腹腔鏡手術虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在外科醫(yī)師培訓中的應用

摘要 目的：探究腹腔鏡手術虛擬現(xiàn)實（VR）系統(tǒng)在外科醫(yī)師培訓中的應用價值。方法：以2021年9月—2022年12月武漢大學中南醫(yī)院的20名未接觸過腹腔鏡手術的規(guī)培醫(yī)師為研究對象，按隨機數(shù)表法將其分為對照組（接受傳統(tǒng)腹腔鏡手術培訓，n=10）和VR組（接受腹腔鏡手術VR系統(tǒng)培訓，n=10），通過考試（理論和操作）和問卷調查的方式對兩組成績及教學滿意度進行分析。結果：VR組理論和操作成績顯著高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（Plt;0.05）；VR組對教學的新穎性、提高學習效率能力、助于掌握腹腔鏡手術和整體滿意度方面的認可度均高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（Plt;0.05）；但兩組在培訓后是否有信心進行真實手術方面的問卷評分分別為（4.00±0.73）分和（3.85±0.75）分，差異無統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05）。結論：在進行腹腔鏡外科規(guī)培醫(yī)師培訓過程中引進VR系統(tǒng)，可以顯著提高醫(yī)師的技能水平，為腹腔鏡外科規(guī)培醫(yī)師的培養(yǎng)提供強大的武器，是一種值得大力推廣和應用的外科培訓策略。

關鍵詞 腹腔鏡手術；虛擬手術訓練系統(tǒng)；智慧外科

中圖分類號 R615 文獻標識碼 A 文章編號 2096-7721（2025）01-0118-05

Application of VR system for laparoscopic surgery in surgeon training

LI Jinpeng1， GAO Rongfen2， CHEN Liangdong1， WU Gaosong1， WANG Boyong1

（1. Department of Thyroid and Breast Surgery， Zhongnan Hospital of Wuhan University， Wuhan 430071， China;

2. Department of Rheumatology and Immunology， Tongji Hospital， Tongji Medical College of

Huazhong University of Science and Technology， Wuhan 430023， China）

Abstract Objective： To explore the application value of virtual reality （VR） system for laparoscopic surgery in surgeon training. Methods： 20 surgical residents undergoing standardized training with no exposure to laparoscopic surgery in Zhongnan Hospital of Wuhan University from September 2021 to December 2022 were selected and divided into the control group （trained with conventional laparoscopic surgery， n=10） and the VR group （trained with VR systems， n=10） using a random number table. Performance and teaching satisfaction of the two groups were analyzed through examinations （theoretical and practical） and questionnaires. Results： The VR group outperformed the control group in both theoretical and practical ratings （Plt;0.05）. In addition， the VR group showed greater recognition on the novelty， learning efficiency improvement， assistance in mastering laparoscopic techniques， and overall satisfaction of the teaching method， and the differences were all statistically significant （Plt;0.05）. However， there was no statistically significant difference in performing real surgeries confidently for trainees between the two groups， with scores of （4.00±0.73） and （3.85±0.75）， respectively. （Pgt;0.05）. Conclusion： The introduction of a VR system during laparoscopic surgery training can notably enhance the skills of trainees. It provides a powerful tool for the development of laparoscopic surgical trainees， which is worth promotion and application to be highly promoted and applied.

Key words Laparoscopic Surgery; Virtual Surgical Training System; Intelligent Surgery

近年來，以腹腔鏡為代表的微創(chuàng)手術因其創(chuàng)傷小、術后疼痛少、住院時間短和恢復速度快等優(yōu)點在醫(yī)療活動中顯示出獨特的優(yōu)勢，成為外科領域的重要發(fā)展趨勢[1-4]。但腹腔鏡手術具有操作難度大、培養(yǎng)周期長等缺點，因此，探索高效培訓微創(chuàng)外科醫(yī)生的體系是新時代背景下亟待解決的問題[5-7]。虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）是一種利用計算機生成的三維動態(tài)視景和實體行為的仿真環(huán)境，能給用戶帶來觸覺、視覺和聽覺等全方位的沉浸式體驗，已初步應用于教育、醫(yī)學等多個領域[8-9]。在此背景下，本團隊開發(fā)了腹腔鏡手術VR系統(tǒng)，探究其在外科醫(yī)師培訓中的應用價值，擬通過該系統(tǒng)來達到提升腹腔鏡手術操作醫(yī)生臨床技能、提高患者服務質量的目的。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2021年9月—2022年12月武漢大學中南醫(yī)院的20名未曾接觸過腹腔鏡手術的規(guī)培醫(yī)師為研究對象，由1名具有高級職稱的外科專家進行腹部臟器解剖結構等內容的理論授課（2學時），并隨堂筆試，學員隨堂筆試成績均合格。此后，按隨機數(shù)表法將學員分為對照組（接受傳統(tǒng)腹腔鏡手術培訓，n=10）和VR組（接受腹腔鏡手術VR系統(tǒng)培訓，n=10）。兩組學員的性別、年齡、學歷、隨堂理論筆試成績比較，差異均無統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05），見表1。

