虚拟现实技术在腹腔镜手术教学培训和临床实践中的应用效果

钟奕 李启璠 卜文君 张军花

南方医科大学南方医院手术室，广州 510515

与传统的开腹手术相比，腹腔镜手术具有创口小、恢复快、痛苦小的优点，临床上该项技术的应用越来越广泛；与此同时，对手术室护士的临床操作技能要求也越来越高，细微的操作不当便可能带来风险，因此，找到一种合适的教学方法培训相关操作技能是临床的重要方向。目前，临床上普遍采用传统的教学方式对手术室护士进行教学培训，该教学培训模式可以对手术室护士在学习中所学到的各个腹腔镜手术技能进行打分，由此可以清晰看出手术室护士的技能掌握情况，以此提高手术操作技能，但是传统教学较为枯燥，手术室护士对腹腔镜理论知识理解不够深刻，不能很好的将理论与实践相结合，并且由于学习人数过多，单人操作机会有限，往往会导致高分低能的现象出现。虚拟现实（virtual reality，VR）技术是仿真技术的一个主要方向，是仿真技术与人机接口技术、传感技术、计算机图形学、网络技术、多媒体技术等多种技术的集合体。VR作为一种新型教学手段，在降低手术操作失败率、提高手术操作准确性、提升医学教育水平、提高学习效率等方面均有显著效果［1］。本研究旨在探讨VR技术在腹腔镜手术教学和临床实践中的应用效果，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取在南方医科大学南方医院手术室工作的68例低年资护士，按照随机数字表法分为对照组和观察组，各34例。对照组男3例、女31例，年龄范围为23～34岁、年龄（25.65±2.51）岁，学分成绩范围为78～89分、成绩（82.25±2.92）分；观察组男2例、女32例，年龄范围为22～35岁、年龄（26.24±3.14）岁，学分成绩范围为79～88分、成绩（82.39±1.52）分。两组手术室护士一般资料比较差异均无统计学意义（均P＞0.05），组间可比。

1.2 方法 对照组在常规学习的基础上给予传统教学，其中包含腔镜系统的学习、腔镜器械辨认、装卸学习以及腹腔镜胆囊切除手术学习、妇科手术学习5个手术学习模块；手术室护士学习训练完成后，针对本次学习过程的各项操作进行全面评估，保存练习记录，进行考核，查看成绩并输出数据。观察组在常规学习基础上给予VR技术教学，通过VR技术把手术室腹腔镜设备进行三维重建，包括建模、动画、特效，同时进行程序开发，系统调试合成，并对设备的功能、特点、连接进行讲解与交互设置，对手术护理过程中的术前准备、术中配合及术后整理3个阶段的注意事项均进行演练操作，结束后学员分组训练，由指导教师进行辅导，及时纠正腹腔镜手术操作中的问题。两组均每天学习8 h，连续学习1周。

1.3 观察指标 ①比较两组手术室护士参加教学后立即、1个月及6个月的腹腔镜手术技能总分，腹腔镜手术技能包括气腹建立与穿刺套管的置管操作、腹腔镜的扶持分离与缝合2项，每项50分，总分范围0～100分，得分越高表明腹腔镜手术技能掌握越好［2］。②比较两组手术室护士参加教学后立即、1个月及6个月腹腔镜手术重点条目得分，腹腔镜手术重点条目包括腹腔镜系统的正确连接和使用以及术后缝合方法、切割、吻合与鼎和技术2项，每项均为10分，分值范围0～20分，得分越高表明腹腔镜手术技能掌握越好［3］。③比较两组手术室护士教学后立即考核的结果，包括完成时间、精确度和准确度。考核内容：于模拟训练箱内分别在10个乳胶手套上宽度5 mm的圆形标记线内剪切出直径100 mm的圆，分别记录完成这10个操作的时间、测量操作时剪切到规定标记线外总的距离（精确度）和次数（准确度）。

1.4 统计学方法 采用SPSS 20.0软件处理数据，计数资料以例（%）表示，组间比较采用χ2检验，符合正态分布的计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间比较采用独立样本t检验，组内比较采用配对t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 教学后立即、1个月及6个月腹腔镜手术技能评分 观察组在教学后立即、1个月和6个月的气腹建立与穿刺套管置管操作以及腹腔镜的扶持、分离与缝合技能得分均高于对照组，两组比较差异均有统计学意义（均P＜0.001），具体见表1。

表1 两组手术室护士教学后立即、1个月及6个月腹腔镜手术技能评分比较（分，±s）

表1 两组手术室护士教学后立即、1个月及6个月腹腔镜手术技能评分比较（分，±s）

注：对照组在常规学习的基础上给予传统教学，观察组在常规学习的基础上给予虚拟现实技术教学；a为与教学后立即比较，P＜0.05，b为与教学后1个月比较，P＜0.05

组别对照组观察组例数34 34教学后立即气腹建立与穿刺套管置管操作35.58±4.65 45.94±3.12腹腔镜的扶持、分离与缝合34.23±5.02 44.03±5.58教学后1个月气腹建立与穿刺套管置管操作32.59±4.79a 42.85±5.24a腹腔镜的扶持、分离与缝合31.98±4.20a 40.59±5.03a教学后6个月气腹建立与穿刺套管置管操作30.05±4.94ab 39.95±5.98ab腹腔镜的扶持、分离与缝合30.28±4.69a 39.03±4.07a t值P值10.788＜0.001 15.382＜0.001 8.427＜0.001 7.661＜0.001 7.442＜0.001 8.216＜0.001

