手术模拟器和手术训练在兽医腹腔镜培训中的应用

2023-12-14葛延松鲁文赓吕红明郑家三

安徽农学通报 2023年17期

葛延松鲁文赓王峥宋军吕红明郑家三

（黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江大庆 163319）

腹腔镜手术是最常用的微创手术技术之一，传统手术和腹腔镜手术之间存在技术差异，腹腔镜手术技能的学习曲线更长、更复杂，必须通过使用模拟器和训练模型来逐步完成手术的训练，临床训练中最常使用的人类手术模拟器和训练任务不能完美地模拟动物腹腔的解剖结构以及手术进程[1]。为此，需要开发适用于兽医腹腔镜手术的模拟器和针对性更强的手术训练计划，以提高腹腔镜手术技能训练的效率。

1 兽医腹腔镜手术的训练任务

腹腔镜手术的培训项目是为受训者设计的，目的是培养练习微创手术所需的基本技能和高级技能。基础和高级技能培训项目按难度递增的顺序组织练习，重点是练习手术的技术细节。培训中心和医院为使用模拟器的高级培训项目制定了考核规则，保证受训人员的手术技能可以成功地从模拟器转移到临床手术实践中。

兽医腹腔镜手术常使用模拟器进行动作技能的训练，最常用的训练策略是连续重复所需任务的动作训练，直到按照预期目标完成，即“成形”策略。任务通常被配置为简单、中等和困难，难度逐步、平稳、相对容易地增加。腹腔镜手术基础（Fundamentals of Laparoscopic Surgery，FLS）是由美国外科医生学会和美国胃肠道和内窥镜外科医生学会开发的认证项目，用于评估腹腔镜手术的培训效果。FLS 是用于培训医生和兽医的有效模拟训练项目之一，是获得外科住院医师认证的先决条件，也适用于外科研究员和执业外科医生[2]。目前，兽医领域的腹腔镜模拟训练项目“兽医腹腔镜技能评估（Veterinary Assessment of Laparoscopic Skills，VALS）”是由FLS使用的Inanimate McGill 腹腔镜技能训练和评估系统构成。VALS 训练计划包含钉板转移、图案切割、结扎环放置、体外和体内缝合等任务，被列为第一个为兽医使用而开发的培训和评估计划[3]。

另一种培训策略是在最初的任务中给受训者提供详细线索和指导，但随着难度的增加，线索和指导的数量逐渐减少，直到受训者不需要帮助就能完成任务，称为“消退”策略。这种类型的策略被虚拟现实（Virtual Reality，VR）模拟器所使用，因为它有定义明确的任务，以及集成在软件中的指示和评论，允许以自动化的方式添加或删除训练过程中的引导信息[4]。

具体实践中，受训者按照一定步骤进行练习完成基于任务的模拟培训，这种策略被称为“渐进式累积经验”，这对安排培训计划至关重要。通过这种学习策略，将一个复杂的程序分为基本或简单的培训单元，并可以在必要时重复和中断一项任务。新手在进入临床执行更复杂的任务之前，必须掌握各个独立训练单元的技能，减少一次性完成复杂任务的心理压力。每个受训者练习特定的任务，不断进行重复训练，并根据反馈信息找到不足之处，直到达到预期的训练效果，然后在重复第一个任务的同时增加一个新的任务，加强和巩固培训期间获得的动作技能[5]。另一个与“渐进式累积经验”非常相似的培训被称为“反向推理”策略，是从任务的结尾开始，分成不连续的动作技能训练单元，每完成一个动作训练后就增加一个新的步骤，通常在受训者面临困难和对训练丧失自信时采用这种方法[4]。

