虛擬仿真技術(shù)在胰腺外科教學(xué)中的應(yīng)用

吳春麗 孫文娟 馬清涌 馬振華

引言

最近十年，胰腺外科領(lǐng)域在基礎(chǔ)理論和相關(guān)技術(shù)支持下，手術(shù)治療策略和方法處在持續(xù)發(fā)展的階段。從現(xiàn)在來(lái)看，未來(lái)十年胰腺外科手術(shù)將繼續(xù)迅猛發(fā)展，微創(chuàng)技術(shù)下胰十二指腸切除術(shù)、胰體尾切除術(shù)和胰腺中斷切除術(shù)會(huì)在區(qū)域醫(yī)學(xué)中心作為常規(guī)手術(shù)開展，同時(shí)，圍手術(shù)期并發(fā)癥也會(huì)得到有效的控制。與胰腺外科發(fā)展相適應(yīng)的臨床教學(xué)工作應(yīng)該根據(jù)根據(jù)目前形勢(shì)作出一些相應(yīng)轉(zhuǎn)變，以適應(yīng)學(xué)科發(fā)展的要求。根據(jù)教學(xué)大綱的要求，規(guī)培學(xué)員在原有的強(qiáng)調(diào)掌握急性胰腺炎診治原則、方法的基礎(chǔ)上，盡快適應(yīng)微創(chuàng)技術(shù)在專業(yè)內(nèi)日益重要的趨勢(shì)，分層推進(jìn)學(xué)員了解、熟悉視頻引導(dǎo)腹膜后入路腔鏡下壞死組織清除、微創(chuàng)技術(shù)下胰體尾切除和胰十二指腸切除術(shù)等手術(shù)操作。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，隨著專業(yè)內(nèi)容的不斷拓展，為切實(shí)提高效率、降低培訓(xùn)成本和醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)，管理者應(yīng)該運(yùn)用創(chuàng)新思維，充分運(yùn)用信息時(shí)代科技發(fā)展的成果，不斷改革培訓(xùn)手段、方法，以期在有限的培訓(xùn)時(shí)間內(nèi)，切實(shí)完成學(xué)員的培訓(xùn)內(nèi)容。目前有資質(zhì)進(jìn)行規(guī)培教育的外科基地，大多配備有虛擬仿真的教學(xué)設(shè)備，并且有一定的相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以前常規(guī)開展過(guò)腹腔鏡膽囊切除、腹腔鏡闌尾切除等手術(shù)訓(xùn)練，對(duì)外科醫(yī)師的成長(zhǎng)起到了很好的促進(jìn)作用。

一、虛擬仿真技術(shù)的概念

虛擬仿真技術(shù)（VR）技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)生成一種交互式的三維動(dòng)態(tài)視景，通過(guò)仿真系統(tǒng)使用戶沉浸到虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。隨著信息時(shí)代知識(shí)和工具的不斷發(fā)展進(jìn)步，在傳統(tǒng)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，充分運(yùn)用VR工具軟件，將會(huì)使我們的教學(xué)資源日益豐富，促進(jìn)學(xué)員快速、有效形成相應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)、掌握解剖學(xué)知識(shí)、認(rèn)識(shí)和理解手術(shù)步驟、并且完成相應(yīng)過(guò)程的訓(xùn)練。掌握一定VR技術(shù)的學(xué)員在外科學(xué)習(xí)過(guò)程中，能夠快速理解、掌握和應(yīng)用相應(yīng)技術(shù)，促進(jìn)專業(yè)能力的提高。例如：在教學(xué)中，我們通過(guò)將真實(shí)患者的 CT、MRI等影像學(xué)資料進(jìn)行融合，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)軟件處理，重建出相應(yīng)的虛擬3D模型，利用此模型進(jìn)行教學(xué)。發(fā)現(xiàn)通過(guò)學(xué)員的反復(fù)訓(xùn)練，其能夠快速、有效的掌握相應(yīng)疾病的解剖學(xué)知識(shí)、獨(dú)立

