引用本文： 楊溯, 郭威, 吳晗, 陳醒獅, 項捷, 李鶴成. 胸外科醫生機器人手術培訓模式：瑞金醫院單中心研究. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2020, 27(8): 918-921. doi: 10.7507/1007-4848.202003081 復制
上世紀 90 年代，胸腔鏡的出現為胸外科帶來了一次技術革命，使得胸外科手術進入微創時代。目前，胸腔鏡輔助胸外科手術（video-assisted thoracoscopic surgery，VATS）已足夠成熟并被大多數胸外科醫生掌握。有研究[1]結果顯示，相對于傳統手術方式，胸腔鏡手術在不降低治療效果的情況下，可以給患者帶來更少的創傷與痛苦，縮短患者恢復時間，減少術后并發癥。在醫療界被公認為目前胸外科微創手術的最佳選擇，安全性也已經得到了廣泛認可。然而，由于胸腔鏡手術具有較長的學習曲線，在復雜胸外科手術中對技術的要求更高，其廣泛應用受到了部分限制。在此背景下，機器人手術系統應運而生。
達芬奇機器人系統由醫生控制臺、床旁手術機械臂系統及成像系統三部分組成[2]。它完全顛覆了主刀醫生必須親自通過手術器械直接在患者身上操作的傳統，使主刀醫生可以“遠離”患者，坐在控制臺前，舒適操縱機器人機械臂為患者手術。達芬奇機器人手術系統無疑是繼腔鏡手術之后微創手術的又一飛躍，但它“切斷”了主刀醫生和患者的直接聯系，因此對助手的塔臺管理能力和手術臺操作能力有較高的要求。同時，術中緊急情況的處理也要求整個手術團隊具備較高的默契程度。
雖然機器人輔助胸外科手術的數量在持續增加，但目前尚無公認的機器人操作培訓標準。而現實中，在接觸達芬奇機器人的初期，部分醫生容易因為對機器人性能和操作的不熟練而導致患者出現不必要的副損傷和手術并發癥[3]。因此，對外科醫生及手術室團隊進行相關培訓顯得尤為重要。作為達芬奇手術機器人中國胸外科臨床手術教學示范中心，我們將總結我中心對胸外科醫師進行達芬奇機器人手術訓練的方法。
1 培養對象與方法
1.1 培養對象
2015 年 5 月至 2019 年 12 月，我科對在職的各年資共 13 位醫生分階段進行達芬奇機器人手術培訓。正高職稱 1 名，副高職稱 4 名，主治醫師 5 名，住院醫師 3 名，其中男 12 名，女 1 名，年齡 32～45 歲。
1.2 培養目標
基于達芬奇機器人手術在胸外科領域的不斷發展，我們制定了培訓目標：副主任以上醫師具備達芬奇機器人操作主刀資格證，并順利完成達芬奇機器人輔助肺及食管手術；主治及住院醫師具備達芬奇機器人助手資格證，并順利完成各類型胸外科手術的助手工作。
1.3 培訓方法
1.3.1 教師資源
上海達芬奇手術機器人國際培訓中心三位培訓師負責機器人模擬訓練的指導，教材為達芬奇機器人官網培訓資料及題庫。此外，我科李鶴成主任作為機器人手術實踐的指導教師，負責實際手術過程中的操作指導、手術錄像點評和總結。
1.3.2 理論學習
在上機培訓前期，受訓醫生需要進行網絡在線理論課學習，主要內容為機器人的基本理論、概念及設備功能的認知和掌握，并結合胸外科專業知識，了解達芬奇手術適應證、術前準備、患者體位和手術系統的放置、切口選擇、手術步驟及術中緊急情況的處理等。此外，著重學習操作指令、基本故障排除、設備參數等相關知識。學習完成后將采用網上測試來驗證學習結果，重點考察機器人操作方法和常見故障排查。
1.3.3 模擬培訓
