便携式腔镜训练器的设计及在临床教学中的应用研究

宋永春，习 博，朱耀民

（西安交通大学 医学部第一附属医院：A.肿瘤外科；B.教学部；C.麻醉科，陕西 西安710061）

腔镜手术在外科领域的应用已经非常普及［1］，涉及胆囊［2］，肾脏［3］，妇科［4］、胃［5］、糖尿病治疗［6］、结直肠［7］等诸多领域，以其具备创伤小、恢复快、手术时间短、甚至某些常规方法不易完成的手术均可在腔镜下完成等优点［8］，越来越得到推广和提倡。虽然腔镜手术与常规手术的解剖原理和目的相同，但远距离通过长杆操作以及通过监视器的二维平面视觉环境下的手眼配合，都是常规手术操作所不具备的技能。腔镜技术带来的上述问题让腔镜技术的培训面临了独特的挑战［9］。

目前，在医学生学习阶段并没有太多课时安排腹腔镜技能训练，绝大多数都是医学生成长为临床医师后，通过临床实际手术操作逐步获得的，这给患者带来很大的风险，且有违医学伦理的要求［10］。虽然学生有提高腔镜操作基本技能的愿望，但是教学医院所配置的腔镜技能教学设备，不可能达到人手一台，也不可能安排很多课时进行训练。因此，设计一种便携式的，可由学生带回宿舍或家中，随时随地进行腔镜技能训练的设备，并考察其应用效果就很有必要。

1 便携式腔镜技能训练器的设计

作者外科教学团队在长期外科腔镜手术实践中，以及在外科教学工作中，发现学生有学习腔镜手术操作技能——这个未来外科基本技能的愿望。但是，每个年级只能安排四节外科实践课程，利用作者所在医院的腔镜技能中心的腔镜训练器来教授腔镜手术基本技能。但是在学习了腔镜手术基本技能的练习方法后，想要达到技能提高的目的，重要的是按照技能训练方法反复练习。而现有的腔镜技能训练器无论是国产的还是进口的，都是固定在腔镜训练中心的，而且价格较贵，不适合随时随地练习使用。

作者在仔细观察和分析了腔镜训练器的基本原理后，发现腔镜训练器除了放置操作对象的空间外，主要是一个摄像系统和一个显示屏幕。现在学生拥有的手机以及iPAD等平板电脑基本都具备了摄像和屏幕显示的功能（照相机里面的摄像功能）。作者的目的是克服现有腔镜训练器体积大、成本高、不易广泛推广使用的缺点，提供一种可折叠、便携、成本低廉、与平板显示设备配合使用的简便实用的腔镜技能训练装置。因此，请教了工业产品设计的专业人员，设计发明了“新型便携式腔镜训练器”，并申报并获得了国家实用新型专利（专利号：ZL 2013 2 0268221.8），图1所示为该训练器的使用状态图和折叠状态示意图。

图1 左侧为使用状态示意图，右侧为折叠状态示意图

该便携式训练器主要由面板、背板、可折叠底板及其链接部件构成，可折叠底板能够展开或折叠，背板支撑在底板上。在面板上设有固定平板显示设备的横条以及长条形开口的视频窗口和腔镜钳子置入的操作孔；在背板上有透光功能的开口；在可折叠底板上有防止物体滑动的防滑垫，以及三挡不同位置的固定螺孔和一对螺丝。

使用时，只需将可折叠底板打开，将背板支撑于底板的固定螺丝上即可达到使用状态。将平板显示设备放置在面板上横条的合适位置，使摄像头对准面板上的视频窗口，打开平板显示设备的录像功能，在底板的防滑垫上放置训练用的模块（一般可用自己制作的夹豆训练模块、缝合训练模块等），即可通过操作孔伸入腔镜钳子或针持，进行腔镜技能训练。使用完毕，只需折起底板，整个训练器可折叠在一起，不占用空间，可装入背包中随身携带。由于其设计简易实用，其主体部分造价仅为350元（不包括平板电脑、腔镜下钳子及针持和训练模块），腔镜下钳子和针持可以用作者所在医院使用旧的设备，也可以在网上购买教学专用的器械（每套700元），训练模块使用的豆子、海绵等可自行筹集。

作者所在医院根据每级学生数量，批量制造了一批，学生交500元押金即可在四节腔镜技能实践课后，带回宿舍等地自行训练。

2 便携式腔镜训练器对学生提高腔镜基本技能的影响对照研究

2.1 材料及方法

主要材料：便携式腔镜技能训练器（含分离钳，持针器，剪刀等），为作者自主研发并由陕西鑫泉实业有限公司生产；市售黄豆40枚；医用小圆针，4号丝线，海绵（标记间隔1cm的进针点和出针点），托盘等。iPAD或智能手机学生自行准备。

