3D腹腔鏡手術(shù)視頻在臨床教學(xué)中的應(yīng)用探索

杜記濤 萬相斌 張輝亮 曹建 趙穩(wěn) 李智

在醫(yī)學(xué)專業(yè)教學(xué)中，傳統(tǒng)臨床教學(xué)培訓(xùn)是在課本學(xué)習(xí)及課堂講解的基礎(chǔ)上完成的，傳統(tǒng)的教學(xué)是平面的和間接的，利用空間想象才能理解和學(xué)習(xí)，近年來迅速發(fā)展的腹腔鏡技術(shù)及錄像系統(tǒng)使得活體解剖及直播手術(shù)過程在課堂教學(xué)成為可能，使教學(xué)更加鮮活和貼近實(shí)際，加快學(xué)生學(xué)習(xí)和理解，有望縮短從課程到臨床的學(xué)習(xí)曲線。同時(shí)腹腔鏡下微創(chuàng)手術(shù)在臨床應(yīng)用越來越廣泛，甚至成為許多疾病的標(biāo)準(zhǔn)治療手段，腹腔鏡技能培訓(xùn)不但能掌握腹腔鏡技術(shù)，也是臨床知識教學(xué)的良好工具。然而常規(guī)腹腔鏡培訓(xùn)多在2D視角腹腔鏡下完成，缺少三維空間及縱深感，在初期學(xué)習(xí)困，難以掌握。隨著腹腔鏡技術(shù)進(jìn)步，3D腹腔鏡已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床，3D腹腔鏡還原了真實(shí)視覺中的三維立體視野，還原自然立體視覺和深度感知，提供深度指示和精確的空間定位，加速了腹腔鏡下學(xué)習(xí)的過程，使初學(xué)者學(xué)習(xí)曲線縮短。優(yōu)秀3D腹腔鏡手術(shù)視頻，不僅能完美呈現(xiàn)活體解剖，且能顯示各組織臟器毗鄰及前后左右的空間關(guān)系，立體呈現(xiàn)解剖結(jié)構(gòu)，其錄像也是理解及學(xué)習(xí)解剖及手術(shù)的很好工具。將3D腹腔鏡手術(shù)視頻應(yīng)用于臨床教學(xué)培訓(xùn)，有可能進(jìn)一步降低學(xué)習(xí)難度，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，理解手術(shù)及解剖，同時(shí)縮短腹腔鏡學(xué)習(xí)曲線，為后續(xù)工作打下基礎(chǔ)。將3D腹腔鏡手術(shù)視頻培訓(xùn)應(yīng)用在鄭州大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院臨床教學(xué)中，并評估培訓(xùn)效果，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行探索如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2020年10—12月，隨機(jī)抽取在河南省腫瘤醫(yī)院實(shí)習(xí)住培醫(yī)學(xué)生48名，男生20名，女生28名，所有人培訓(xùn)前均未接觸過腹腔鏡技術(shù)培訓(xùn)。將48名醫(yī)學(xué)生數(shù)字法隨機(jī)分為2組，分別為觀察組和對照組，觀察組24名，男8名，女16名，年齡23～25歲，平均（23.3±1.0）歲，對照組24名，男12名，女12名，年齡22～25歲，平均（23.1±1.1）歲，兩組住培實(shí)習(xí)生一般資料差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），可對比。

1.2 方法

1.2.1 腹腔鏡基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)

通過講課形式講解腹腔鏡手術(shù)發(fā)展歷史，了解腹腔鏡手術(shù)基本原理，腹腔鏡機(jī)器各部分組成及使用注意事項(xiàng)，腹腔鏡操作器械的功能和用途，腹腔鏡手術(shù)適應(yīng)證及禁忌癥，手術(shù)注意事項(xiàng)等。樹立微創(chuàng)意識，培養(yǎng)微創(chuàng)觀念，為后續(xù)腹腔鏡培訓(xùn)打基礎(chǔ)。

1.2.2 手術(shù)視頻學(xué)習(xí)

觀察組利用3D腹腔鏡下全胃切除聯(lián)合D2淋巴結(jié)清掃手術(shù)視頻進(jìn)行培訓(xùn)，講解胃周解剖及手術(shù)流程及注意事項(xiàng)。對照組利用同一臺手術(shù)錄像的2D腹腔鏡視頻進(jìn)行培訓(xùn)，并分別進(jìn)行隨堂測試，考查對胃周血管、神經(jīng)及毗鄰解剖，手術(shù)流程及手術(shù)注意事項(xiàng)的學(xué)習(xí)和理解，并統(tǒng)計(jì)分?jǐn)?shù)，滿分100分，對比兩組學(xué)生成績。