2.2 教学后立即、1个月及6个月腹腔镜手术重点条目评分 观察组在教学后立即、1个月和6个月的2项腹腔镜手术重点条目得分均高于对照组（均P＜0.001），详见表2。

表2 两组手术室护士教学后立即、1个月及6个月腹腔镜手术重点条目评分比较（分，±s）

表2 两组手术室护士教学后立即、1个月及6个月腹腔镜手术重点条目评分比较（分，±s）

注：对照组在常规学习的基础上给予传统教学，观察组在常规学习的基础上给予虚拟现实技术教学；a为与教学后立即比较，P＜0.05，b为与教学后1个月比较，P＜0.05

组别对照组观察组t值P值例数34 34教学后立即腹腔镜系统的正确连接和使用7.28±0.45 9.54±0.12 28.296＜0.001术后缝合、切割、吻合与鼎和技术7.55±0.17 9.39±0.27 33.637＜0.001教学后1个月腹腔镜系统的正确连接和使用6.01±0.19a 8.35±0.24a 44.574＜0.001术后缝合、切割、吻合与鼎和技术6.39±0.13a 8.52±0.41a 28.876＜0.001教学后6个月腹腔镜系统的正确连接和使用5.35±0.04ab 7.75±0.08ab 157.113＜0.001术后缝合、切割、吻合与鼎和技术5.17±0.07ab 7.49±0.04ab 167.790＜0.001

2.3 教学后立即考核结果 观察组在参加教学后立即考核的完成时间短于对照组，而考核的精确度和准确度均高于对照组，差异均有统计学意义（均P＜0.05），见表3。

表3 两组手术室护士教学后立即考核结果比较（±s）

表3 两组手术室护士教学后立即考核结果比较（±s）

注：对照组在常规学习的基础上给予传统教学，观察组在常规学习的基础上给予虚拟现实技术教学

组别对照组观察组t值P值例数34 34完成时间（s）556.94±55.12 530.28±47.65 2.285 0.037精确度（%）71.35±8.24 87.01±9.79 7.643＜0.001准确度（%）78.75±4.94 88.75±5.98 8.051＜0.001

3 讨 论

腹腔镜手术作为一门新型技术，存在较长的学习曲线，常常需要经过长时间的学习、实习阶段，耗时耗力；因此，如何提高腹腔镜手术培训效果一直是临床的主要研究方向［4］。临床上普遍采用理论知识、情景假设结合考核对手术室护士进行教学，该教学模式可以对手术室护士学习全过程的各项操作进行全面评估，可以清晰展示技能掌握的强弱项，有助于后续进行下一步的提升及强化，但其学习效率较低，操作失败率普遍较高，且教学后容易淡忘所学技能［5］。

VR是一种创建与体验虚拟世界相结合的计算机系统，可作用于视觉、触觉、听觉等，从而产生身临其境的感觉。VR作为新型的教学手段，逐渐被应用于医学教育领域。随着医学技术的不断进步，腹腔镜手术得到快速发展，已有国内外学者将其引入到腹腔镜手术的培训中，但关于教学后技能保持情况的研究国内外均未见报道［6-7］。遗忘是学习过程中不可避免的现象，腹腔镜手术的教学亦是如此，若不定期强化，保持技能的水平可随时间的推移呈下降趋势，各项技能分数也逐渐降低［8］。本研究结果显示，两组手术室护士的技能分数均随着时间的推移有所降低，但观察组在教学后立即、1个月和6个月的腹腔镜手术技能评分、重点条目得分均高于对照组，提示相比于传统教学，VR教学可填补手术腔镜护士培训教材的空白，让手术室护士更有效、更长期地掌握腹腔镜手术操作技能，与李宇等［9］的研究基本一致。VR技术和腹腔镜结合，可以更快速地让手术室护士在腹腔镜手术中定位病灶（感染部位、肿瘤等）和腹腔关键部位及结构，有助于缩短腹腔镜手术时间、降低病菌感染风险［10］。VR技术可以让手术室护士在更直观的现实手术场景中与电子计算机断层扫描（CT）、磁共振（MRI）图像进行比对，有助于减轻手术室护士手术期间的腹腔镜手术技能认知负荷，在一定程度上节省了手术室护士的时间、精力，方便集中注意力更高效地完成手术［11］。本研究结果还显示，观察组在教学后立即考核的完成时间短于对照组，而精确度和准确度均高于对照组，提示VR技术教学可以更好地让手术室护士把所学腹腔镜手术知识运用到实际操作中，可以更快、更精准地完成腹腔镜手术考核，与徐协群等［12］研究结果一致。

综上，相比于传统教学，VR教学可以让手术室护士更有效、更长期地掌握腹腔镜手术技能，更好地把所学知识运用到实际操作中，可以更快、更精准地完成腹腔镜手术考核，值得临床推广应用和进一步研究。