基于模拟技术的腹腔镜手术培训在腹腔镜手术技能获取过程中的作用评估

胡文杰，侯洵，张昆松，匡铭*，李丽勤，王政

（1.中山大学附属第一医院，广东 广州 510080；2.瑞典外科科学有限公司，瑞典 哥德堡 41250）

近30多年来，腹腔镜手术在各临床外科相继开展，因其具有创伤小、痛苦少、术后恢复快、可达到与开腹手术同等疗效等特点，得到了普遍的认同和大力推广。然而，腹腔镜手术与传统开腹手术在操作上存在一定的差异，例如腹腔镜器械自由度小、灵活性低、触觉反馈有限，视觉显示系统以二维画面为主，缺少深度层次感，由此带来手眼协调与视觉维度认知的挑战。此外，外科医师的手部运动在腹腔镜下受到“支点效应”的反作用，这也增加了腹腔镜操作的难度[1]。

调查研究显示：人为的医疗错误是导致众多患者不必要伤害甚至死亡的主要原因之一[2]。有证据显示优质培训能够减少医疗不良事件的发生。针对复杂的腹腔镜操作进行针对性培训，有望提高医师操作技能、降低手术并发症[3]。目前常见的腹腔镜技能培训工具主要包括简易训练箱、离体组织训练及活体动物训练等在手术室外获取腹腔镜技能的培训方式。然而，这些培训方式一方面拟真度有限，另一方面缺少客观、精确的评估指标，因而其有效性仍存在一定争议[4-5]。而拟真度更高的大体手术训练面临文化背景、人文伦理、基础设施等多方面的问题，导致开展困难。

受到航空模拟器训练能够有效仿真并减少飞行事故的启发，近年来外科教育开始尝试将模拟训练纳入培训课程中[6-7]。随着电子科技的进步，如今腹腔镜模拟器作为培训工具已被广泛应用于腹腔镜手术技能训练[8]。目前模拟教学界普遍认为：在进入临床训练前进行腹腔镜模拟器训练，能够有效地帮助外科医师获得一定的腹腔镜手术技能，从而在真正进入临床训练时起点更高，临床表现更好、水平提升更明显，见图1。但腹腔镜模拟器具体是如何帮助学员在训练中达到手术技能获取，目前还无定论。因此，本研究拟分析腹腔镜模拟器培训在腹腔镜手术技能获取过程的作用，以便课程规划者根据这些特点做出或完善培训方案，改进评估手段，更好地利用腹腔镜模拟器进行技能培训及评估。

图1 临床前腹腔镜模拟训练对外科医师腹腔镜手术技能获得的影响Figure 1 The effect of pre-clinical simulated laparoscopic training on the acquisition of laparoscopic surgical skills of surgeons

1 材料与方法

1.1 研究方法 本研究使用范围综述法(Scoping Review Approach)[9]检索关于腹腔镜模拟器训练用于腹腔镜手术技能培训的文献。搜索的数据库包括National Center for Biotechnology Information（NCBI）、Ovid、Medline、Scopus、ResearchGate以及万方数据库。对检索获得的文献进一步进行人工排除及阅读记录。经过检索和审阅，共纳入27篇文献。

1.2 研究工具 柯氏评估模型（Kirkpatrick Model）是由美国威斯康辛大学荣誉教授Donald Kirkpatrick在1959年提出的评估模型[10]。该模型将培训效果分为反应层、学习层、行为层和成果层4个层级的内容。半个多世纪以来，柯氏评估模型在各行业内得到了广泛应用，其效果已得到肯定。基于柯式评估模型的4个层级，对检索到的文献体现的腹腔镜模拟训练在腹腔镜手术技能获取中的作用特点进行归类总结，评估腹腔镜模拟器培训在腹腔镜手术技能获取过程中的作用及特点，并分析文献对各层级培训成效的评估方法，以指导日后的课程设计及评估工作。

2 结 果

2.1 反应层评估 即学员对模拟器培训的一般态度以及对采用模拟器进行培训的满意度。该层面主要通过问卷调查和评估访谈等作为观察和评估的方式。在该阶段的度量标准其实是表面效度(Face Validity)，其中模拟环境的逼真度是训练者非常关注的主题。表面效度只反映满意度，不涉及任何有关学习成效的衡量，但因为这是学员对培训课程引入腹腔镜模拟器的直接反映，故对课程规划者仍具有一定的参考价值。需要注意的是，良好的反映并不能保证学习效果[11-12]。

