机器人手术模拟训练平台在泌尿外科住院医师微创技术培训中的应用

李天宇 陈 阳 邓尔勒 吕宇琦 冯 鑫 莫林键 颜海标 黎承杨 程继文

(广西医科大学第一附属医院泌尿外科，广西南宁市 530021)

【提要】 达芬奇手术机器人因在腹膜后、耻骨后等狭窄区域的手术中具有更高的灵巧性，受到了泌尿外科医师的青睐。但由于手术机器人的价格昂贵和临床工作安排紧凑，对住培医师进行达芬奇手术机器人的操作培训难以实现。通过模拟医学的方法，让住培医师熟悉机器人的构造和操作流程，提高其手术技巧，是目前机器人手术操作培训最为可行的方法。

达芬奇手术机器人自2000年在美国面世后，首先应用于前列腺癌根治术，其在耻骨后等狭窄区域具备更高的手术灵巧性和精准性。近年来手术机器人在前列腺癌根治术中的运用比例从13.6%上升到了72.6%，并在临床上得到推广和普及[1-2]。而与之相对应的是在住院医师中进行手术机器人的微创技术培训，也经历了单控台、双控台、机器人手术模拟训练平台的变迁。本文结合手术机器人的培训需求、目的和现存培训方式等，探讨机器人手术模拟训练平台在泌尿外科住院医师微创技术培训中的应用效果，以期提高泌尿外科住院医师的微创操作技术。

1 手术机器人概述

目前的手术机器人主要分为腹腔镜手术机器人、骨科手术机器人、神经外科手术机器人及血管介入手术机器人。达芬奇手术机器人作为高级的腹腔镜系统，其在手术机器人中的技术成熟度高，应用的范围广，是手术机器人行业的研发重点。随着国内外不同品牌的手术机器人不断地在临床上投入使用，手术机器人在医院的普及程度得到进一步提升。与此同时，手术机器人手术的逐步推广也对临床医师的操作技术提出了新要求。

手术机器人是未来微创治疗的主方向之一。其可以在骨盆内、腹膜后间隙等狭窄区域进行手术，达到精细分离、精准切割以及缝合重建等目的。手术机器人具有三维视野、“仿生手”操作便利、机械臂过滤人手不自主震颤等优势。达芬奇手术机器人自2006年进入国内医院开展临床治疗后，其在泌尿外科领域发展迅速，陆续被应用于多种高难度手术，如前列腺癌根治术、肾部分切除术、肾盂输尿管重建术和下腔静脉癌栓取出术等，并提出了新的行业标准[3-5]。

2 住院医师的规范化培训和模拟医学的发展

住院医师规范化培训是培养临床人才最重要的一环，其重要性不言而喻。国家在住院医师规范化培训期间，对不同专业的住院医师赋予差异化的培养目标与任务[6]。目前，泌尿外科的内镜技术等微创技术在外科领域发展迅猛，这对泌尿外科专业住院医师的规范化培训、带教老师和培训基地都提出了更高的要求，同时泌尿外科住院医师还面临培训时间短、培训内容多和技术更新快等挑战。基于此，对于泌尿外科住院医师的规范化培训，需借助现代教学新手段，进行教学改革，才能适应新的要求和培养出适用型医学人才。由于侵入性操作具有创伤大、创口恢复时间长、易造成感染等弊端，泌尿系统疾病患者在接受治疗时对这一操作有较强烈的排斥，故而借助内镜的微创技术治疗泌尿系统疾病时患者的接受度较高。因此，对泌尿外科住院医师微创操作技术进行培训十分必要，但这一培训存在如下困难：(1)住院医生在常见病例中使用内镜等微创技术进行操作的实践机会较多，如尿道膀胱镜检查等，然而其在罕见和高危患者中的操作机会则较少；(2)昂贵、易损坏的器械操作限制了住院医师在规范化培训中的学习和操作机会；(3)在传统的泌尿外科带教和培训过程中，住院医师获得学习和培训的机会不稳定，对于部分操作薄弱的环节，带教老师无法进行专项强化和针对性训练。

