基于磁牵引术野暴露系统与真实脏器腔镜训练系统的梯度化腹腔镜手术教学体系建立与实践

Establishment and practice of gradient laparoscopic surgery teaching system based on magnetic traction surgical field exposure system and high simulation surgery training system

摘要

腹腔镜手术教学一直是外科教学中的薄弱环节，而腔镜外科的迅猛发展使得构建真实、高效、医师职业生涯全覆盖的梯度化腹腔镜手术教学体系迫在眉睫。西安交通大学第一附属医院肝胆外科针对青年医师腔镜技术的培养与提高，联合真实脏器腔镜训练系统、磁牵引术野暴露系统的研发、转化单位，共同构建了基于磁牵引术野暴露系统与真实脏器腔镜训练系统的梯度化腹腔镜手术教学体系。该教学体系共包含6个阶段，能够满足青年医师从新手到主刀全过程的培训需求，符合由浅入深、由易到难的教学原则。借助该梯度化腹腔镜手术教学体系，已有48名医师完成腹腔镜技术的培训与进阶，获得了良好教学效果，并得到临床专家的好评。

Abstract

Laparoscopic teaching is the weak segment of surgical education. The fast development of laparoscopic surgery urged a realistic and effective gradient laparoscopic surgery teaching system, which could cover the whole career of laparoscopic surgeon. Aiming at the training and improvement of laparoscopic technology of young surgeons, Department of Hepatobiliary Surgery,The First Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University cooperated with the research and transformation team of magnetic traction surgical field exposure system and high simulation surgery training system and jointly established the gradient laparoscopic surgery teaching system based on magnetic traction surgical field exposure system and high simulation surgery training system. The teaching system included six sectors and conformed to the teaching principle of going from the easy to the difficult, facing all requirements of young surgeons from the junior stage to the senior stage. By using the gradient laparoscopic surgery teaching system, 48 surgeons have completed the training and advance of laparoscopic technology, good teaching effects were achieved, and the teaching system was praised by clinical experts.

关键词

腹腔镜技术 / 真实脏器腔镜训练系统 / 磁牵引技术 / 教学体系

Key words

laparoscopic technology / high simulation surgery training system / magnetic traction technology / teaching system

在过去三十年里，腹腔镜技术是对外科产生深远影响的微创技术，从质疑到接受，再到发扬光大，腹腔镜技术已经成为许多疾病治疗的标准术式，比如胆囊切除、阑尾切除、肝脏部分切除、脾脏切除等^[1-4]。然而，腹腔镜教学在传统外科操作教学体系中却通常失位。无论本科生培养，亦或住院医师规范化培训，外科操作教学仍以开腹条件下的切开、清创、缝合等为主，外科医生往往是进入临床工作后才开始进行腔镜技术的学习^[5-7]。成熟的腔镜外科医生通常经历“扶镜手—助手—主刀”三个阶段。由于腹腔镜手术在外科临床的重要性日益凸显，从扶镜手到主刀都有培训学习的需求，但各自需求不同。

当前腹腔镜教学存在的主要问题如下：①基于临床、动物实验的教学体系，不仅效率低下同时面临伦理问题；②基于箱式训练器的教学体系训练场景不够真实，不能满足高级学员的训练需求；③基于虚拟现实技术（VR）的教学体系不仅价格昂贵、不宜应用于初级学员培训，同时因缺乏真实触感，亦不能满足基于现代解剖理论的精细解剖训练要求。

因此，满足现代外科临床需求的腹腔镜手术教学体系应当是一个系统工程，呈现由浅入深、由易到难的梯度化教学特点，同时应当引入新技术，使环境真实、培训效率提高。近年来，真实脏器腔镜训练系统在腔镜手术训练中的价值愈发受到重视，基于真实器官并使用循环灌注技术，能够使训练场景逼近真实手术操作^[8-9]；此外，磁牵引术野暴露技术利用磁场“隔空发力”的特点，减少腔镜手术的戳卡个数，实现腔镜手术超微创化，应用于教学过程，可减少助手人数，提高训练效率^[10-11]。鉴于此，笔者基于磁牵引术野暴露系统与真实脏器腔镜训练系统，构建了梯度化腹腔镜手术教学体系，以期提高训练场景真实性，减少助手人数，并满足不同技术阶层人员的训练需求。