2 兽医腹腔镜手术训练的时间分配

在基于理论和学习策略制定培训计划后，训练的时间分配是形成训练计划的另一个关键点，即受训者练习获得简单运动技能所需的任务频率。训练的时间分配是影响技能掌握的重要变量，训练任务的时间间隔可以分为长时间练习或多次短时间练习。尽管新的技能通常是在1～2 d 的密集课程中教授的，有时会导致受训者在短期课程后认为自己已经接受过培训，导致随后的实践训练效果较差。间隔练习更有利于动作技能的学习，这可能是因为受训者需要更长的时间来完成技能的认知巩固。在学习动作技能的初期，受训者的精神需求很高，精神和身体疲劳会干扰技能训练。因此，建议最多练习1.5 h，然后在两次练习之间穿插休息进行巩固学习，每天最多进行两次练习。也有人建议每天进行1～2 h的分散练习，持续数周至数月。在长时间练习的情况下，有报告称每天在短间隔内的训练时间超过1～2 h，这种时间分配可能会导致高估手术技能的训练效果，因为每次训练前的记忆没有被激活，影响动作技能的长期保持效果。因此，建议为腹腔镜手术技能培训开发的课程涉及分布式的间隔训练。

3 腹腔镜手术训练的模拟器类型

腹腔镜手术的模拟器可以进行基本技能和高级技能的训练，准确地再现腹腔镜手术的活动，通过模拟器进行的手术训练与传统开放手术存在一些差异，包括以下几点：一是将三维的手术空间转化为二维的视频图像，影响深度的感知。二是外科医生的手与屏幕上的器械移动的方向相反。三是需要通过套管引起的支点效应进行操作。四是腹腔镜手术缺乏触觉反应，因为它需要长的手术器械，使外科医生的手与解剖结构分开。五是由于外科医生双手的直接互动较少，往往会忽视他们的非优势手。这些问题会降低腹腔镜手术的效率，导致外科医生在没有受过良好训练的情况下进行手术，存在较高的风险[6]。兽医腹腔镜手术训练最常使用的是无生命模型，包括腹腔镜模拟箱或盒子模型、尸体模型和虚拟模拟器。

由于需要增强动作训练，腹腔镜手术出现后不久就开发了用于腹腔镜手术训练的模拟箱，常用来进行转移和缝合等练习，但模拟箱缺乏解剖学上的精确性，无法练习完整的手术，并具有较低的保真度。模拟箱的优点是成本低、效率高、实施迅速、便于携带，以及训练基本腹腔镜技能的可重复性。模拟箱的设计很简单，包括录像机、监视器和一个有器械接入点的箱子。几种人用的训练箱已经被验证并用于训练兽医腹腔镜手术，如Lap Tap Trainer和FLS训练箱等。有研究显示，与传统的高成本训练箱相比，使用低成本的模拟器或桌子进行训练最终获得的效果没有差异[7]。VR和增强现实（Augmented Reality，AR）模拟器在手术技能训练方面效率较好，它们能够结合时间和动作等指标进行训练效果评估，及时反馈准确性和错误率。VR和AR模拟器进行腹腔镜手术的基本技能训练，能够大大提高医师的手术技能，缩短培训周期[8-9]。AR 模拟器ProMIS 已经应用于兽医临床技能培训中，其中一些设备的使用已被报道，VR模拟器LapSim和Lap Mentor被作为腹腔镜手术培训的补充而推广，AR 模拟器比VR 模拟器更有助于手术技能的评估[10]。

目前，兽医外科医生用于基本和高级技能训练而设计和验证的兽医模拟器的模型很少，主要有梅奥内窥镜模拟图像（Mayo Endoscopy Simulated Image，MESI）犬腹部模型及由西班牙卡塞雷斯的微创外科中心根据比格犬计算机断层扫描图像开发用于腹腔镜培训的Simulvet 模型，两种模拟器和培训项目在学习腹腔镜基本技能方面具有明显的效果。此外，华盛顿州立大学兽医学院验证了一种用于站立马匹腹腔镜卵巢切除术的模拟器，是第一个用于马匹腹腔镜手术的特定模拟器[11]。