模拟技术是利用相似原理建立研究模型，通过模型间接研究原型规律的实验方法，而医学模拟教育则是将模拟技术应用于医学教育[7]。当前现代医学模拟教育进入了快车道。在对患者进行临床实践和有创操作之前，充分的模拟培训是降低医疗风险、提高医师操作熟练程度、保证医疗安全的重要一环。模拟医学为泌尿外科住院医师规范化培训提供了更多的模具，例如模拟膀胱镜检查、输尿管镜检查、普通腹腔镜操作器械、全功能微创外科手术模拟训练系统、机器人手术模拟训练平台等，这些模具能让泌尿外科住院医师反复练习，不断强化其专项技能，在不涉及患者医疗隐患的前提下充分了解泌尿外科常用的内镜系统，从而熟练掌握操作流程和技巧，为日后的临床实践打下坚实的基础[8]。

3 机器人手术模拟训练平台在泌尿外科住院医师微创技术培训中的应用

3.1 达芬奇手术机器人的传统培训模式及其在应用中存在的困难 达芬奇手术机器人在住院医师规范化培训中的传统模式如下：(1)使用单控台达芬奇手术机器人对住培医生进行技能培训，培训和手术的时间必须间隔开来。由于单控台达芬奇手术机器人在设计上存在局限，外科手术的“传帮带”无法在一个控制台上同时完成，需要术者退出红外线感应区才能切换手术医师进行其他手术步骤的操作。(2)双控台达芬奇手术机器人的优势在于其具备了主控制台与副控制台，若住培医师在学习手术操作的过程中遇到难以处理的情况，带教老师可以通过另一个控制台即时切换并顺利完成手术，给接受培训的住院医师提供更真实的体验和学习，且术中患者出现手术相关风险的概率较低[9]。虽然通过双控台对住院医师进行达芬奇手术机器人操作技术的培训有一定的优势，但由于达芬奇手术机器人耗费昂贵，目前我国仅仅拥有252台，其中北京、上海和广州的达芬奇手术机器人数量占全国的27.3%；而其他地区，尤其是西部地区较少有医院引进这一手术机器人，因而在实际的住院医师规范化培训中，较难实现达芬奇手术机器人的相关操作培训[10]。此外，能够操作达芬奇手术机器人进行外科手术的临床医师因繁重的工作任务，难以在规范化培训中对住院医师进行达芬奇手术机器人的操作培训和带教。综合上述多种原因，泌尿外科住院医师接触达芬奇手术机器人的机会、学习的时间和难度不言而喻。

3.2 模拟医学在泌尿外科住院医师手术机器人操作培训中的应用 机器人外科手术规范化培训分6个阶段进行，分别是机器人理论知识学习、模拟器训练、显微外科操作训练、实物模拟训练、动物手术训练以及手术观摩学习等[11]，但由于这6个阶段在住院医师规范化培训阶段难以完全实现，因而在机器人外科手术传统培训阶段的基础上联合使用模拟医学，有助于提升住院医师对手术机器人的熟悉度及操作熟练度，避免因培训不足而在临床上进行机器人外科手术时出现操作失误等情况[12]。将模拟医学应用于住院医师手术机器人操作规范化培训中，可以让泌尿外科住院医师熟悉手术机器人的构造和操作流程，提高其机器人手术的操作技巧，并对薄弱环节进行强化。模拟医学的上述优势在机器人手术培训中发挥了举足轻重的作用。

3.3 机器人手术模拟训练平台在泌尿外科住院医师规范化培训中的应用

3.3.1 机器人手术模拟训练平台的分类 机器人手术模拟训练平台经过历代的发展[13]，其学习的真实性和可转移性得到了提高和肯定[14]。既往较常用的四种机器人手术模拟训练平台为dV-Trainer、 Da Vinci Skills Simulator、Robotic Surgery Simulator、RobotiX Mentor[2]。经过不断的技术改进， mimic-dV-Trainer (MdVT)成为目前最通用的机器人手术模拟训练平台，其除了能够进行机器人手术基本操作技能的培训，还可以通过软件导入不同术者的手术内容，让住培医师在VR环境下参与模拟手术全过程。