提出相應(yīng)手術(shù)方式和路徑，并且預(yù)先演練和理解手術(shù)操作步驟?？傊?，通過(guò)VR技術(shù)與外科學(xué)習(xí)過(guò)程的融合，幫助學(xué)員有效理解和記憶疾病診斷、手術(shù)相關(guān)的知識(shí)要點(diǎn)。VR技術(shù)與外科手術(shù)的融合，進(jìn)行臨床醫(yī)生的培訓(xùn)，國(guó)外已經(jīng)許多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。加州大學(xué)洛杉磯分校應(yīng)用VR技術(shù)進(jìn)行骨科臨床教學(xué)，通過(guò)與傳統(tǒng)教學(xué)方式的對(duì)比，對(duì)學(xué)員在時(shí)間、處理能力、器械了解程度、操作流程掌握和預(yù)先設(shè)計(jì)能力、手術(shù)過(guò)程理解等多個(gè)緯度進(jìn)行測(cè)評(píng)，VR組對(duì)手術(shù)的掌握水平整體高于傳統(tǒng)教學(xué)組。

二、胰腺外科的特點(diǎn)

胰腺外科是肝膽胰外科下屬的一門分支學(xué)科，具有病情復(fù)雜、手術(shù)難度大、術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率高等特點(diǎn)。例如：常見疾病胰腺癌來(lái)說(shuō)，取得根治性切除使患者獲得長(zhǎng)期生存的根本性條件。但長(zhǎng)期以來(lái)，確診患者獲得根治性切除機(jī)會(huì)在20%左右，圍手術(shù)期并發(fā)癥發(fā)生率54.4%，死亡率3.8%。因此，要求?？漆t(yī)生具有完備的臨床綜合知識(shí)和能力：①針對(duì)患者在手術(shù)前應(yīng)當(dāng)能夠很好的應(yīng)用包括影像學(xué)檢查在內(nèi)的多種手段，取得腫瘤的定性和定位診斷，判定腫瘤性質(zhì)以及可切除性;②胰頭周圍解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、手術(shù)范圍大、切除涉及臟器多，因此在手術(shù)過(guò)程中能夠精細(xì)、準(zhǔn)確辨識(shí)組織相應(yīng)解剖關(guān)系、判定腫瘤可切除性;③胰十二指腸手術(shù)圍手術(shù)期管理面臨胰瘺、膽瘺、腹腔出血、胃排空障礙等諸多問(wèn)題，臨床醫(yī)師應(yīng)當(dāng)具病理生理、影像學(xué)和內(nèi)科學(xué)等綜合知識(shí)能力，以完成患者的順利恢復(fù)。④作為提高患者愈后的重要環(huán)節(jié)，胰腺外科醫(yī)師必須具備相應(yīng)的腫瘤內(nèi)科基本理論知識(shí)，對(duì)患者術(shù)后治療進(jìn)行指導(dǎo);⑤隨著腔鏡技術(shù)的逐步推廣，微創(chuàng)技術(shù)下胰十二指腸切除術(shù)在胰腺外科中心已經(jīng)作為常規(guī)手術(shù)開展，要求胰腺外科醫(yī)師手術(shù)操作達(dá)到極致水平。

胰腺外科專業(yè)教學(xué)順應(yīng)上述學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)，具有以下特點(diǎn)：①需要大量的理論知識(shí)：專業(yè)名詞多，專業(yè)術(shù)語(yǔ)多，知識(shí)點(diǎn)零散。尤其近年來(lái)在慢性胰腺炎、胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤等疾病認(rèn)識(shí)快速更新;②需要完備的實(shí)踐能力：以手術(shù)治療為核心的胰腺外科由于手術(shù)復(fù)雜，手術(shù)后并發(fā)癥多等特點(diǎn)，要求醫(yī)師有很好的臨床實(shí)踐和適應(yīng)能力。既能夠作出判斷，順利切除病變，又能夠完成包括血管在內(nèi)的各種重建。在規(guī)范化診斷和治療的要求下，治療方案不因醫(yī)師的差別而不同，這就要求臨床醫(yī)師在實(shí)踐中體會(huì);③培訓(xùn)周期長(zhǎng)：胰腺外科醫(yī)師的培訓(xùn)周期在普通外科中是最長(zhǎng)的。這與疾病診治難度、診治過(guò)程的復(fù)雜性密不可分。在實(shí)踐教學(xué)中，要求學(xué)員對(duì)相關(guān)理論、操作掌握的熟練程度和范圍區(qū)別于其他外科學(xué)科。