1.2方法

1.2.1對照組 由1名經(jīng)驗豐富且具有高級職稱的腹腔鏡外科專家通過腹腔鏡手術錄播視頻與簡單教具相結合、問題解答的方式教學，幫助學員理解腹部臟器的生理病理特點、術前規(guī)劃及手術步驟等，培訓時長為2周。

1.2.2 VR組 本團隊與武漢未來立體科技有限公司研發(fā)的腹腔鏡手術VR系統(tǒng)，其硬件有真實的手術器械手柄，可以模擬腹腔鏡、抓鉗、電凝器、手術剪等多種微創(chuàng)手術器械，使得虛擬的手術器械與手部力覺空間精準匹配（如圖1）。內容涵蓋用戶驗證模塊、用戶權限模塊、培訓課程資料模塊、基礎操作技巧訓練、腹腔鏡下縫合技能訓練和腹腔鏡下手術訓練。以腹腔鏡膽囊切除術為例（如圖2），可見該系統(tǒng)手術路徑設置合理、畫面清晰、細節(jié)處理得當，是良好的外科醫(yī)生培訓工具。該組學員由同一腹腔鏡外科專家行腹腔鏡手術VR系統(tǒng)教學，對所建腹腔鏡手術VR系統(tǒng)基本構成、功能和常規(guī)腹腔鏡手術進行講解和示范，隨后指導學員進行腹腔鏡手術操作訓練，期間培訓教授隨堂指導，培訓時長為2周。

1.3教學質量評估

1.3.1教學效果考核 為期兩周的培訓結束后，對學員進行理論和操作考核。理論考核內容包括腹部臟器解剖、常見腹部外科手術相關疾病表現(xiàn)、手術方式及適應證等，題型和分值為名詞解釋20分，選擇題20分，判斷題10分，論述題50分，共計100分。操作考核將所有學員隨機分為4組，由4名腹腔鏡領域專家事前學習、確認各項考核標準后進行。考核內容主要包括腹腔鏡基本操作（50分）和腹腔鏡膽囊切除術（50分），每位學員在規(guī)定時間內完成腹腔鏡技能考核。

1.3.2教學效果反饋 本團隊自行設計調查問卷，該問卷共包含5項內容：培訓方式是否具有新穎性、是否有助于掌握腹腔鏡手術、是否有助于提高學習效率、經(jīng)過該培訓是否有信心進行真實手術、手術培訓的整體滿意度。本答卷采用Likert 5點計分法，考試結束后給學員發(fā)放不記名調查問卷表，由學員按非常不滿意（1分）、不滿意（2分）、一般（3分）、滿意（4分）和非常滿意（5分）的計分方式進行評價。

1.4統(tǒng)計學方法 收集整理學員考試成績和調查問卷，利用SPSS 22.0軟件對所有數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，計量資料（符合正態(tài)分布或者近似正態(tài)分布）用均數(shù)±標準差（x±s）表示，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗；計數(shù)資料以例數(shù)（n）表示，組間比較采用Fisher確切概率法，Plt;0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1學員考核成績 經(jīng)過理論培訓和相應技能培訓后，結果顯示VR組學員的理論成績顯著高于對照組，操作考核成績也顯著優(yōu)于對照組，差異均有統(tǒng)計學差異（Plt;0.05），見表2。該結果提示腹腔鏡手術VR系統(tǒng)這種高趣味性和高仿真度的工具能提高外科醫(yī)生的學習熱情和效果，是一種更有效的外科教學策略。