1.2.3 腹腔鏡模擬器培訓(xùn)

使用2D腹腔鏡模擬器培訓(xùn)鏡下基本操作，培養(yǎng)腹腔鏡下空間感，練習(xí)鏡下持物傳遞，剪切配合，縫合打結(jié)。觀察組和對照組均完成下列培訓(xùn)，并進(jìn)行考核，并統(tǒng)計(jì)考核成績。（1）傳遞豆子：用抓鉗從起始容器中抓取一個(gè)豆子，離開該容器后與彎鉗進(jìn)行傳遞，然后放入目標(biāo)容器，共有效抓取并傳遞豆子10粒，在抓取或傳遞過程中黃豆掉落則需重新抓取，練習(xí)2課時(shí)后進(jìn)行考核，統(tǒng)計(jì)完成操作時(shí)間。（2）剪圓圈：將畫有圓圈的橡膠皮，一只手負(fù)責(zé)提拉，顯露剪切位置，一只手進(jìn)行剪切操作，按照標(biāo)示線完整剪下圓圈，練習(xí)2課時(shí)后進(jìn)行考核，統(tǒng)計(jì)完成操作時(shí)間。（3）縫合打結(jié)：在硅膠制作的模擬皮指定位置縫合，進(jìn)針和出針部位均在模擬皮指定位置上，并進(jìn)行打結(jié)，每結(jié)要求打一個(gè)外科結(jié)和一個(gè)反向單結(jié)、一個(gè)正向單結(jié)，整個(gè)過程包括縫針抓持、調(diào)針、縫合、打結(jié)、剪線，練習(xí)2課時(shí)后進(jìn)行考核，統(tǒng)計(jì)完成操作時(shí)間。

1.3 觀察指標(biāo)

統(tǒng)計(jì)觀察組和對照組視頻學(xué)習(xí)后的考試成績，腹腔鏡培訓(xùn)后各個(gè)操作完成時(shí)間。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)數(shù)資料用n（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)；計(jì)量資料用（±s）表示，采用t檢驗(yàn)，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

經(jīng)過腹腔鏡手術(shù)視頻學(xué)習(xí)，觀察組和對照組隨堂測試平均分差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。經(jīng)過腹腔鏡培訓(xùn)后測試成績，觀察組和對照組在傳遞豆子項(xiàng)目、剪圓圈項(xiàng)目、縫合打結(jié)項(xiàng)目平均時(shí)間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表1。

表1 觀察組和對照組隨堂測試成績，傳遞豆子，剪圓圈及縫合打結(jié)成績對比（±s）

表1 觀察組和對照組隨堂測試成績，傳遞豆子，剪圓圈及縫合打結(jié)成績對比（±s）

測試項(xiàng)目 隨堂測驗(yàn)（分） 傳遞豆子（s） 剪圓圈（s） 縫合打結(jié)（s）觀察組（n=24） 88.00±5.53 60.14±11.56 94.28±20.08 90.00±19.79對照組（n=24） 80.57±5.06 80.71±14.31 105.71±15.92 102.28±13.54 t值 2.674 5.478 2.185 2.510 P值 0.001 0.001 0.034 0.016

3 討論

傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)知識教育，仍是以課本學(xué)習(xí)和課堂教育為主，而在實(shí)際臨床手術(shù)過程中，手術(shù)是立體的、連續(xù)的，活體解剖與課本及尸體解剖也是有差異的。雖然近年來教學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，教學(xué)方法改進(jìn)，但醫(yī)學(xué)生距離具體的臨床實(shí)踐之間仍有很遠(yuǎn)的距離，從課堂到臨床實(shí)踐，從標(biāo)本解剖到活體解剖仍需跨越很長的學(xué)習(xí)曲線，一方面真實(shí)活體解剖與尸體解剖差異明顯，導(dǎo)致學(xué)生從學(xué)校到醫(yī)院需要明顯的適應(yīng)過程，同時(shí)空有知識理論學(xué)習(xí)，卻缺乏實(shí)際動手能力。

