虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于機(jī)器人手術(shù)技能培訓(xùn)效果的系統(tǒng)評(píng)價(jià)與Meta分析

中圖分類號(hào) R615文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-7721（2025）04-0667-07

Efficacy of VR in robotic surgical skill training： a systematic review and Meta-analysis

（1.DepartmentofdultCadiacurgery，teSithdicalCnterofnseAGenralHospitalgo48Cina；2.cltyf Nursing，Hebei University of Chinese Medicine，Shijiazhuang O5O2Oo， China）

AbstractObjective：Tocomprehensivelyevaluatethebenefitsofvirtualreality（VR）technologyinroboticsurgicaltrainingthrough systematicreviewand Meta-analysis.Methods：Literatureontheapplicationof VRtechnologyinrboticsurgicalsimulationtraining wasretrievedfroubed，ThCochaneLibray，Elsevier，andteinaNatioalKnowledgeInfrasructure （K）databass，ih searchspanningfromJanuary1，2toOctober1，2O24.Eligiblestudies weresrenedbasedoninclusioncriteria.TheCochanRisk of BiasAssentToolwasusedtoevaluatethequalityofincludedliterature，ndRevan5.4softwarewasusedforMeta-analysis. Results：Atotalof1Ostudiesinvolving273participantswereincludedMeta-analysisresultsindicatedthatVR-basedroboticsurgical simulatiotraingsowdstatisticallsigiiantiproemetsiGsors，taskomptitdtisdosd to traditional training methods （ Plt;0 . 0 5 ） . Conclusion：VR technologycan facilitate the acquisitionof robotic surgical skills.While there is currentlylimitedevidencetoofitsuperiorityofVRtrainngoverothrtods，itsdvaagessuchaslowostepatabilityd scoring feedback have shown significant development potential.

Key WordsRobotic Surgery Simulation Training； Virtual Reality；Systematic Review； Meta-analysis

機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)于1995年引人臨床實(shí)踐發(fā)展至今已趨于完善，面對(duì)此新技術(shù)，外科醫(yī)生則需學(xué)習(xí)相應(yīng)的新技能。雖然機(jī)器人手術(shù)技能可能比腔鏡手術(shù)技能更易習(xí)得[1]，且已有部分行業(yè)贊助的培訓(xùn)課程可為外科醫(yī)生提供機(jī)器人手術(shù)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練及評(píng)價(jià)但目前尚無(wú)可用的、全面的且能被行業(yè)統(tǒng)一接受的培訓(xùn)平臺(tái)來(lái)培訓(xùn)和評(píng)估外科醫(yī)生的機(jī)器人手術(shù)基本技能[3]。

虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，VR）設(shè)備出色的3D可視化功能在醫(yī)學(xué)成像、醫(yī)學(xué)教育和術(shù)前規(guī)劃等方面非常適用[4-5]。VR模擬這一技能訓(xùn)練方法于2002年首次在外科手術(shù)培訓(xùn)中得到驗(yàn)證，2006年VR模擬培訓(xùn)正式通過(guò)了美國(guó)外科醫(yī)師學(xué)會(huì)的教育認(rèn)證，此后基于VR模擬的外科培訓(xùn)項(xiàng)目被相繼研發(fā)并應(yīng)用。VR模擬器提供操作臺(tái)，充許培訓(xùn)者進(jìn)行機(jī)器人手術(shù)操作培訓(xùn)，并提供了包括操作者的表現(xiàn)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)效益性、器械碰撞等多維度指標(biāo)的綜合評(píng)分系統(tǒng)[8]。