1 基于磁牵引术野暴露系统与真实脏器腔镜训练系统的梯度化腹腔镜手术教学体系

所构建的梯度化腹腔镜手术教学体系共分为6个阶段。第一、二阶段主要面向初级学员，目标是熟悉腹腔镜的基本设备、器械，成为合格的“扶镜手”，建立腔镜学习信心，具备基本操作技能；第三、四阶段主要面向中级学员，具备一定临床经验，通常作为助手参与腔镜手术，目标是在逼真的手术环境中，熟悉腹腔镜基础能量器械使用，具备完成简单手术的能力；第五、六阶段主要面向高级学员，能够独立完成简单腹腔镜手术，目标是利用磁牵引术野暴露系统，在真实脏器腔镜训练系统中进行外科新理论的学习实践，提高训练效力。

第一阶段为初级理论学习阶段 此阶段学员缺乏腔镜手术经验，需通过理论讲解、视频观摩、动手实操等教学手段，掌握腹腔镜系统的组成及各部分功能，继而熟悉腹腔镜系统各部分功能的调节方法。比如：气腹压力、光照亮度如何调节；如何利用光纤与镜头的角度进行视场调节；如何使用摄像头的功能按键调节焦距、调整画面大小......这些看似与手术操作不相关的内容，往往是初级学员腔镜学习起步阶段的巨大障碍。因此专项攻破，有助于提高培训效率。通过此阶段的学习，使学员认识腹腔镜基础器械，并熟悉其使用方法，包括应用场景、器械的操作优势、容易造成的组织损伤等。

第二阶段为初级技能训练阶段 学员首先通过视频观摩学习，深化理解理论知识内容，继而在真实脏器腔镜训练系统基础版上进行实际操作。真实脏器腔镜训练系统基础版的特点在于能够完全模拟气腹操作环境。为保证训练效果和降低学习成本，此部分学习仅包含单个脏器。通过真实脏器腔镜训练系统基础版学习，学员能够掌握腹腔镜系统各部分功能的调节方法，尤其是培养初级学员在气腹条件下腔镜器械的位置感，掌握腹腔镜基础器械的基本使用方法，能够承担“扶镜手”职责，参与腔镜手术，建立操作信心；同时，学员能够熟悉腹腔镜器械的复杂操作，如缝合操作，以提升对器械操作的熟练程度。

第三阶段为中级理论学习阶段 根据学员的学科背景进行针对性的课程安排，如普外科以阑尾切除术为目标手术、肝胆外科以胆囊切除术为目标手术等。通过对视频观摩与解剖模型的学习，使学员掌握目标手术区域（如胆囊、阑尾）的局部解剖要点，从而深入理解手术实施过程，继而通过实物操作，熟悉腹腔镜基础能量器械（电钩、电凝棒）以及夹闭装置的用法。这些是完成腹腔镜手术操作的关键操作器械，而作为助手，临床中主要接触的则是钳子、剪刀等器械，对于上述器械鲜有操作机会。

第四阶段为中级技能训练阶段 此阶段使用真实脏器腔镜训练系统完整版（完整版包括全腹腔脏器）。与基础版相比，真实脏器腔镜训练系统完整版能够为学员提供更为真实的手术空间。学员首先通过视频观摩强化手术操作过程，继而通过真实脏器腔镜训练系统完整版所提供的真实气腹空间，熟悉戳卡位置的选择对器械操作的影响；通过系统所提供的具有循环灌注系统的真实器官，掌握腹腔镜基础能量器械（电钩、电凝棒）以及夹闭装置的使用方法。在此基础上完成目标区域的手术操作（如胆囊切除术、阑尾切除术），从而具备“主刀”完成简单手术操作的基本技能。