微創(chuàng)外科技術(shù)、器官移植和基因與生物醫(yī)學(xué)工程是21世紀(jì)醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)的方向。自1987年報(bào)道第一例腹腔鏡膽囊切除術(shù)以來[1]，經(jīng)過近30余年的迅速發(fā)展，以腹腔鏡技術(shù)為代表的微創(chuàng)外科技術(shù)因其創(chuàng)傷小，恢復(fù)快，痛苦少，美容效果好，治療效果優(yōu)于或不劣于傳統(tǒng)開腹手術(shù)，腹腔鏡目前被認(rèn)為是一系列外科治療的金標(biāo)準(zhǔn)方法，在普通外科、婦科、胸外科及泌尿外科等多個(gè)學(xué)科的運(yùn)用上發(fā)展迅速，在我國已經(jīng)廣泛推廣和普及，國內(nèi)許多縣級基層醫(yī)院也都已開展腹腔鏡手術(shù)治療。雖然這些微創(chuàng)手術(shù)在患者康復(fù)方面具有顯著優(yōu)勢，但腹腔鏡手術(shù)存在缺陷[2]：術(shù)者手眼分離，缺少觸覺，通過二維顯示器手術(shù)，缺乏3D立體空間感覺，因此腹腔鏡手術(shù)難度高，學(xué)習(xí)曲線長，開展初期腹腔鏡相關(guān)并發(fā)癥多，它們需要復(fù)雜的手術(shù)技能，新手很難學(xué)習(xí)，而且極易出錯(cuò)。因此醫(yī)學(xué)生掌握腹腔鏡技能，縮短學(xué)習(xí)曲線，減少醫(yī)源性損傷成為迫切需要。

同時(shí)由于腹腔鏡技術(shù)有高清錄像留存，相較于之前開腹手術(shù)，手術(shù)錄像獲取更加便利，圖像更加清晰，有成為完美教學(xué)材料的潛力。近年來迅速發(fā)展的腹腔鏡技術(shù)及錄像系統(tǒng)使得活體解剖及直播手術(shù)過程在課堂教學(xué)成為可能，使教學(xué)更加鮮活和貼近實(shí)際，加快學(xué)生學(xué)習(xí)和理解，不但可能是書本及課堂教育的延伸，也是縮短從校園到醫(yī)院，從理論走向?qū)嶋H距離的有效方法。同時(shí)在這個(gè)過程中，不但鞏固和進(jìn)一步理解理論教學(xué)成果，同時(shí)能完成腹腔鏡的基礎(chǔ)技能培訓(xùn)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)提供支持。

我國醫(yī)生以前由于缺乏腹腔鏡教學(xué)培訓(xùn)，腹腔鏡手術(shù)技能多是通過臨床觀摩和實(shí)際手術(shù)操作學(xué)習(xí)，在開展初期容易出現(xiàn)手術(shù)并發(fā)癥，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)高，研究表明，80%的主要腹腔鏡并發(fā)癥發(fā)生在外科醫(yī)生職業(yè)生涯的早期（通常在前100個(gè)病例中），并可能導(dǎo)致災(zāi)難性的患者結(jié)局，包括永久性損傷或死亡[3]。隨著與國外接軌，我國也越來越重視腹腔鏡技能培訓(xùn)，以縮短學(xué)習(xí)曲線，減少初期腹腔鏡手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥，系統(tǒng)性腹腔鏡培訓(xùn)方式可改善醫(yī)師培訓(xùn)現(xiàn)狀，提升其操作能力，具有重要意義[4]。但常規(guī)腹腔鏡技能培訓(xùn)受限于二維圖像，缺少3維空間及縱深感，空間定位和辨認(rèn)結(jié)構(gòu)不足，接觸腹腔鏡初期仍較為困難，造成接受困難，培訓(xùn)所需時(shí)間長，隨著3維成像技術(shù)越來越成熟，3D腹腔鏡應(yīng)用越來越多，3D腹腔鏡還原了真實(shí)視覺中的三維立體視野，還原自然立體視覺和深度感知，提供深度指示和精確的空間定位，大量的臨床和基礎(chǔ)研究結(jié)果顯示3D腹腔鏡手術(shù)具有重要的研究價(jià)值、良好的應(yīng)用前景和廣闊的發(fā)展空間[5]。在腹腔鏡技能培訓(xùn)中利用3D腹腔鏡進(jìn)行技能培訓(xùn)[6]，以降低腹腔鏡學(xué)習(xí)初期難度，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣[7]，縮短學(xué)習(xí)曲線，加速訓(xùn)練[8]，更加節(jié)省時(shí)間[9]，提高培訓(xùn)效果，值得探討。

