教学反馈在临床机器人手术教学中的应用特点

丑 赛，赵国栋，张 煊

(中国人民解放军总医院肝胆胰外科医学部，北京，100853)

随着时代的变迁与发展，临床教学形式日趋多元化，为教学反馈在外科临床教学中的应用带来了新的挑战。本文结合教学反馈与外科临床教学的特点，重点论述其在临床机器人手术教学中的应用。目前临床机器人手术的教学有了新的特点，对临床机器人手术教学的教学反馈提出了新挑战。教学反馈的多维化、多元化、标准化是下一步发展的方向。

自20世纪60年代起，控制论被广泛应用于教学过程的理论指导。根据美国学者维纳1949年对控制论的定义，控制论是受多元因素影响的复杂系统控制方法论。教学活动可视为一个由教师、学生、知识转化过程3个基本单元构成的系统。教师、学生对教学过程起主导与调控作用，是整个教学活动的控制器。临床教学具有精确性、逻辑性、复杂性、时效性等特点，因此教学反馈一方面具有普通教学反馈的普适共性，另一方面也具有基于医学的学科特性[1]。随着时代的变迁与发展，临床教学形式日趋多元化，外科教学由早期的模拟器械练习为主的离体操作逐渐过渡为以大体解剖、实验动物操作为主的实体操作，如今进入了结合多媒体技术的虚拟操作的阶段。这也为教学反馈在外科临床教学中的应用带来了新的特点。本文结合教学反馈与外科临床教学，重点论述其在临床机器人手术教学中的应用特点，讨论科技进步带来的新问题与新契机。

1 临床教学反馈的发展

教师是教学信息的传输者及反馈信息的主要接收者，而学生作为教学的对象，在此基础上对教学活动(系统)的运行进行调节并形成教学反馈机制。1920年反馈的概念首次提出，其本质为系统的输出返送回输入端，并由此对系统状态产生制约作用。至20世纪中叶，经由控制论开创者维纳等的引入，反馈的概念逐渐推广于生物、心理、工程及其他社会科学的领域。教学系统反馈与其他系统反馈具有一致性[1]。

尽管临床实践教学的理论体系不尽相同，但均包含时间、反馈与系统评价，其中应用较多的为英国的国家健康服务规范评估及Korthagen提出的ALACT模型，即实践行动(action)、行为回顾(looking back on action)、全面反馈(awareness of aspects)、方案制定(creating alternative methods of action)、跟踪随访(trial)[2]。相较NHS评价系统(适合评估全科医生临床表现)，从临床实践应用的角度考虑外科教学更适合采用ALACT模型[3]。教学反馈作为承前启后的关键，是评价行为回顾是否详实的客观体现，也是下一步方案制定的基石。ALACT模型中有效的方案制定包含五点要素，首先是确定目标，其次是制定个性化、可量化、可实现、时效性的计划即SMART的计划(specific、measurable、acceptable、realistic and time-bound)[4]及考量可能的阻碍、解决的方案。方案制定作为ALACT模型的可量化评估结果，依赖于有效反馈的建立。因此，ALACT模型中教学反馈是训练稳步推进的关键。

2 临床机器人手术教学的特点与应用

2.1 临床机器人手术的发展与教学 1987年Mouret首次报道了腹腔镜胆囊切除术，至此开启了外科手术的微创时代[5]。经过数十年的发展，1997年Cadiere成功施行机器人辅助腹腔镜胆囊切除术，新型的腔镜手术系统开始进入临床[6]。2000年新一代的da Vanci手术机器人系统正式被美国食品药品监督管理局批准，并逐渐被外科医师们所接受。机器人辅助手术系统具有视野清晰、稳定、放大、操作器械灵活度高、符合人体工学、抖动过滤等优点，其中器械的灵活性、视野的清晰稳定克服了既往传统腹腔镜的主要劣势[7]。以中国为例，目前国内主流达芬奇手术机器人系统截至2017年在中国大陆地区共完成手术26 765台，是2014年(4 982台次)完成例数的5倍多，年增长率约为45%[8]。与机器人手术量迅猛增长相对应的是机器人手术的临床教学也逐渐为人们所重视，临床外科医师对机器人手术教学的需求与日俱增[9]。在腹腔镜手术系统成功完成光学信号转化的基础上，机器人手术操作系统完成了机械力学信号与电信号间的解码与转化。机器人手术操作系统不是腹腔镜手术系统的升级迭代，而是手术操作系统发展过程中的彻底革命，这一技术使得手术中的操作可被解构与重构。这也推动了临床机器人手术教学中虚拟操作的实现，教学形式多元化、教学内容标准化与教学目标同质化的发展。新的特点也对临床机器人手术教学提出了新的挑战，见图1。

图1 基于ALACT模型临床机器人手术的教学特点

2.2 临床机器人手术教学的特点 首先是虚拟操作的实现，机器人手术操作系统可全程收集手术中机械信号与电信号，后期同步生成完全相仿的视觉与力学情境。基于大量数据分析所提炼出来的典型外科手术情境可被多次重复与练习。目前，机器人手术教学中模拟器被大规模应用于临床教学及训练，克服了传统虚拟操作仿真性差及实体操作成本高、难以重复的障碍。其次，是体现在时间、空间等方面教学形式的多元化。由于通讯技术的发达，更多的医生愿意将手术操作、手术经验进行远程、实时的分享，如Web-Surg、I-Surgery等平台。这种学习形式使得学习不仅限于课堂时间，也可利用课余时间甚至碎片化的时间，使得学习时间更加多元化。而临床机器人手术教学在空间上的延展，使机器人手术教学既可以是传统的单中心学徒制也可以是多点联动的导师团制。由于操作信号转为电信号，同一导师的操作可被分享给多名学生，而同一学生的操作也可被多名导师督导。基于机器人手术的远程信号传输、全球手术联动、术中实时分享已成为现实，美国外科医师协会近期有意对机器人外科手术教学倡导一致性检验标准。借助5G等通讯技术的进步，更加稳定、快捷、及时的教学逐渐在外科机器人手术教学中应用推广[10]。