當(dāng)前外科手術(shù)趨于微創(chuàng)化，機(jī)器人手術(shù)日漸普及，手術(shù)量逐年增加，但低年資醫(yī)生接觸機(jī)器人手術(shù)的機(jī)會(huì)非常有限，因此，盡快提高外科醫(yī)生的機(jī)器人手術(shù)能力至關(guān)重要。手術(shù)模擬允許在受控和安全的環(huán)境中重復(fù)練習(xí)特定技能，許多研究人員開(kāi)發(fā)了動(dòng)物手術(shù)模擬器（濕實(shí)驗(yàn)室）[9]機(jī)器人手術(shù)訓(xùn)練盒（干實(shí)驗(yàn)室）[10]和VR培訓(xùn)課程 種目前最常用的培訓(xùn)模型，但均未得到普遍接受和廣泛應(yīng)用。因此，本系統(tǒng)評(píng)價(jià)將通過(guò)Meta分析結(jié)合培訓(xùn)評(píng)價(jià)結(jié)果，探討外科醫(yī)生使用VR模擬進(jìn)行機(jī)器人手術(shù)技能培訓(xùn)的可行性和有效性。為機(jī)器人手術(shù)技能培訓(xùn)領(lǐng)域提供理論依據(jù)及循證支持。

1 資料與方法

1.1納入標(biāo)準(zhǔn) ① 研究類型：隨機(jī)對(duì)照研究（Rando-mizedControlled Trial，RCT）； ② 研究對(duì)象：醫(yī)學(xué)生及外科醫(yī)生； ③ 干預(yù)措施：試驗(yàn)組接受VR模擬機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)，對(duì)照組接受干實(shí)驗(yàn)或濕實(shí)驗(yàn)等傳統(tǒng)培訓(xùn)方式； ④ 結(jié)局指標(biāo)中至少含有以下一項(xiàng)：機(jī)器人手術(shù)全面評(píng)價(jià)（GlobalEvaluationAssessmentRoboticSurgery，GEARS）評(píng)分、時(shí)間評(píng)分、完成任務(wù)總時(shí)間。

1.2排除標(biāo)準(zhǔn) ① 重復(fù)文獻(xiàn)； ② 干預(yù)措施或分組設(shè)計(jì)不符； ③ 結(jié)局指標(biāo)不符； ④ 文獻(xiàn)類型不符； ⑤ 非中英文文獻(xiàn)； ⑥ 無(wú)法獲取全文、數(shù)據(jù)無(wú)法提取或存在明顯錯(cuò)誤。

1.3文獻(xiàn)檢索計(jì)算機(jī)檢索PubMed、Springer、TheCochraneLibrary、Elsevier和中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫(kù)；檢索時(shí)限為2000年1月1日—2024年10月1日；語(yǔ)種為中文和英文；檢索字段為篇名和摘要。以PubMed為例，檢索式為：（“virtual reality”[AllFields]OR“virtual”[All Fields] OR“augmentedreality”[AllFields] OR“extended reality”[AllFields] OR“surgery computer assisted”[All Fields] OR“surgical simulator”[All Fields] OR“da Vinci Skill Simulator”[All Fields]）AND（“robotic surgical procedures”[AllFields]OR“robotic assisted surgery”[AllFields]）。

1.4文獻(xiàn)篩選和研究質(zhì)量控制由兩位研究者獨(dú)立篩選文獻(xiàn)，通過(guò)閱讀文獻(xiàn)題目和摘要排除不符合納入標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)。對(duì)篩選有異議的文獻(xiàn)進(jìn)行討論，如不能達(dá)成一致則與本研究通訊作者討論后決定是否納人。兩位研究者分別對(duì)符合納人標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)進(jìn)行全文閱讀，并采用Cochrane偏倚風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工具評(píng)估納人文獻(xiàn)的質(zhì)量。提取的主要一般數(shù)據(jù)包括第一作者、發(fā)表年份、樣本量、干預(yù)措施、干預(yù)時(shí)間、結(jié)局指標(biāo)和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法。結(jié)局指標(biāo)包括GEARS評(píng)分、完成時(shí)間、時(shí)間得分、專家評(píng)分、學(xué)習(xí)曲線、主觀量表評(píng)估等。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用 R e v M a n 5 . 4 軟件對(duì)提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，二分類變量采用 R R 和 9 5 % CI表示。連續(xù)型變量采用標(biāo)準(zhǔn)化均方差進(jìn)行分析， Plt;0 . 0 5 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。異質(zhì)性檢驗(yàn)采用 檢驗(yàn)，若 P ？ 0 . 1 且 ，認(rèn)為納入研究的異質(zhì)性可接受，選擇固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析；若 Plt;0 . 1 且 ，認(rèn)為納入研究的異質(zhì)性較大，選擇隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行分析，并對(duì)異質(zhì)性的來(lái)源進(jìn)行敏感性分析或亞組分析。對(duì)無(wú)法合并的研究采用描述性分析。