2.2問卷調查結果 為評價住院規(guī)范化培訓醫(yī)師對傳統(tǒng)腹腔鏡手術和腹腔鏡手術VR系統(tǒng)教學方法的體會及滿意度，共發(fā)出20份問卷并全部收回，回收率為100%。分析結果提示，與對照組相比，VR組學員認為腹腔鏡手術VR系統(tǒng)教學新穎性高，手術體驗感更真實，有助于提高學習效率和更好地掌握腹腔鏡手術，對VR手術培訓系統(tǒng)的整體滿意度更高，差異均有統(tǒng)計學意義（Plt;0.05）；盡管VR組在培訓后是否有信心進行真實腹腔鏡手術方面與對照組的差異無統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05），但VR組評分較對照組仍有升高趨勢，提示外科醫(yī)生對應用高新技術相關產(chǎn)品學習的熱情和意愿更高（見表3）。

3 討論

近年來，腹腔鏡手術逐漸成為外科醫(yī)生的必備技能，這給外科教學帶來了挑戰(zhàn)[1，6]。VR作為新興技術，以其仿真程度高等特點在培訓教學中顯示出重要價值[10]。筆者團隊與合作科技企業(yè)通過精心設計與研發(fā)，構建了腹腔鏡手術VR系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)的教學活動更具沉浸感和交互性，使學員的腹腔鏡操作技能和理論考核成績顯著提升，提示VR系統(tǒng)操作訓練中的真實體驗也有助于加深學員對腹腔臟器病理、生理理論知識的記憶和理解。不僅如此，VR組學員對教學滿意度較對照組更高，說明腹腔鏡手術VR系統(tǒng)的教學、培訓效果優(yōu)于傳統(tǒng)教學，這與薛偉男等人的研究結果一致[10-12]。虛擬手術還具有實時反饋、可評價等特點[7]。如本團隊的腹腔鏡手術VR系統(tǒng)可全程記錄操作流程，便于學員及時發(fā)現(xiàn)操作中的不足，為客觀地評價醫(yī)生手術技能提供了可能。此外，VR手術系統(tǒng)在解剖結構更復雜、手術精度要求更高的口腔顱頜面部[8，13-15]、眼部[16]、肝臟[17]、顱腦[18-19]等部位的技能培訓及治療策略制訂中也顯示出良好效果，展示了該系統(tǒng)在醫(yī)學中的廣闊應用前景。需要指出的是，由于VR系統(tǒng)便攜性差，研發(fā)、維修費用較高等缺點[5]，仍需進一步探索和優(yōu)化。雖然本研究及其他研究指出VR系統(tǒng)在外科教學中有優(yōu)越效果，但其在教學中并不能一勞永逸[10]。如Sinha P等人[20]即指出，接受腹腔鏡模擬器技能培訓并合格的學員半年后的切割技術等水平顯著下降。因此，即使越來越多的手術VR系統(tǒng)涌現(xiàn)，外科醫(yī)生仍需反復練習來打磨并提升手術操作技能。

綜上，VR手術培訓弱化了傳統(tǒng)外科教學對地點的限制，縮短了教學時間，提高了學習趣味性和效率，并可提供實時反饋，促使學員針對不足進行強化練習，是未來外科醫(yī)師培訓的有力工具。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻聲明：李金朋負責課題設計，撰寫論文；高榮芬負責數(shù)據(jù)整理，撰寫論文；陳良冬負責數(shù)據(jù)收集；吳高松負責部分課題設計，指導文章撰寫；王波涌負責課題設計。

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收稿日期：2024-07-30

編輯：崔明璠

基金項目：湖北省自然科學基金面上項目（2021CFB427）

Foundation Item： Natural Science Foundation of Hubei Province（2021CFB427）

通訊作者：王波涌，Email：3404220575@qq.com

Corresponding Author： WANG Boyong， Email： 3404220575@qq.com

引用格式：李金朋，高榮芬，陳良冬，等. 腹腔鏡手術虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在外科醫(yī)師培訓中的應用[J]. 機器人外科學雜志（中英文），2025，6（1）：118-121，127.

Citation： LI J P， GAO R F， CHEN L D， et al. Application of VR system for laparoscopic surgery in surgeon training[J]. Chinese Journal of Robotic Surgery， 2025， 6（1）： 118-121， 127.