由達芬奇機器人培訓師或獲得達芬奇手術資質的醫師進行手把手教學，在模具上學習裝機、打孔、鏡頭及手術器械安裝等知識，熟練掌握機械臂不同按鈕的作用以及調整原則。熟悉達芬奇機器人控制臺的操作，通過機器人操作平臺的專業訓練程序進行模擬器訓練。模擬器訓練是達芬奇機器人培訓中的重要組成部分[4]，受訓人員可在技能實驗室或虛擬現實（VR）模擬環境中對控制臺的基本操作（如鏡頭、踏板、手指控制）進行練習。熟悉基本操作后，受訓者可通過模擬系統進行手術技能培訓，如操控機械臂進行穿針過環、縫合、打結、電能量器械的使用等。這些模擬不僅提供了初始技能訓練平臺，還提供了技能評估等功能，每次測試后的得分將直觀顯示受訓人員的熟練度。
此外，還有一些 VR 技術模擬器，比如 RoSSTM、dV-TrainerTM、Robotix mentorTM等[5]，這些模擬器都經過了專業評估，其有效性得到了肯定[6]。除了具有基礎培訓技能外，大多數模擬器現在都有程序特定組件，這使得受訓者能夠使用定制視頻來實時模擬所需的特定動作。受訓者坐在控制臺上觀看正在進行操作（如機器人肺葉切除術）的視頻，同時控制臺器械臂隨手術醫生移動。一旦記錄了運動，受訓者就可以模仿外科醫生的動作并實時操作手術器械。這使得控制臺上的外科醫生能夠習得更深入的控制臺操作技能。
1.3.4 實物訓練
模擬器訓練完成后學員即可利用達芬奇機器人進行實物操作。實物訓練的模具包括套圈、仿真血管及動物器官組織等。通過操作機器人機械臂對實物道具進行縫合、鉗夾等基本操作，增加熟練度和手眼協調性，感受機械臂操作力度，為后面在活體動物上的操作打下堅實的基礎，減少因不必要的操作損傷而導致的實驗動物浪費。在每個項目完成后，輔導老師需根據完成情況打分并提出需改進的地方。
1.3.5 動物模型訓練
實物訓練后，我們將組織學員在活體動物上進行進階訓練，以更好地提升機器人操作水平[7]。其中豬和狗是較常見且適合模擬手術訓練的動物模型，其胸腔器官如肺、食管等都與人類相近。從機械臂的安裝到 Trocar 的放置，都由受訓者自行完成。在動物模型的訓練中，受訓者可以進行活體組織的切割、鈍性分離、血管的游離和結扎，并針對性地對本專業手術器官（肺、食管等）進行真實的手術操作。而在真實動物器官或結構上的練習，可更為直觀地感受機械臂精細操作的幅度和力度，反復多次操作可形成一定的肌肉記憶，大大提高手術成功率，降低諸如出血以及機械臂牽拉傷的幾率。此外，對于血管破裂出血等緊急情況，也將由主刀及助手配合操作機器人進行按壓或縫合止血，這樣能有效增加處理術中緊急情況的能力和經驗。尤其對于接受機器人主刀培訓的醫生而言，在動物模型上的訓練效果將被評估，合格者可獲得達芬奇機器人手術的主刀資格。但是由于活體實驗動物較為昂貴，也可選擇動物尸體或動物器官進行訓練。
1.3.6 手術室觀摩及視頻分析
本中心定期舉辦達芬奇機器人學習班，通常在同一手術日安排 4～5 臺機器人手術，并安排其中 1～2 臺給受訓醫生親自操作練習。除了本院醫生，我們也邀請各地達芬奇機器人手術醫師進入手術室現場教學及答疑。我們認為在手術室現場觀看機器人手術可以在手術過程中與主刀醫生溝通交流，尤其是觀摩不同醫生對于手術孔位、器械使用的經驗和技巧，取長補短。一項來自荷蘭的研究[8]也表明，一次性觀摩更多的手術，效果更佳。此外，我們要求每位受訓醫師將自己作為主刀的工作進行錄像和剪輯，并且每月組織一次機器人手術錄像點評會，讓每位術者對各自的機器人手術錄像進行展示，旁觀者參與點評及討論。通過這種方法，可以更快地汲取他人經驗，提高技術。此外，也不定期組織觀摩國內外知名專家的機器人手術視頻，取長補短。