2 結(jié)果

2.1文獻(xiàn)篩選流程及結(jié)果初步篩選出1100篇文獻(xiàn)，最終納人10篇文獻(xiàn)[13-22]，共10項(xiàng)關(guān)于VR手術(shù)模擬器的RCT研究及273例研究對(duì)象（如圖1）。使用Cochrane偏倚風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工具對(duì)RCT研究的諸多參數(shù)進(jìn)行評(píng)估，例如隨機(jī)化方法、分配隱藏和盲法方式等[23]。納入文獻(xiàn)的質(zhì)量評(píng)定如圖2＼～3，納入文獻(xiàn)基本特征見(jiàn)表1。

2.1.1參與者及評(píng)價(jià)術(shù)式在納入的10項(xiàng)RCT研究中，研究對(duì)象有醫(yī)學(xué)生（ n = 8 9 ）、住院醫(yī)師（ n=1 5 6 ）、主治醫(yī)師（ n=2 8 ）和主任醫(yī)師（ n = 0 ）；機(jī)器人手術(shù)評(píng)價(jià)任務(wù)的考核術(shù)式有機(jī)器人手術(shù)基本操作（ n = 3 ）、泌尿外科機(jī)器人手術(shù)（ n = 4 ）、心臟外科機(jī)器人手術(shù)（ n = 2 ）和婦產(chǎn)科機(jī)器人手術(shù)（ n = 1 ），見(jiàn)表2。

2.1.2研究中使用的VR技術(shù)目前主要有5個(gè)VR模擬器用于機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)： ① Surgical EducationSimbionixProducts，Cleveland，OH，USA）。納入的RCT研究選取了不同的模擬器和模擬任務(wù)來(lái)對(duì)外科醫(yī)生進(jìn)行培訓(xùn)及考核，其中達(dá)芬奇手術(shù)模擬器的使用最多[SEP（ n = 0 ），RoSS（ n = 1 ），dV-Trainer（ n = 0 ），dVSS （ n=7 ），RobotiX（ n = 1 ）]。

2.2Meta分析結(jié)果

2.2.1 GEARS8篇文獻(xiàn)[13-15，18-22]采用GEARS[24]評(píng)估外科醫(yī)生機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)的效果，由于各研究進(jìn)行的VR培訓(xùn)課程差異性較大，異質(zhì)性顯著（ Plt;0 . 0 0 0 0 1 ， ），選擇隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行分析。結(jié)果顯示VR組的GEARS評(píng)分提高優(yōu)于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ S M D=3 . 0 7 ， 9 5 % CI：0.13＼～6.02，Z = 2 . 0 4 ， P=0 . 0 4 ），如圖4。

2.2.2任務(wù)完成時(shí)間3篇文獻(xiàn)[14，17.19]采用任務(wù)完成時(shí)間來(lái)評(píng)估外科醫(yī)生機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)效果，但是由于各研究設(shè)置的考核任務(wù)不同，任務(wù)完成時(shí)間差異較大，異質(zhì)性顯著（ ），故采用隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行分析。結(jié)果顯示VR組的任務(wù)完成時(shí)間低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ S M D=1 0 5 . 5 4 ， 9 5 % CI：19.76＼～191.32， Z = 2 . 4 1 ， P = 0 . 0 2 ），如圖5。