優(yōu)秀3D腹腔鏡手術(shù)視頻，不僅能完美呈現(xiàn)活體解剖，且能顯示各組織臟器毗鄰及前后左右的空間關(guān)系，立體呈現(xiàn)解剖結(jié)構(gòu)，不但成為手術(shù)的工具，而且其錄像也是理解及學(xué)習(xí)解剖及手術(shù)的很好工具[10]。3D腹腔鏡下活體解剖不僅生動直接，也貼近臨床實(shí)際，使實(shí)習(xí)生、住培生在學(xué)習(xí)解剖學(xué)的過程中能更快、更形象、更生動的學(xué)習(xí)理解解剖知識、手術(shù)流程、手術(shù)技巧，為后續(xù)的醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)、臨床工作及手術(shù)操作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。Sorensen等[11]完成的系統(tǒng)評價(jià)，包含了31個(gè)隨機(jī)對照研究，將傳統(tǒng)的2D顯示腹腔鏡手術(shù)與3D顯示腹腔鏡手術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行了比較，這些研究大多數(shù)都表明3D系統(tǒng)優(yōu)于2D系統(tǒng)，具有更快的任務(wù)完成時(shí)間和更少的錯(cuò)誤。隨著3D環(huán)境下操作變得更加容易，這項(xiàng)新技術(shù)還為培訓(xùn)新手用戶進(jìn)行腹腔鏡手術(shù)開辟了新的視野。觀察組利用3D腹腔鏡下全胃切除聯(lián)合D2淋巴結(jié)清掃手術(shù)視頻進(jìn)行培訓(xùn)，講解胃周解剖及手術(shù)流程及注意事項(xiàng)，同時(shí)對照組利用同一臺手術(shù)錄像的2D腹腔鏡視頻進(jìn)行培訓(xùn)作，隨堂測驗(yàn)顯示學(xué)生對解剖及手術(shù)的掌握成績更優(yōu)。觀察組由于對照組，提示3D腹腔鏡組能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高注意力，提高學(xué)習(xí)成績。

國外有研究顯示：3D環(huán)境有助于縮短初學(xué)者的腹腔鏡基本技能的培訓(xùn)時(shí)間[12-13]，3D腹腔鏡組培訓(xùn)成績優(yōu)異[14]，提高了腹腔鏡的熟練度[15]。但是在3D環(huán)境中受過訓(xùn)練的新手未能將其技能優(yōu)勢轉(zhuǎn)移到2D環(huán)境中。當(dāng)新手使用3D觀看模式而不是2D顯示或觀看模式時(shí)，可以在模擬腹腔鏡任務(wù)的訓(xùn)練過程中獲得更好的表現(xiàn)（即更快的完成時(shí)間和更少的錯(cuò)誤）。然而，幾項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，與3D培訓(xùn)相關(guān)的高級技能獲取并未反映在2D測試期間的后續(xù)表現(xiàn)中，此外，當(dāng)隨后在3D中進(jìn)行測試時(shí)，在2D中訓(xùn)練的人表現(xiàn)更出色。這些結(jié)果被解釋為從3D到2D的無效技能轉(zhuǎn)移，以及從2D到3D的有效或增加的技能轉(zhuǎn)移。這可能是因?yàn)?D訓(xùn)練迫使受訓(xùn)者注意并依賴次級深度線索（例如陰影、物體遮擋、圖像大小和運(yùn)動變化），以克服2D顯示的感知約束（例如，正常視覺依賴的會聚和立體視的缺失）。因此，盡管與2D相關(guān)聯(lián)的額外困難導(dǎo)致訓(xùn)練時(shí)間增加，但由于受訓(xùn)者能夠使用主要和次要深度線索，3D中的后續(xù)性能得到了增強(qiáng)。類似地，也可以認(rèn)為，由于主要深度線索的可用性，在3D中訓(xùn)練的人可能不會學(xué)習(xí)利用次要深度線索，并且隨后在主要深度線索不再可用時(shí)，在2D中執(zhí)行任務(wù)會遇到更大的困難。