2 結果
至 2019 年 12 月底，我科獲得達芬奇機器人主刀資格在職醫師新增 4 位，獲得助手資格在職醫師新增 9 位。目前我科已累計開展各類達芬奇機器人手術近 1 200 例。其中 4 位新晉機器人主刀醫師目前年達芬奇機器人手術量約為 20～54 例，主要以肺葉及單一肺段切除為主，每階段學習時間見表1。學習曲線大約為 41～55 例（圖1）。各時間段完成手術情況見表2。
表1
4 位主刀醫生各階段訓練情況
圖1
4 位主刀醫生學習曲線圖
a：醫生 1 共完成 107 例手術，學習曲線 55 例；b：醫生 2 共完成 70 例手術，學習曲線 44 例；c：醫生 3 共完成 157 例手術，學習曲線 41 例；d：醫生 4 共完成 85 例手術，學習曲線 51 例
表2
4 位主刀醫師不同時間段完成手術例數（例）
3 討論
隨著機器人手術在各領域不斷開展，制定培訓策略，并對醫生進行標準化的訓練已迫在眉睫。為了患者能從機器人手術當中獲益，我們認為，只有訓練合格的醫生才可以將機器人手術用于治療患者。因此，我院機器人培訓嚴格遵循理論-模擬練習-實踐練習的方法循序漸進，取得了不錯的培訓效果。有研究[9]表明，理論-實踐的階梯式培訓，其效果要明顯優于直接上機訓練。理論知識的學習將有助于縮短學習曲線，為術中意外情況的發生和處理提供依據；而實踐操作的熟練度，也直接與患者圍手術期并發癥及預后息息相關。
目前國際國內通用的培訓方法大多是遵循理論學習、模擬器練習及動物模型練習的流程[10]。但本中心在上述學習流程完成之后，創新性地增加了定期手術觀摩及手術視頻分析兩項學習方式。其中定期邀請國內知名機器人手術專家現場手術演示，可以讓學員近距離觀摩手術操作，在手術過程中提出問題，并由專家進行一一解答，從而達到相互學習，取長補短的目的。視頻分析則能有效地對手術過程中出現的問題或不足加以總結，避免今后手術過程中出現相似的錯誤。這兩項舉措也是本中心根據自身實際情況制定的培訓措施，有效縮短了學習時間。
基于上述培訓措施的有效開展，我科各位主刀醫師迄今已完成超過千例的達芬奇機器人手術。我們在對達芬奇機器人手術的學習曲線進行分析時發現，機器人的操控難度并沒有想象中那么“高不可攀”，年輕醫生經過培訓后，完全可作為助手參與機器人術前裝機、打孔等簡單操作。凱瑟琳斯隆紀念醫院的一項問卷調查[11]顯示，大部分外科醫生都認為住院醫師期間是學習機器人手術技術的最佳時機。而對于熟練掌握胸外科手術技巧的外科醫生來說，由于具備較好的胸腔鏡手術技術，在經過以上培訓后，年資較高的醫生均能較為熟練地進行達芬奇機器人手術操作。僅以胸外科較為復雜的解剖性肺段切除手術為例，我中心具有 10 年主刀資格以上的醫師在經歷約 21 例手術的學習后，即可進入手術技能鞏固階段[12]。但胸腔鏡手術與機器人手術仍存在差別，由于主刀醫生遠離手術臺，因此對于術中出血的處理，需與助手有明確的計劃和分工，并事先經過一定的模擬訓練。我們相信隨著機器人手術培訓的不斷規范化，達芬奇機器人手術的學習曲線也將不斷縮短。
隨著科技的不斷發展，未來必將涌現更多種類的手術機器人。但無論何時，嚴格規范的訓練都將是快速熟練掌握機器人手術技術的最佳方式。因此，機器人操作培訓標準必將得到進一步規范。我中心總結的理論學習-模擬器練習-實踐練習-動物模型練習-手術觀摩-錄像分析的培訓方式行之有效，適合各級別胸外科醫師進行學習，也有望為將來制定統一的機器人培訓方案提供依據。
利益沖突：無。