3.3.2 机器人手术模拟训练平台在外科手术培训中的运用 由于机器人手术的操作手柄、各种脚踏板(包括操控观察镜及能量平台等)等工具与传统的微创手术工具的结构和设计相差甚远，因此，外科手术前对住院医师进行模拟训练平台的学习、训练、评估，能增进住院医师对机器人手术中的操作手柄、各种脚踏板的功能和用途的了解和掌握。大型医学中心通过让住院医师接受机器人模拟器下的培训，如观察镜的聚焦和移动、手术分离、持针缝合、切换能量工具等，缩短了住院医师的学习时间，降低了患者的手术风险。

3.3.3 机器人手术模拟训练平台在泌尿外科住院医师培训中的运用 我们总结了近一年广西医科大学第一附属医院泌尿外科住培医师的模拟培训经验，具体如下：(1)MdVT机器人手术模拟训练平台在外观、操控手柄、操控脚踏板和操作模式上与达芬奇手术机器人相似，利用其对泌尿外科住培医师进行模拟培训，使住培医师能够近距离的接触和体验，可降低其对机器人手术及器械的陌生感。具体来说，3D立体目镜的头枕可使医师适应身体前倾和端坐位的操作模式，了解控制台界面及功能，自主操控内手腕器械和内镜，同时完成常规腹腔镜手术中术者和扶镜手的工作，了解各种脚踏板(器械臂切换踏板、内镜控制踏板、控制手柄离合踏板、能量器械激活踏板)的分布及功能等。但由于MdVT机器人手术模拟训练平台尚未有针对头部红外线传感器的功能设置，因而对于术者头部退出红外线感应区后机器臂即刻停止工作的模拟情形尚无法设置。(2)MdVT机器人手术模拟训练平台的反复练习可提高泌尿外科住培医师寻找镜头、快速移动镜头、捕获视野和手术器械、分离组织、操作缝针等技巧和手术效率。(3)MdVT机器人手术模拟训练平台通过导入不同术者的不同手术内容，让泌尿外科住培医师通过3D立体目镜实景体验诸如前列腺癌根治术等经典手术过程，了解相应的手术技巧、并发症的防治等。(4)MdVT机器人手术模拟训练平台在泌尿外科住培医师学习手术操作的过程中，可以帮助住培医师了解机器人手术对助手的各种要求，例如协助主刀医生抽吸烟雾以保持视野清晰、血管的离断等。另外，MdVT机器人手术模拟训练平台还兼具共同培养使用机器人进行手术的术者和助手的作用，可有效提高机器人手术术者与助手的默契程度，保障手术的效率和安全。(5)MdVT机器人手术模拟训练平台可以对泌尿外科住培医师的综合训练做出即时评价，指出模拟训练的薄弱环节，并进行选择性强化培训。(6)相较于传统的达芬奇机器人手术医师的培养模式，MdVT机器人手术模拟训练平台具有更好的经济可及性及培训普及性。

3.3.4 机器人手术模拟训练平台的优势及可能存在的问题 机器人手术模拟训练平台在外科手术培训中具有让外科医师提前接触和了解手术机器人结构和特性等优势。同时，通过分梯次的培训，可以明显缩短机器人主刀医师的学习时间，也可减少后续的医疗损伤[12]。故而，机器人手术模拟训练平台被越来越多的医疗中心及住培医师接纳[15]。然而，机器人手术模拟训练平台在外科手术培训中也存在一些限制，例如其对培训基地、培训导师及培训的整体设计都提出了更高的要求，这也导致了其在近期内无法实现广泛推广[15]。相较于其他常见的腹腔镜微创外科培训，机器人手术模拟训练平台对于师资力量的培训和课程的设计尚缺乏统一的标准，其仍处在继续摸索、总结的阶段。

4 小 结

综上所述，我们通过早期的探索，让我院的泌尿外科住培医师在微创技术规范培训阶段尽早地接触MdVT机器人手术模拟训练平台，并进行相应的培训，有利于住培医师在完成规范化培训后更快地融入机器人手术团队的工作中，且手术效率和安全性与文献报道[15]一致，具有良好的应用前景。MdVT机器人手术模拟训练平台的培训对于泌尿外科住培医师的培训学习具有前瞻性的补充作用，丰富了规范化培训的内容和深度，更加贴近快速发展的微创技术的前沿需求。