3D打印Dry Lab模型在腹腔镜胃底折叠手术教学中的应用

李义亮 李赞林 克力木·阿不都热依木 帕尔哈提江·阿布力米提

胃食管反流病是一种以反酸、烧心为典型症状的消化道疾病，其发病率在我国呈增高趋势［1］。目前外科手术治疗常用的手术方法为胃底折叠术，折叠方式包括360°全包绕（Nissen胃底折叠术）和部分包绕抗反流手术（常用术式为Toupet、Dor式胃底折叠）［2‐3］，该手术是在胃食管连接部的重要功能区进行操作，操作不当将会引起各种严重并发症，故手术操作难度较大，对术者基本功要求高［4］。3D打印技术可以精确地模拟人体解剖结构，为了弥补这类手术训练的空白，我们利用CT对人体器官的扫描，结合超声弹性成像形成三维数据，结合3D打印技术制作抗反流手术模型，缩短并安全完成腹腔镜培训学习曲线的应用。

新疆为胃食管反流病高发地区［5］，我中心为全疆腹腔镜培训中心。地区医院掌握和推广腹腔镜胃底折叠术是大势所趋，地区级医院有必要承担并开展抗反流手术。然而对于地区各级医院而言，在开展涉及上述技术的手术的时候，都会面临学习曲线的安全完成问题。针对抗反流手术而言，学习曲线涉及两个关键的问题，手术的例数和练习的频率。在开展抗反流手术之时，很难在短时间内遇到大量的可以进行该操作的患者，也难以遇到各种各样的复杂情况，因此，难以完成学习曲线。作为实践科学的微创外科，除了学习视频外科，需要有一个培训模式，能更有效提供上手腹腔镜技术训练，使胃底折叠术操作趋于规范化和标准化并可以客观质控，使腹腔镜技术更安全同时最大限度地发挥作用，提高医疗服务水平。

因为传统腹腔镜手术操作有如下不足：二维的手术视野，失去了对深度的感知；由于医师不得不手术时看着屏幕上二维图像而失去的手眼协调；手术器械末端无关节，失去了2个自由度，在狭小而深的空间很难灵活控制；术者控制手术器械中的2个/其中1个或者为内镜，更换器械时，有时不容易到达原来的位置，或者需要镜头引导，器械末端运动方向与手成镜像相反，另外器械由于腹壁Trocar支点的作用，而且没有活动关节，因而使用时类似使用筷子，对手的颤抖放大；术者站在患者旁进行手术操作，对于长时间复杂的手术，心理压力大，容易产生疲劳；并且腹腔镜胃底折叠术常常由于术者经验技术不足以及该手术学习曲线较长，腹腔镜胃底折叠术后吞咽困难等并发症发生率较高等原因造成手术难度较大，在没有形成学习曲线前对患者而言存在较大风险。为此，我们认为规范化、标准化手术操作极为重要，一方面为了保证抗反流手术的疗效，另一方面也为了降低因操作不当引起的并发症。因此如何能使更多的医师更安全有效地开展腹腔镜胃底折叠术，并且如何缩短腹腔镜下抗反流手术的培训学习曲线也成为了微创外科发展的重要一环，成为在外科领域亟需解决的问题。

为了完成这样的培训模式，在以往开放手术中外科医师试图通过进行动物手术训练来提升技术，但是在腹腔镜手术中，动物实验往往存在诸多问题，我们难以将动物直接引入到手术室中，而且动物手术的麻醉方式及麻醉程度也不同于人体；此外，大型哺乳动物价格昂贵，与人体脏器的解剖结构稍有出入，均给手术训练带来不少困难。而国外遗体捐献用于医学研究及手术训练的方式在国内实施有更大的难度，首先国人受传统观念的束缚必将导致用于训练的尸体标本数量的匮乏，并且难以做到对不同患者解剖变异的个体化匹配。

临床实际操作与传统操作技能培训之间往往缺乏一定的连接，在3D打印模型下操作培训可以在一定程度上弥补传统教育和实践操作教育之间的不足［6］。在3D打印技术在医学领域展露头角之际，我们尝试利用3D打印抗反流手术模型，并对其进行改进，来探索利用3D打印抗反流模型对于腹腔镜胃底折叠手术操作规范化、标准化的研究，在试图探讨3D打印抗反流模型对于腹腔镜学习曲线的影响。对于地区医院而言，虽然很难在一定时间内有足够的病例维持训练的病例数量和频率，而这些同样是严重影响手术质量，但事实上，对于很多手术，构成学习曲线之一就是如何针对各种不同的情况的处理。我们用3D打印器官模型来模拟各种不同的手术情况，例如巨大食管裂孔疝和短食管，并对术中出血情况的相应止血缝合的处理，以及使用真实手术中使用的各类补片进行裂孔疝的修补等，学会对这些处理也是提高腹腔镜手术安全性的关键。该模型利用CT对于人体器官的扫描，结合超声弹性成像形成对应器官的三维数据，并采用接近人体器官软硬度及抗牵拉强度的硅胶材料，利用3D打印技术打印形成，该模型能在质地和结构外形上都能模拟出胃和食管，以及连接在上面的网膜、迷走神经、胃短血管、膈肌脚以及包绕在膈肌脚上的腹膜（必须解剖以游离食管），并且通过连接泵的血管来模拟术中出血和止血的处理。以此来缩短学习曲线，并且可以同时应用于开放，腹腔镜和机器人三种模式的手术训练。除了进行胃底折叠成功的关键步骤如膈肌脚的分离，食管的分离，术中出血的处理，胃短静脉的分离，胃底的包绕缝合，还可以通过对不同手术患者的器官打印，形成针对特定患者的个体化手术训练，可以有效解决个体解剖变异给手术带来的难度和风险。此外，3D打印手术训练模型在提供仿真模拟手术场景和平台的同时，能够保证足够的训练频率和结果评价，为学习曲线的完成和手术风险的减少提供很大的帮助。

除此之外，我们可以选取背景相似的医师，对比基于研发模型对学习曲线的帮助，腹腔镜下胃底折叠技术能更安全更快速开展。形成规范化、标准化腹腔镜胃底折叠手术操作，保证抗反流手术的疗效，从而降低因操作不当引起的并发症。为根据该视觉补偿情况下行腹腔镜下胃底折叠术的准确性，安全性和可靠性提供客观评价指标。

综上，实施基于3D打印模型的腹腔镜下手术训练，完成腹腔镜下胃底折叠手术学习曲线对于年轻外科医师手术技术的提高将有极大的帮助，可以有效弥补由于手术量不足及患者个体解剖变异所带来的手术难度及风险的提升，有利于规避患者术中和术后并发症的发生，为手术规范化标准化提供保证。