作者貢獻：楊溯、郭威負責實施項目，撰寫論文；吳晗、陳醒獅負責搜集資料，查閱文獻；項捷負責參與手術培訓及理論教學；李鶴成負責手術培訓及教學，提出研究思路，審定論文。
上世紀 90 年代，胸腔鏡的出現為胸外科帶來了一次技術革命，使得胸外科手術進入微創時代。目前，胸腔鏡輔助胸外科手術（video-assisted thoracoscopic surgery，VATS）已足夠成熟并被大多數胸外科醫生掌握。有研究[1]結果顯示，相對于傳統手術方式，胸腔鏡手術在不降低治療效果的情況下，可以給患者帶來更少的創傷與痛苦，縮短患者恢復時間，減少術后并發癥。在醫療界被公認為目前胸外科微創手術的最佳選擇，安全性也已經得到了廣泛認可。然而，由于胸腔鏡手術具有較長的學習曲線，在復雜胸外科手術中對技術的要求更高，其廣泛應用受到了部分限制。在此背景下，機器人手術系統應運而生。
達芬奇機器人系統由醫生控制臺、床旁手術機械臂系統及成像系統三部分組成[2]。它完全顛覆了主刀醫生必須親自通過手術器械直接在患者身上操作的傳統，使主刀醫生可以“遠離”患者，坐在控制臺前，舒適操縱機器人機械臂為患者手術。達芬奇機器人手術系統無疑是繼腔鏡手術之后微創手術的又一飛躍，但它“切斷”了主刀醫生和患者的直接聯系，因此對助手的塔臺管理能力和手術臺操作能力有較高的要求。同時，術中緊急情況的處理也要求整個手術團隊具備較高的默契程度。
雖然機器人輔助胸外科手術的數量在持續增加，但目前尚無公認的機器人操作培訓標準。而現實中，在接觸達芬奇機器人的初期，部分醫生容易因為對機器人性能和操作的不熟練而導致患者出現不必要的副損傷和手術并發癥[3]。因此，對外科醫生及手術室團隊進行相關培訓顯得尤為重要。作為達芬奇手術機器人中國胸外科臨床手術教學示范中心，我們將總結我中心對胸外科醫師進行達芬奇機器人手術訓練的方法。
1 培養對象與方法
1.1 培養對象
2015 年 5 月至 2019 年 12 月，我科對在職的各年資共 13 位醫生分階段進行達芬奇機器人手術培訓。正高職稱 1 名，副高職稱 4 名，主治醫師 5 名，住院醫師 3 名，其中男 12 名，女 1 名，年齡 32～45 歲。
1.2 培養目標
基于達芬奇機器人手術在胸外科領域的不斷發展，我們制定了培訓目標：副主任以上醫師具備達芬奇機器人操作主刀資格證，并順利完成達芬奇機器人輔助肺及食管手術；主治及住院醫師具備達芬奇機器人助手資格證，并順利完成各類型胸外科手術的助手工作。
1.3 培訓方法
1.3.1 教師資源
上海達芬奇手術機器人國際培訓中心三位培訓師負責機器人模擬訓練的指導，教材為達芬奇機器人官網培訓資料及題庫。此外，我科李鶴成主任作為機器人手術實踐的指導教師，負責實際手術過程中的操作指導、手術錄像點評和總結。
1.3.2 理論學習
在上機培訓前期，受訓醫生需要進行網絡在線理論課學習，主要內容為機器人的基本理論、概念及設備功能的認知和掌握，并結合胸外科專業知識，了解達芬奇手術適應證、術前準備、患者體位和手術系統的放置、切口選擇、手術步驟及術中緊急情況的處理等。此外，著重學習操作指令、基本故障排除、設備參數等相關知識。學習完成后將采用網上測試來驗證學習結果，重點考察機器人操作方法和常見故障排查。
1.3.3 模擬培訓