三、目前教學(xué)現(xiàn)狀

1.教學(xué)管理、師資隊(duì)伍培訓(xùn)需要加強(qiáng)：現(xiàn)階段，多數(shù)醫(yī)院胰腺外科建立時(shí)間在十年以內(nèi)。教學(xué)方面，短時(shí)間內(nèi)還沒(méi)有形成完備的教學(xué)管理體系;雖然師資水平起點(diǎn)較高，但是缺乏相應(yīng)?？茖?shí)踐，對(duì)內(nèi)在教學(xué)規(guī)律缺乏認(rèn)識(shí);

2.教學(xué)觀念及方法落后：胰腺外科是一門實(shí)踐性及應(yīng)用性極強(qiáng)的學(xué)科。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師多以自已為課堂的主體，多數(shù)時(shí)間進(jìn)行講解基本理論知識(shí)，相對(duì)弱化了學(xué)員獨(dú)立思考、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，規(guī)培周期內(nèi)多數(shù)學(xué)員不具備與臨床工作要求相適應(yīng)的實(shí)踐能力;

3.實(shí)踐教學(xué)手段和內(nèi)容相對(duì)缺乏：胰腺?？茖?duì)于學(xué)員的動(dòng)手專業(yè)操作能力的要求很高，需要學(xué)員對(duì)于相關(guān)操作技能進(jìn)行反復(fù)練習(xí)，并且在最終的臨床工作中熟練應(yīng)用。但由于目前多數(shù)醫(yī)院所面臨的問(wèn)題是：前期提供的訓(xùn)練器材以及操作空間、機(jī)會(huì)均相對(duì)有限，后期臨床學(xué)員/病員配比無(wú)法滿足臨床帶教需求，加之由于手術(shù)的高風(fēng)險(xiǎn)性和高并發(fā)癥發(fā)生率，帶教教師對(duì)學(xué)員操作帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)有一定的心理障礙。最終很大程度上弱化了對(duì)學(xué)員手操作能力的要求，使得學(xué)員實(shí)踐能力培養(yǎng)與臨床需求之間存在較大差異。

四、VR技術(shù)與胰腺外科臨床教學(xué)的融合

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，信息技術(shù)對(duì)于社會(huì)發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。胰腺外科領(lǐng)域內(nèi)部對(duì)于教學(xué)方法的改革也一直沒(méi)有間斷。多數(shù)規(guī)培基地已經(jīng)建立起不同規(guī)模的虛擬仿真教學(xué)試驗(yàn)平臺(tái)并得到應(yīng)用?？梢哉f(shuō)，在胰腺外科專業(yè)實(shí)踐性極強(qiáng)的背景下，合理充分運(yùn)用VR技術(shù)，是有效提高實(shí)踐能力、減少醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)、解決醫(yī)療資源與教學(xué)任務(wù)配置錯(cuò)位等諸多矛盾的有效手段。相比傳統(tǒng)臨床教學(xué)手段，VR能夠解決理論課堂的固有的局限性問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)員主動(dòng)解放雙手，深入思考問(wèn)題，最大程度促進(jìn)理論知識(shí)、臨床思辯能力提高基礎(chǔ)上的實(shí)踐教學(xué)水平提高。