但是最近一些研究發(fā)現(xiàn)了關(guān)于技能轉(zhuǎn)移的相反結(jié)果（即，從3D轉(zhuǎn)移到2D似乎會提高績效，而從2D轉(zhuǎn)移到3D似乎會降低績效[16-19]。2021年最新一項(xiàng)研究采用受試者之間的平衡設(shè)計(jì)[20]。每個(gè)參與者被隨機(jī)分配到四組中的一組，包括兩個(gè)轉(zhuǎn)移組（在一種觀看模式下訓(xùn)練，在另一種模式下測試：2D→3D和3D→2D組）和兩個(gè)對照組（在一種觀看模式下訓(xùn)練和測試：2D→2D和3D→3D組）。參與者完成了六項(xiàng)腹腔鏡培訓(xùn)任務(wù)的基于能力的培訓(xùn)。測試包括在測試條件下進(jìn)一步重復(fù)兩次所有任務(wù)。目標(biāo)績效指標(biāo)包括達(dá)到熟練水平的總重復(fù)次數(shù)和總績效分?jǐn)?shù)（即時(shí)間 + 所有重復(fù)的錯(cuò)誤懲罰）。結(jié)果3D訓(xùn)練組表現(xiàn)出了優(yōu)異的訓(xùn)練性能（即更少的時(shí)間）+錯(cuò)誤），并且比在2D中訓(xùn)練的組需要更少的重復(fù)才能達(dá)到熟練程度。與2D測試組相比，3D測試組的測試性能也優(yōu)于2D測試組。然而，訓(xùn)練模式在2D測試組之間（即2D→2D與3D→2D）及在3D中測試的組之間（即3D→3D與2D→3D）均沒有產(chǎn)生顯著的測試差異，提示了3D腹腔鏡訓(xùn)練及培訓(xùn)的價(jià)值。

此研究與以往研究相似，提示利用3D腹腔鏡視頻進(jìn)行培訓(xùn)，在3D環(huán)境下學(xué)習(xí)一段時(shí)間后，2組學(xué)生再返回2D腹腔鏡培訓(xùn)箱下操作，在傳遞豆子項(xiàng)目、剪圓圈項(xiàng)目及縫合打結(jié)項(xiàng)目，觀察組成績?nèi)詢?yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，研究提示3D腹腔鏡培訓(xùn)能降低初學(xué)者門檻，縮短學(xué)習(xí)曲線，且能成績在2D腹腔鏡下簡易操作項(xiàng)目得到延續(xù)。

同時(shí)研究顯示，使用3D腹腔鏡視頻培訓(xùn)，使許多課本上及解剖圖上晦澀難懂的描述直接呈現(xiàn)給同學(xué)，且容易建立空間概念及縱深感，激發(fā)同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣及注意力，使學(xué)習(xí)成績提高，對相關(guān)解剖知識的掌握更好，另外對活體實(shí)際解剖的理解，可能縮短以后到臨床實(shí)際工作的學(xué)習(xí)曲線。

研究腹腔鏡模擬培訓(xùn)體系仍有許多不足之處，教學(xué)中心僅能提供3D設(shè)備進(jìn)行3D視頻教學(xué)，缺乏3D腹腔鏡模擬箱，后續(xù)培訓(xùn)略顯不足，另外本研究參與人數(shù)較少，仍需大樣本研究繼續(xù)證實(shí)3D腹腔鏡在臨床培訓(xùn)中的價(jià)值。另外在現(xiàn)實(shí)工作中，由于3D腹腔鏡價(jià)格昂貴，在基層醫(yī)院更加普及的是2D腹腔鏡，雖然經(jīng)過3D腹腔鏡培訓(xùn)降低了初期學(xué)習(xí)的難度，但是在實(shí)際臨床工作中使用2D腹腔鏡，在完成復(fù)雜操作時(shí)仍需繼續(xù)進(jìn)一步培訓(xùn)。

總之，研究結(jié)果顯示應(yīng)用3D腹腔鏡視頻進(jìn)行培訓(xùn)，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)習(xí)成績，且在3D環(huán)境下學(xué)習(xí)一段時(shí)間后，學(xué)習(xí)成績在2D腹腔鏡下簡易操作項(xiàng)目得到延續(xù)，3D腹腔鏡應(yīng)用于臨床教學(xué)培訓(xùn)效果值得進(jìn)一步探索。