第五阶段为高级理论学习阶段 腔镜外科发展迅猛，尤其在新理论、新器械的帮助下，腹腔镜手术在复杂手术处置方面的优势亦愈发明显。针对此阶段学员的实际需求，通过理论讲解、视频观摩的学习方式使学员掌握目标手术区域的高级解剖理论（如Lenac膜理论、膜解剖理论），同时利用实物操作熟悉腹腔镜高级能量器械（如超声刀、CUSA、双极电凝等）的使用方法，这是进行下一步实际操作的基础。此外，学员还须掌握磁牵引暴露的技术原理，这不仅有助于其使用磁牵引术野暴露系统进行下一步操作训练，以减少助手人数、提高训练效率，同时能够推动磁牵引暴露技术的临床推广，实现腔镜手术的超微创化。

第六阶段为高级技能训练阶段 学员在前期学习的基础上，使用真实脏器腔镜训练系统完整版，以完成目标区域的复杂手术操作（如基于Lenac膜理论的右前肝蒂解剖、基于膜理论的胰体尾解剖）为目标，通过仿真气腹环境使学员深刻认识掌握戳卡位置选择对器械操作的影响，同时利用真实器官掌握腹腔镜高级能量器械（如超声刀、CUSA、双极电凝等）的使用方法，具体来说就是切割与止血策略，最大限度地发挥高级能量器械的优势。此外，掌握磁牵引暴露系统使用方法，减少训练过程中对助手的依赖程度，从而提高腹腔镜高级训练的效率。基于磁牵引术野暴露系统与真实脏器腔镜训练系统的梯度化腹腔镜手术教学体系如表1所示。

2 应用效果

2.1 教学应用

基于磁牵引术野暴露系统与真实脏器腔镜训练系统的梯度化腹腔镜手术教学体系建成于2022年年初。截至2023年年底，已有48名不同层次的学员接受该腹腔镜手术教学体系的培养。其中，14名本科生通过研究生暑期学校的方式完成了本教学体系第一阶段至第四阶段的学习，为初级班组；24名高年资住院医师或主治医师完成了本教学体系第三阶段至第六阶段的学习，为中级班组；5名高年资主治及副主任医师完成了本教学体系第五阶段至第六阶段的学习，为高级班组；5名住院医师则全部完成了本教学体系所有阶段的学习，为全程班组。由5名副主任医师及以上职称的临床专家组成的专家组以既往教学经验为基础，对各学员的教学效果进行评价，并评价该教学体系的教学满意度。

2.2 教学评价

针对该腹腔镜教学系统的评价分为教学效果评价和教学满意度评价两个部分。教学效果评价由理论考核和操作考核两部分构成。其中，理论考核的形式是以教学重点内容为基础的100分试卷，包括主观题与客观题。根据教学体系不同阶段的特点考核内容有所侧重。例如：第一阶段侧重基础器械、设备知识；第三阶段侧重基础解剖知识；第五阶段侧重高级解剖理论（如Lenac膜理论、膜解剖理论）。操作考核由专家依据学员的表现打分，包括任务完成程度、任务完成速度、错误动作发生频率以及任务学习效率等4项，每项满分25分，总分100分。根据教学体系不同阶段实操的特点考核内容有所侧重。例如：第一、二阶段侧重基础腔镜设备与器械的使用；第三、四阶段侧重腹腔镜基础能量器械（电钩、电凝棒）、夹闭装置的使用以及简单手术任务；第五、六阶段侧重于腔镜高级能量器械（超声刀、CUSA、双极电凝）使用以及复杂手术任务。教学满意度评价由专家评价和学员评价两部分构成。其中，专家评价主要从教学体系任务的梯度性、教学体系任务的针对性、真实脏器腔镜训练系统的仿真性以及磁牵引术野暴露系统的便捷性等4个方面进行，每项满分25分，总分100分；学员评价主要从教学体系的生动性、教学体系任务的可接受性、对腔镜操作学习意愿的推动性以及教具使用的便捷性等4个方面进行，每项满分25分，总分100分。