1.創(chuàng)新教學(xué)方法、整合教學(xué)資源、拓展教師思路、提高學(xué)員學(xué)習(xí)興趣：現(xiàn)有教學(xué)中充分挖掘了各種信息手段對(duì)于理論教學(xué)的促進(jìn)作用，以期取得很好的課堂效果。對(duì)于初次接觸胰腺外科的學(xué)員，合理的方法將他們引入專業(yè)學(xué)習(xí)，對(duì)于其后教學(xué)進(jìn)度的按計(jì)劃推進(jìn)具有現(xiàn)實(shí)意義。VR技術(shù)的應(yīng)用可以使學(xué)員通過(guò)視、觸、聽直接與虛擬教學(xué)課堂的事物進(jìn)行雙向互動(dòng)，通過(guò)交互式應(yīng)用多角度獲得?？评碚撝R(shí)，并且初步認(rèn)識(shí)相應(yīng)的臨床技能。例如，通過(guò)VR技術(shù)構(gòu)建—個(gè)虛擬胰腺解剖結(jié)構(gòu)，學(xué)員可以學(xué)習(xí)胰腺的組成和功能，掌握胰腺和周圍組織血管之間的關(guān)系，理解海德堡三角形的構(gòu)成，為下一步理解和設(shè)計(jì)手術(shù)治療方案打下基礎(chǔ)。相對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)，使學(xué)員沉浸在虛擬環(huán)境中形象的觀察，極大地提高學(xué)習(xí)效果;

2.由簡(jiǎn)入繁，提高學(xué)員實(shí)踐能力：學(xué)員進(jìn)入臨床工作，對(duì)于基本技能、基本操作的熟練掌握是面臨的主要問(wèn)題之一。虛擬仿真技能平臺(tái)所具備的內(nèi)窺鏡虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)、消化道內(nèi)鏡手術(shù)模塊、腹腔鏡虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)、血管介入手術(shù)模擬器等設(shè)備能夠完成胰腺疾病診治流程所需要的ECRCP操作、十二指腸乳頭活檢、膽道支架植入、膽腸吻合手術(shù)操作、胰十二指腸手術(shù)操作、手術(shù)后出血介入治療等真實(shí)環(huán)境中診療過(guò)程中出現(xiàn)的臨床情況。通過(guò)虛擬教學(xué)系統(tǒng)，把相應(yīng)的受訓(xùn)學(xué)員培養(yǎng)成為合格的臨床診治過(guò)程執(zhí)行者。

3.培養(yǎng)學(xué)員臨床思維能力：虛擬環(huán)境中建立手術(shù)場(chǎng)景，通過(guò)學(xué)員的手術(shù)操作系統(tǒng)作出相應(yīng)的反饋，盡可能還原真實(shí)臨床過(guò)程，使學(xué)員感受到自己在醫(yī)療操作過(guò)程中的各種信息和可能性，同時(shí)合理結(jié)合其他的教學(xué)手段，如病例教學(xué)或PBL教學(xué)，通過(guò)分組討論，從不同角度推演臨床真實(shí)情況下診斷、手術(shù)、術(shù)后并發(fā)癥處理的各種情況和可能的結(jié)果。從而達(dá)到規(guī)范化訓(xùn)練學(xué)員臨床思維的作用。

目前，外科系統(tǒng)的住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)工作已經(jīng)在國(guó)內(nèi)400余家醫(yī)院常規(guī)開展。在日常教學(xué)活動(dòng)基礎(chǔ)上，合理運(yùn)用VR技術(shù)，在虛擬條件下再現(xiàn)真實(shí)的疾病臨床診斷思路及過(guò)程，并做好記錄工作，充分訓(xùn)練以手術(shù)為核心的等多項(xiàng)技能，并且通過(guò)教師的多維度解析，引導(dǎo)學(xué)員理解大綱要求知識(shí)點(diǎn)、掌握實(shí)踐技能、培養(yǎng)符合臨床要求的思維的思路和方法。從而從教學(xué)的角度服務(wù)臨床，促進(jìn)?？迫瞬抨?duì)伍建設(shè)，提升胰腺外科的整體水平。

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通訊作者

馬振華，男，博士，副主任醫(yī)師，研究方向：胰腺外科;臨床醫(yī)學(xué)教育。