试验设计及分组：试验分为试验组和对照组，均来自2014年度外科轮转实习学生，每组20人，男女比例相当，且都住校（距离作者所在医院腔镜训练中心步行10分钟）。两组学生属于不同班级（同一个宿舍往往为同班学生），两组学生均接受过外科腔镜基本技能实践课程（四个学时），实践课程后对两组学生的基本技能进行考核。试验组租赁“便携式腔镜训练器”带走使用；对照组未租赁，但是可以在工作日的晚10点前在腔镜训练中心使用腔镜训练器（易胜牌腔镜训练器）自行训练。观察期为3个月，再次对两组学习进行基本技能考核。

训练及考核方法：采用目前比较主流的腔镜基本技能训练及考核标准：①拾豆训练：分别用左、右手钳夹黄豆。考核左手时，左手持分离钳从左侧托盘内夹起黄豆，递交到右手分离钳中，右手将黄豆放入右侧托盘中。考核右手时右手夹豆，方法相同。计算1min内夹取粒数。考核时测试三次，取平均值。②缝合打结训练：用持针器夹住小圆针及15cm长4号丝线，在海绵上指定的进针点和出针点（小圆圈内）缝合，缝合后打外科结一个，计数15min内缝合后打结数。考核时测试3次，取平均值。

统计学方法：各组数据均采用均数±标准差表示，采用统计软件为SPSS18.0，三组间比较用单因素方差分析，两组的比较用t检验，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2.2 结果

拾豆训练：实践课程结束时两组拾豆数相当，而且右手优势者右手的拾豆数多于左手，但是没有明显统计学差异。3个月的观察期结束时，试验组与对照组相比，试验组左、右手每分钟拾豆数明显提高，而且左右手的拾豆数目基本相当，未显出优势手的拾豆数更多，与对照组比较差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 训练前后拾豆数（个／min）

缝合后打结计数：实践课程结束时两组缝合打结数相当，3个月观察期后，试验组与对照组相比，15分钟打结数明显增多，差异有统计学意义（P＜0.01），见表2。

表2 缝合后打结个数（个／15min）

3 讨论

法国人Phillipe Mouret于1987年率先通过腹腔镜完成胆囊切除术，在外科领域引起轰动［11］。此后，腔镜在临床中的得到广泛关注及推广。腔镜技术和器官移植、基因与生物医学工程共同组成21世纪医学发展的三大主流方向，而腔镜外科技术，被誉为21世纪最耀眼的外科进展之一。由于腔镜手术者必须通过长杆状的手术器械进行操作，任何轻微的抖动都会影响操作［12］。因此，在开展腔镜手术前，要求医师（包括助手）掌握腔镜手术基本技能尤其必要，腔镜医师手术技术的水平、经验与腔镜手术并发症的发生密切相关［13］。医学生普遍接受腔镜手术的新理念，主观愿意在学习阶段提高腔镜基本技能。虚拟现实腔镜模拟器是近年国内外研究的热点，可以更接近真实的手术环境，可以进行更难程度的训练［14］，但是价格高达几十万，较难推广。对于基本技能来说，各种腔镜模拟训练器能达到提高腔镜基本技能水平的目的［15］。但是，医学生学习任务重，不可能安排很多课时用来腔镜技能训练。

作者在长期从事外科腔镜手术临床实践以及外科教学过程中，对现有的腔镜技能训练器做了仔细研究后，创造性地制备了学生能够带回宿舍或者家中，随时随地进行腔镜技能训练的“便携式腔镜技能训练器”。为了明确该训练器以及该理念是否有效，笔者设计了对照性试验。试验组和对照组学生选自不同班级，是为了避免同一个宿舍有学生使用便携式腔镜训练器对对照组学生的影响。试验组和观察组都来自于住校生，是避免对照组因距离太远不方便到腔镜训练中心进行训练。对照观察结果表明，试验组每分钟夹豆数量在观察期前与对照组相当（右手：6.60±1.930VS 6.05±1.538），而在观察期后明显高于对照组（右手：21.05±3.103VS 12.4±2.501，P＜0.01），缝合打结技能考核结果也一致，说明便携式训练器对技能提高优势明显。因为夹豆训练过程中为左右手轮流训练，所以优势手并没有显示出明显技能差别，这也符合腔镜手术中两手操作技能同样重要的要求。

分析使用便携式腔镜训练器，相对于腔镜训练中心训练方式对学生腔镜技能有明显提高的原因有以下几点：①腔镜技能的提高需要多次不断重复的训练，训练过程枯燥乏味，每次训练的时间不可能太长，很难想象学生会连续练习几个小时的夹豆子。所以，学生需要每次几十分钟、甚至十几分钟，但是要经常重复的进行训练。便携式腔镜训练器正是满足了学生训练的需求，学生可以在吃饭后、看书劳累时，甚至带到任何地方进行随时随地训练。②像外科手术基本技能缝合打结一样，学生对外科基本技能有主观学习掌握的愿望，他们会主动自发进行训练。③医学生课程繁重，临床实习期间各个科目的大量书本知识需要掌握，很难经常抽出时间去腔镜训练中心，而且腔镜中心的训练器数量有限，有时还得排队。

综合以上原因，利用造价便宜、方便携带、完全能达到腔镜模拟训练器功能的便携式腔镜训练器，是学生提高腔镜基本技能的行之有效的好方法。

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