發(fā)展的新階段［18-19］。隨著技術(shù)的不斷改進，機器人手術(shù)系統(tǒng)在視覺增強、空間導航、力的反饋、設(shè)備小型化以及成本效益方面的性能持續(xù)提升，不僅擴大了臨床適應征，并進一步給外科醫(yī)生減負，提高患者療效的同時，也有效克服了傳統(tǒng)外科手術(shù)的操作空間有限，視野暴露不清以及過多額外創(chuàng)傷等局限，實現(xiàn)了功能與美觀的雙重理想效果［20-21］。

盡管模擬器教學不能取代真正的臨床訓練，但它對于年輕醫(yī)生的臨床前培訓具有重要意義。由于住院醫(yī)師在臨床手術(shù)室中的內(nèi)鏡操作訓練次數(shù)和時間通常有限，在帶教老師的口頭講解下難以理解內(nèi)鏡和醫(yī)師之間的交互協(xié)調(diào)，使得住院醫(yī)師僅依靠臨床手術(shù)中的學習，勢必要經(jīng)歷較長的學習曲線，不利于年輕醫(yī)生的培養(yǎng)，妨礙其建立對微創(chuàng)外科、腔鏡手術(shù)以及機器人手術(shù)的信心［22-23］。在過去的幾十年里，各類模擬器被開發(fā)并運用于內(nèi)鏡技術(shù)的教學，為內(nèi)鏡操作提供了學習平臺，尤其是為專科住院醫(yī)師提供了有針對性的臨床前培訓，有利于培養(yǎng)出訓練有素，技術(shù)與心理準備充分的內(nèi)鏡醫(yī)師。作為機器人手術(shù)的理論與操作基礎(chǔ)，內(nèi)鏡技術(shù)的學習是口腔頜面外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓當中的重要部分，本研究為探索內(nèi)鏡模擬器及機械臂在口腔頜面外科住院醫(yī)師臨床前技能培訓中的應用價值，對兩種培訓模式進行了全面的教學質(zhì)量評價，并對學員滿意度進行了調(diào)查。

本研究納入各年級口腔頜面外科住院醫(yī)師60名學員，每組30 人，一組進行內(nèi)鏡模擬器結(jié)合機械臂培訓，一組進行單純機械臂培訓，兩組學員在性別、年齡、年級、有無其他臨床前訓練或臨床工作經(jīng)歷等方面的人員分布情況差異無統(tǒng)計學意義。從兩組的機械臂訓練情況及考核結(jié)果看出，兩組學員首次完成機械臂任務的時間差異無統(tǒng)計學意義（P = 0.156），其可能原因是學員們初次接觸手術(shù)機器人機械臂，對其操作不熟悉，故兩組學員均花費了較長時間完成訓練任務。在隨后的訓練中，隨著訓練次數(shù)的增多，曾接受內(nèi)鏡模擬器訓練的實驗組學員表現(xiàn)出更為出色的機械臂操作水平，對其掌握更為迅速，在該實驗組中，學員成績達到10 分鐘以內(nèi)所需的平均訓練次數(shù)是（5.2±0.98）次，明顯少于單純機械臂訓練組的學員［（7.4±1.28）次］，且實驗組在接受6.9 次機械臂訓練后，成績即達到5分鐘以內(nèi)，而對照組學員在8 次訓練后依然未能達到這一水平，說明內(nèi)鏡模擬器結(jié)合機械臂培訓組的成員相比對照組，具有更強的機械臂學習能力，更快地掌握了機械臂的操作。從最后一次訓練結(jié)果可以看出，實驗組中成績達到2 分鐘以內(nèi)的人數(shù)19 人，而對照組無人達到這一水平，且實驗組學員的平均成績［（2.1±0.54）分鐘］明顯優(yōu)于對照組［（7.8±0.96）分鐘］?；趦山M學員的時間-成績曲線，可以看出兩組學員最初的成績無統(tǒng)計學差異，但隨著訓練次數(shù)的增加，兩組間逐漸拉開距離，實驗組的成績提升明顯，對機械臂的掌握更為迅速，盡管兩組學員在持續(xù)的培訓過程中，成績均不斷提升，但相比對照組，實驗組表現(xiàn)出更短的學習曲線，即更為迅速地掌握了手術(shù)機器人的機械臂操作，取得了更好的臨床前技能培訓效果。