2.3 临床机器人手术教学的教学反馈现状 目前临床机器人手术教学的教学反馈呈现明显简单化、主观化倾向。早期国内的机器人手术教学主要分为两部分，依托机器人手术系统研发的工程团队所建立的机器人学习中心及各大医学中心所建立的临床实践教学基地。前者主要解决系统基本知识、基本操作原则、简单故障处理等方面的问题；后者则由各机器人手术团队或手术中心根据自身特点，进行差异化实践教学。后者的学习效果与所在团队或中心教学水平相关，这也是造成教学质量参差不齐、教学效果良莠不齐的主要原因。与传统手术操作不同，机器人手术中医师操作所产生的电信号可被全程记录分析，为外科机器人手术教学的标准化、同质化提供了可能。单一学生操作可被精确、反复分析，而其评价反馈的来源也更加多元，可以是来自传统导师基于经验技术的点评，也可以是基于临床研究分析的循证医学结果模拟，更可以是基于机器学习、人工智能等方式进行的推演，评价的颗粒度也可由既往粗糙的整台手术时间，细致到具体的打结、切割、牵拉等具体操作的分析与记录。

3 教学反馈在临床机器人手术教学中的机遇与挑战

3.1 临床机器人手术教学反馈内容的多维化 与以往的单纯导师评价不同，临床医学作为临床实践活动，其教学反馈提倡多维反馈。理想状况下教学反馈的基本要素包括自我评价、督导意见、同行评议、团队评估及患者反馈[4]。而对于临床机器人手术教学中还可附加手术操作系统的程序化评估，如步骤异常、操作错误、误用器械等。临床机器人手术教学中教学反馈面临新的机遇与挑战。首先，虚拟操作台的实现使得操作可被全程记录，通过观看录像、操作系统程序化评估等方法，为学生自我评价提供了客观素材，使得学生的评价不仅局限于主观感受及事后回忆。其次，帮助学生专心完成整体操作，而无需中途停顿进行自我评估，避免影响整体的学习效果。虚拟操作台方法对外科医师进行训练的效果尚待临床实例的进一步总结、提炼，通过丰富的案例对医师进行全方位的训练。最后，对真实场景如血管牵拉变形、组织应力切割、血流动力学稳定、缝合材料特性等问题的还原度有待进一步提高，而这种还原度的提高，除了虚拟实验台本身系统优化，主要依靠生物相容性、组织损伤特性、热损伤修复等材料学、生命科学等基础学科的进步与发展。

3.2 临床机器人手术教学反馈的形式多元化 教学形式的多元化使得其对应的评价标准与评价体系变得更加复杂。如何有效对教学成果进行阶段性检验、全程化追踪、终身制学习是临床机器人手术教学中的难点，也是教学反馈需解决的关键问题。有效的反馈能帮助学习者成功锚定新的学习目标，建立下一阶段的学习计划，再通过教学反馈进行阶段性检验[11]。因此临床机器人手术教学中的教学反馈应是多维度的立体反馈，每次反馈应具有整体性、时效性、针对性。而反馈的形式，除了传统的语言文字，还可包括操作的多媒体记录，如同一学生同一动作在不同阶段的录像剪辑并附上标准或导师操作的录像作为范本，提出针对性的改进意见。通过反馈形式的增加，不仅能及时加深印象,也利于学生复习既往表现时从整体角度分析不同阶段、不同节点的学习,从而取得进步，形成正向激励。

3.3 临床机器人手术教学反馈的体系标准化 临床机器人手术教学反馈下一阶段的发展应集中在标准化、同质化教学反馈的建立中。成熟的教学体系应在具备统一可操作标准的基础上，追求个体化的考量。建立区域性合作机构或组织是目前常用的方法。欧美国家一般基于原有外科医师协会或专科联盟形成相应培训机构，定期举办学习讲座或开展集中式授课等形式，逐步建立统一标准。这一模式可供借鉴，但我国医师存在地缘辽阔、日常临床工作繁重、科研压力大、临床基础参差、第三方手术培训机构稀缺等问题。借助5G等通讯技术的进步及机器人手术信号可远程传输的特点，教学过程可实现联网联动的优势，可部分解决上述问题[10]。经验丰富的手术中心或团队对新兴医疗团队的帮带指导并对教学对象进行全程、全时、全维度的教学反馈，不失为符合国情的有效模式。目前国内部分团队或借助国家政策支持进行对口帮扶，或通过既往合作的的历史，建立定期交流学习的平台，但其教学反馈常流于表面，难以满足ALACT模型中有效方案制定的要求。定期教学反馈机制的健全可通过引入客观、规范的教学反馈体系，结合本土特点，进一步加强教学反馈标准化、同质化的推进。

综上,基于ALACT模式，建议以加强各大医学中心临床实践教学基地建设为基础，以专科学会或外科医师学会为教学单位，建立长期、稳定、标准的临床机器人手术教学协作网络，推进临床机器人手术教学发展，逐步建立内容多维化、形式多元化、体系标准化的教学反馈机制，促进外科机器人手术教学的标准化、同质化进程。