2.2 学习层评估 即通过模拟器训练，学员确实能够有效地学习相应操作或技术。为了证明模拟器训练能够产生学习效果，需要检查验证与操作相关的参数。市售的腹腔镜模拟器均会对操作任务过程进行客观记录与反馈，得到对操作的度量结果。但若要通过这些结果来反映真实的熟练水平，则需要对其进行评估分析并编制有效的评判效度。通常研究者会将不同水平的外科医师分为几组（一般分为专家、中等水平者及初学者），各组均在模拟器的一系列难度训练任务中进行测试，综合分析得出评估学习能力的度量并构建效度。其中训练任务的不同难度具有多样性，不同训练有不同的参数，同一训练也需有不同的参数选项，从而在众多的训练样本中分析并选择作为不同水平的基准线[13-19]。以van Dongen等[17]的研究为例，该研究纳入48名受试者：完全无腹腔镜手术经验的实习医师（16人）、已完成大于10例但小于100例腹腔镜手术的外科住院医师（16人）、已完成超过100例腹腔镜手术的经验丰富的腹腔镜外科医师（16人）。研究安排受试者在 LapSim ®（Surgical Science Sweden AB）模拟器上训练镜头定向移动、器械定向移动、手眼协调、抓持、抬举、剪切、夹闭和离断等7个基础模块。通过机载记录仪记录受试者在速度、效率和精度上的表现，并分组进行比较。结果表明：有经验的外科医师与无经验的外科医师在训练过程中的机载客观评分有显著差异。可见机载记录可以用来设立评分体系，区分受试者的水平。

那么，腹腔镜模拟器的数据反馈是否能够真实体现学员受训后的水平提高情况，已经有多个研究在通过腹腔镜模拟器训练后，对学员的操作表现进行测量，发现如模拟器的数据反馈一样，学员的表现得到了相应提升[20-28]。由此可见，善于利用模拟器的反馈数据，能够更好地对学员表现进行便捷、有效地评估，促进学员进一步学习。

2.3 行为层评估 调查在腹腔镜模拟器上获取的技能是否能够转移到实际临床操作从而影响学员的手术行为是评估行为层培训效果的关键环节。腹腔镜技能从模拟器训练向临床手术操作转移的现有研究论文共11篇，其中使用LapSim ®（Surgical Science Sweden AB）作为研究对象的 9 篇[22，24，29-35]和使用MIST-VR ®（Mentice）2篇[36-37]。以Larsen等[29]的研究为例，将24名第1～2年的妇科注册医师随机分为2组，干预组接受模拟器训练，对照组仅继续常规临床学习，结果显示：干预组后续的腹腔镜输卵管切除术考核得分显著高于对照组、手术时间显著短于对照组。可见，对行为层培训效果的评估多以随机对照研究的方式进行，现有结果多显示经过腹腔镜模拟器培训后的学员，能够在临床工作中更快、更好地完成相应的腹腔镜手术操作，减少并发症或操作失误的产生。

2.4 成果层评估 培训的成果层评价主要指对受训单位带来的成果，例如效益增长、实力提升等。这一层面的评价在目前的文献中尚未见涉及。

3 总结与展望

21世纪是医学科学的世纪，而其中最有前景的非微创外科莫属。腹腔镜技能作为微创外科的重要组成部分，将逐渐成为每个外科医师必须掌握的基础技能之一。如何使年轻外科医师快速、有效地掌握微创技术，将是较长时间内临床医学教育的重要环节。我国的腹腔镜技术培训多是由知名医院的知名专科通过举办学习班、吸收下级医院医师参与进修培训等手段进行，以参观手术为主、手把手教学为辅，缺少规范有效的培训和评估体系，导致学习耗时长、效果差、欠规范等。因此，建立有效的腹腔镜技能培训课程和评估体系，在现阶段显得极为重要。

模拟技术是通过计算机产生模拟环境，并通过多种传感设备使学员在虚拟现实环境中进行训练及学习。由于其具有可靠性、重复性和客观的评价方式，使评估可以有效量化、化繁为简。腹腔镜模拟较传统训练更具吸引力，学习能力可以通过数据分析量化，配合系统针对性的有效课程提高外科医师临床操作的表现，是微创外科教育重要的组成部分。

我们通过对多个数据库的搜索，发现有效的腹腔镜模拟器培训能够在柯氏四层级评估模型中的反应层、学习层、行为层中对学员产生影响，帮助学员有效地掌握腹腔镜技术并将其向临床手术转移。值得一提的是，要对以上层级进行评估，需要课程规划者进行严谨和充分的调查、研究与试验。通过客观有效地评估，帮助规划课程和促进学员学习。

随着腹腔镜模拟训练的广泛应用和逐渐成熟，模拟器的手术模块也日渐增多，研发科技日新月异，模拟画面更逼真，功能也更加多样化，3D、头盔式虚拟现实已经开发使用[38]；与手术室环境、真实病例资料紧密结合的沉浸式虚拟现实等新技术也将融入其中，丰富了眼界和技能[39-40]。另外，随着教育培训的发展，技能以外的训练也逐渐被重视，单一的腹腔镜技能训练也会逐渐丰富成为多专科的手术团队训练[41]。可以预想，将来的腹腔镜模拟培训，将会具有更多、更广泛的应用场景。同时也在课程设置、评估方案、教学研究等多方面对模拟医学教育者提出了更高的要求。