學員對教學培訓的體驗感與滿意度也是評價教學模式的重要指標。本研究結(jié)果顯示，大多數(shù)學員對兩種培訓模式都表示滿意，提示對于大部分口腔頜面外科住院醫(yī)師，兩種機械臂臨床前訓練方式均具有良好的接受度。然而，在技能提升幫助，學習積極性，專業(yè)興趣培養(yǎng)和微創(chuàng)外科信心建立方面，實驗組學員比對照組學員給予了更大的肯定和滿意程度，提示內(nèi)鏡模擬器結(jié)合機械臂培訓模式具有更好的學員支持度，內(nèi)鏡模擬器的訓練學習有助于學員更好地掌握手術(shù)機器人機械臂操作，相對于單純直接進行機械臂訓練的培訓模式，內(nèi)鏡模擬器結(jié)合機械臂培訓在口腔頜面外科住院醫(yī)師臨床前技能培訓中具有更大的應用價值。

隨著手術(shù)機器人在口腔頜面外科的應用逐漸增加，微創(chuàng)頜面外科、腔鏡手術(shù)以及相應專業(yè)方向的口腔頜面外科人才培養(yǎng)亦應受到足夠的重視，尤其對于國家級口腔醫(yī)學教學單位和上級醫(yī)院，將內(nèi)鏡技術(shù)的臨床前教學內(nèi)容合理融入口腔頜面外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓大綱，使得更多的口腔頜面外科年輕醫(yī)生有效地掌握內(nèi)鏡外科技術(shù)，是一項值得探討的教學研究課題，這將決定在未來的時間里，能否有更多優(yōu)秀的口腔頜面外科青年才俊投入到微創(chuàng)外科和機器人手術(shù)的時代潮流，加固和豐富我國在該領(lǐng)域的人才梯隊和人力儲備。本研究提出的內(nèi)鏡模擬器結(jié)合機械臂訓練模式可有效促進口腔頜面外科住院醫(yī)師臨床前技能的提升，激發(fā)學員在內(nèi)鏡學習方面的積極性，有助于年輕醫(yī)生建立從事微創(chuàng)頜面外科工作的自信心，促進腔鏡手術(shù)和機器人手術(shù)在我國口腔頜面外科的廣泛應用和快速發(fā)展。同時，該臨床前培養(yǎng)模式能夠有助于年輕醫(yī)生將內(nèi)窺鏡與機械臂的臨床應用相結(jié)合，取長補短，更加靈活地應用于各類病情的臨床處置，例如咽旁舌根取活檢，軟組織內(nèi)斷根或球狀異物取出等，通過優(yōu)化模擬針對性的臨床場景，進一步提高我國口腔頜面外科的教育水平。

綜上，我們通過對四川大學華西口腔醫(yī)學院口腔頜面外科住院醫(yī)師臨床前技能培訓的一項教學改革研究，提出了內(nèi)鏡模擬器結(jié)合機械臂訓練的臨床前技能培訓模式，從學科人才需求與學員技能掌握兩方面考慮出發(fā)，開展口腔頜面-頭頸外科內(nèi)鏡與手術(shù)機器人操作訓練，通過各項教學質(zhì)量指標評估，證明了該培訓模式能夠更有效地促進年輕醫(yī)生對于內(nèi)鏡技術(shù)和手術(shù)機械臂的學習和掌握，縮短學員的學習曲線，且具有廣泛的學員認可度和滿意度。因此，內(nèi)鏡模擬器結(jié)合機械臂訓練是值得推廣的口腔頜面外科住院醫(yī)師臨床前技能培訓新模式。

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