2.3 教学效果

共有48名不同层次的学员接受该腹腔镜手术教学体系的培养，并从学员角度对该教学体系进行教学满意度评价。同时有5名临床专家在本腹腔镜手术教学体系实施过程中进行教学效果与教学满意度评价。教学效果方面，所有学员的理论考核平均分为（90.28±4.75）分，其中，初级班组为（86.57±6.11）分，中级班组为（91.67±2.93）分，高级班组为（94.60±2.07）分，全程班组为（91.60±2.41）分；整体的操作考核平均分为（93.85±2.67）分，其中初级班组为（92.43±2.10）分，中级班组为（93.58±2.55）分，高级班组为（97.60±1.34）分，全程班组为（95.40±1.52）分。教学满意度方面，专家评价平均分为（95.20±2.39）分；整体的学员评价平均分为（94.69±2.85）分，其中初级班组为（94.21±2.19）分，中级班组为（93.96±2.97）分，高级班组为（98.40±1.82）分，全程班组为（95.80±1.79）分。

3 讨论

针对当前腹腔镜教学过程中存在的不足，本研究创建了基于磁牵引术野暴露系统与真实脏器腔镜训练系统的梯度化腹腔镜教学体系，其突出优势在于：①教学内容具有梯度性，本腹腔镜教学体系共分为6个阶段，课程设计从腹腔镜设备与器械的入门认识到高级腹腔镜器械及解剖理论的临床应用，能够满足不同临床背景人群的腹腔镜学习需求，实现学以致用，避免教学与个人实际临床工作需求的脱节；②教学训练场景真实、生动，基于真实脏器的腹腔镜训练系统有效还原了临床手术场景，能够激发学员的学习兴趣，同时能够满足高级手术技能训练的要求，真实脏器腹腔镜训练系统经该团队首次提出后，引发了大量国内外研究追随，不仅具有教学价值，对器官移植供体保存、修复方面亦有独特价值^[8-9]；③教学训练效率高，基于传统技术进行腹腔镜训练通常需要多人配合才能完成训练课程，以磁牵引术野暴露为代表的磁外科技术，目前已广泛应用于肝胆、胃肠、减重、妇产、胸外等手术中，发挥其微创价值^[12-15]，使用该技术于腹腔镜训练中，可以有效减少助手人数，实现单人训练，提高教学效率。

该腹腔镜手术教学体系在实际应用过程中获得了良好的教学效果以及教学满意度。在教学效果方面，所有学员的理论考核平均分为（90.28±4.75）分、操作考核平均分为（93.85±2.67）分；在教学满意度方面，专家评价平均分为（95.20±2.39）分；而整体的学员评价平均分为（94.69±2.85）分。需要特别指出的是，与其他组相比，高级班组的教学效果与学员教学满意度得分均最高[理论考核平均分为（94.60±2.07）分，操作考核平均分为（97.60±1.34）分，教学满意度学员评价平均分为（98.40±1.82）分]。这些结果提示，基于磁牵引术野暴露系统与真实脏器腔镜训练系统的梯度化腹腔镜教学体系能够满足各个阶段学员的培训需求，同时在高级腹腔镜技术训练方面优势更为突出。

虽然该腹腔镜教学体系在当前应用过程中取得了良好的效果，其真实教学价值还需在更大样本量、更多教学中心的应用中进行验证，以得出更为客观、有效的结果。此外，该腹腔镜教学体系设计过程中，虽然课程具有梯度性，并应用先进的训练系统以及辅助操作工具，但缺乏多种教学方法的引入。事实上，PBL（以问题为基础的学习）学习法、CBL（以案例为基础的学习）学习法、PDCA 循环法、STA（六步教学法）学习法等新式教学方法^[16-18]，能够有效提高教学的灵活程度、学员的接受程度，从而提升整个腹腔镜教学体系的价值。因此，在下一步工作中，要将先进的学习方法有效地融入基于磁牵引术野暴露系统与真实脏器腔镜训练系统的梯度化腹腔镜教学体系。

本研究提供了一种新型的梯度化腹腔镜教学体系，其基于磁牵引术野暴露系统与真实脏器腔镜训练系统，在初步应用过程中展现了良好的教学效果与教学满意度，尤其在高级腹腔镜技术训练方面价值更为突出。在今后的工作中，还需加大推广力度，并有效融入多种新式教学方法，以推动腹腔镜教学质量的不断优化。

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基金资助

国家自然科学基金重大研究计划(92048202)