2.2.3時(shí)間評(píng)分3篇文獻(xiàn)[16-18]采用時(shí)間評(píng)分來(lái)評(píng)估外科醫(yī)生機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)效果，各研究間異質(zhì)性較?。? ），故采用固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析。結(jié)果顯示VR組與對(duì)照組的時(shí)間評(píng)分無(wú)顯著差異（ ， 9 5 % CI：-84.62＼～11.86， z = 1 . 4 8 ，scriptstyle P = 0 . 1 4 ），如圖6。

3 討論

機(jī)器人手術(shù)技能培訓(xùn)是外科醫(yī)生熟練操作手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行手術(shù)的必要條件[25]，技能習(xí)得是外科醫(yī)生培訓(xùn)的重要內(nèi)容，不管是基礎(chǔ)技能還是對(duì)手術(shù)整體的學(xué)習(xí)，均在很大程度上影響外科醫(yī)生的進(jìn)步成長(zhǎng)和臨床手術(shù)效果[26]。在外科手術(shù)日益微創(chuàng)化的時(shí)代，外科醫(yī)生更應(yīng)加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的學(xué)習(xí)以行真正對(duì)患者有利的微創(chuàng)外科手術(shù)治療[27]。

目前VR模擬培訓(xùn)主要以達(dá)芬奇基礎(chǔ)手術(shù)技能培訓(xùn)為主[28]，如鏡頭操控、第四臂掌握、手臂靈活度等。隨著以RoSS為代表的基于特定術(shù)式培訓(xùn)設(shè)計(jì)的模擬器上市，機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)能夠在更加貼近手術(shù)場(chǎng)景的虛擬環(huán)境中進(jìn)行。盡管VR模擬培訓(xùn)在機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)的應(yīng)用中尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同研究的干預(yù)方式不同，但與傳統(tǒng)培訓(xùn)相比VR培訓(xùn)在提高外科醫(yī)生興趣、減少培訓(xùn)成本、增加可重復(fù)訓(xùn)練次數(shù)等方面具有較大優(yōu)勢(shì)[29-30]。本研究結(jié)果顯示，與不接受訓(xùn)練的對(duì)照組相比，VR培訓(xùn)組的GEARS評(píng)分提高且任務(wù)完成時(shí)間縮短，機(jī)器人手術(shù)技能獲得了提升，可為機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)提供參考依據(jù)，但與傳統(tǒng)培訓(xùn)方法相比VR培訓(xùn)尚缺乏足夠的研究數(shù)據(jù)證明其優(yōu)越性。

本次系統(tǒng)評(píng)價(jià)仍存在一些局限性。本研究共納入10篇文獻(xiàn)，研究中評(píng)價(jià)機(jī)器人手術(shù)技能的結(jié)局指標(biāo)不盡相同且納入指標(biāo)較少，因此受樣本量限制可能導(dǎo)致結(jié)果偏差，未來(lái)的研究可針對(duì)更多指標(biāo)進(jìn)行分析。各研究中外科醫(yī)生培訓(xùn)時(shí)間長(zhǎng)短差異較大，可能是部分結(jié)果異質(zhì)性的來(lái)源，未來(lái)的研究可對(duì)不同年資或?qū)I(yè)的外科醫(yī)生使用VR的應(yīng)用效果進(jìn)行比較，明確對(duì)機(jī)器人手術(shù)技術(shù)習(xí)得獲益最大的具體培訓(xùn)時(shí)長(zhǎng)。使用VR模擬器進(jìn)行機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)的研究仍存在樣本量小、結(jié)局指標(biāo)存在一定主觀性等問(wèn)題，因此未來(lái)還需要更多高質(zhì)量的研究并進(jìn)一步完善干預(yù)方案、培訓(xùn)時(shí)間及評(píng)價(jià)手段等提供更加可靠的依據(jù)。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：梁渝靖負(fù)責(zé)擬定寫(xiě)作思路，撰寫(xiě)文章并最后定稿；李陽(yáng)輝負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)分析；邢文惠負(fù)責(zé)協(xié)助設(shè)計(jì)論文框架，查閱相關(guān)文獻(xiàn)；王嶸負(fù)責(zé)論文修改。

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收稿日期：2024-11-25編輯：魏新珂