由達芬奇機器人培訓師或獲得達芬奇手術資質的醫師進行手把手教學，在模具上學習裝機、打孔、鏡頭及手術器械安裝等知識，熟練掌握機械臂不同按鈕的作用以及調整原則。熟悉達芬奇機器人控制臺的操作，通過機器人操作平臺的專業訓練程序進行模擬器訓練。模擬器訓練是達芬奇機器人培訓中的重要組成部分[4]，受訓人員可在技能實驗室或虛擬現實（VR）模擬環境中對控制臺的基本操作（如鏡頭、踏板、手指控制）進行練習。熟悉基本操作后，受訓者可通過模擬系統進行手術技能培訓，如操控機械臂進行穿針過環、縫合、打結、電能量器械的使用等。這些模擬不僅提供了初始技能訓練平臺，還提供了技能評估等功能，每次測試后的得分將直觀顯示受訓人員的熟練度。
此外，還有一些 VR 技術模擬器，比如 RoSSTM、dV-TrainerTM、Robotix mentorTM等[5]，這些模擬器都經過了專業評估，其有效性得到了肯定[6]。除了具有基礎培訓技能外，大多數模擬器現在都有程序特定組件，這使得受訓者能夠使用定制視頻來實時模擬所需的特定動作。受訓者坐在控制臺上觀看正在進行操作（如機器人肺葉切除術）的視頻，同時控制臺器械臂隨手術醫生移動。一旦記錄了運動，受訓者就可以模仿外科醫生的動作并實時操作手術器械。這使得控制臺上的外科醫生能夠習得更深入的控制臺操作技能。
1.3.4 實物訓練
模擬器訓練完成后學員即可利用達芬奇機器人進行實物操作。實物訓練的模具包括套圈、仿真血管及動物器官組織等。通過操作機器人機械臂對實物道具進行縫合、鉗夾等基本操作，增加熟練度和手眼協調性，感受機械臂操作力度，為后面在活體動物上的操作打下堅實的基礎，減少因不必要的操作損傷而導致的實驗動物浪費。在每個項目完成后，輔導老師需根據完成情況打分并提出需改進的地方。
1.3.5 動物模型訓練
實物訓練后，我們將組織學員在活體動物上進行進階訓練，以更好地提升機器人操作水平[7]。其中豬和狗是較常見且適合模擬手術訓練的動物模型，其胸腔器官如肺、食管等都與人類相近。從機械臂的安裝到 Trocar 的放置，都由受訓者自行完成。在動物模型的訓練中，受訓者可以進行活體組織的切割、鈍性分離、血管的游離和結扎，并針對性地對本專業手術器官（肺、食管等）進行真實的手術操作。而在真實動物器官或結構上的練習，可更為直觀地感受機械臂精細操作的幅度和力度，反復多次操作可形成一定的肌肉記憶，大大提高手術成功率，降低諸如出血以及機械臂牽拉傷的幾率。此外，對于血管破裂出血等緊急情況，也將由主刀及助手配合操作機器人進行按壓或縫合止血，這樣能有效增加處理術中緊急情況的能力和經驗。尤其對于接受機器人主刀培訓的醫生而言，在動物模型上的訓練效果將被評估，合格者可獲得達芬奇機器人手術的主刀資格。但是由于活體實驗動物較為昂貴，也可選擇動物尸體或動物器官進行訓練。
1.3.6 手術室觀摩及視頻分析
本中心定期舉辦達芬奇機器人學習班，通常在同一手術日安排 4～5 臺機器人手術，并安排其中 1～2 臺給受訓醫生親自操作練習。除了本院醫生，我們也邀請各地達芬奇機器人手術醫師進入手術室現場教學及答疑。我們認為在手術室現場觀看機器人手術可以在手術過程中與主刀醫生溝通交流，尤其是觀摩不同醫生對于手術孔位、器械使用的經驗和技巧，取長補短。一項來自荷蘭的研究[8]也表明，一次性觀摩更多的手術，效果更佳。此外，我們要求每位受訓醫師將自己作為主刀的工作進行錄像和剪輯，并且每月組織一次機器人手術錄像點評會，讓每位術者對各自的機器人手術錄像進行展示，旁觀者參與點評及討論。通過這種方法，可以更快地汲取他人經驗，提高技術。此外，也不定期組織觀摩國內外知名專家的機器人手術視頻，取長補短。
2 結果
至 2019 年 12 月底，我科獲得達芬奇機器人主刀資格在職醫師新增 4 位，獲得助手資格在職醫師新增 9 位。目前我科已累計開展各類達芬奇機器人手術近 1 200 例。其中 4 位新晉機器人主刀醫師目前年達芬奇機器人手術量約為 20～54 例，主要以肺葉及單一肺段切除為主，每階段學習時間見表1。學習曲線大約為 41～55 例（圖1）。各時間段完成手術情況見表2。
表1
4 位主刀醫生各階段訓練情況
圖1
4 位主刀醫生學習曲線圖
a：醫生 1 共完成 107 例手術，學習曲線 55 例；b：醫生 2 共完成 70 例手術，學習曲線 44 例；c：醫生 3 共完成 157 例手術，學習曲線 41 例；d：醫生 4 共完成 85 例手術，學習曲線 51 例
表2
4 位主刀醫師不同時間段完成手術例數（例）
3 討論
隨著機器人手術在各領域不斷開展，制定培訓策略，并對醫生進行標準化的訓練已迫在眉睫。為了患者能從機器人手術當中獲益，我們認為，只有訓練合格的醫生才可以將機器人手術用于治療患者。因此，我院機器人培訓嚴格遵循理論-模擬練習-實踐練習的方法循序漸進，取得了不錯的培訓效果。有研究[9]表明，理論-實踐的階梯式培訓，其效果要明顯優于直接上機訓練。理論知識的學習將有助于縮短學習曲線，為術中意外情況的發生和處理提供依據；而實踐操作的熟練度，也直接與患者圍手術期并發癥及預后息息相關。
目前國際國內通用的培訓方法大多是遵循理論學習、模擬器練習及動物模型練習的流程[10]。但本中心在上述學習流程完成之后，創新性地增加了定期手術觀摩及手術視頻分析兩項學習方式。其中定期邀請國內知名機器人手術專家現場手術演示，可以讓學員近距離觀摩手術操作，在手術過程中提出問題，并由專家進行一一解答，從而達到相互學習，取長補短的目的。視頻分析則能有效地對手術過程中出現的問題或不足加以總結，避免今后手術過程中出現相似的錯誤。這兩項舉措也是本中心根據自身實際情況制定的培訓措施，有效縮短了學習時間。
基于上述培訓措施的有效開展，我科各位主刀醫師迄今已完成超過千例的達芬奇機器人手術。我們在對達芬奇機器人手術的學習曲線進行分析時發現，機器人的操控難度并沒有想象中那么“高不可攀”，年輕醫生經過培訓后，完全可作為助手參與機器人術前裝機、打孔等簡單操作。凱瑟琳斯隆紀念醫院的一項問卷調查[11]顯示，大部分外科醫生都認為住院醫師期間是學習機器人手術技術的最佳時機。而對于熟練掌握胸外科手術技巧的外科醫生來說，由于具備較好的胸腔鏡手術技術，在經過以上培訓后，年資較高的醫生均能較為熟練地進行達芬奇機器人手術操作。僅以胸外科較為復雜的解剖性肺段切除手術為例，我中心具有 10 年主刀資格以上的醫師在經歷約 21 例手術的學習后，即可進入手術技能鞏固階段[12]。但胸腔鏡手術與機器人手術仍存在差別，由于主刀醫生遠離手術臺，因此對于術中出血的處理，需與助手有明確的計劃和分工，并事先經過一定的模擬訓練。我們相信隨著機器人手術培訓的不斷規范化，達芬奇機器人手術的學習曲線也將不斷縮短。
隨著科技的不斷發展，未來必將涌現更多種類的手術機器人。但無論何時，嚴格規范的訓練都將是快速熟練掌握機器人手術技術的最佳方式。因此，機器人操作培訓標準必將得到進一步規范。我中心總結的理論學習-模擬器練習-實踐練習-動物模型練習-手術觀摩-錄像分析的培訓方式行之有效，適合各級別胸外科醫師進行學習，也有望為將來制定統一的機器人培訓方案提供依據。
利益沖突：無。
作者貢獻：楊溯、郭威負責實施項目，撰寫論文；吳晗、陳醒獅負責搜集資料，查閱文獻；項捷負責參與手術培訓及理論教學；李鶴成負責手術培訓及教學，提出研究思路，審定論文。
