引用本文： 張珂誠, 黃曉輝, 王闖, 陳凜. 三維模擬器與二維模擬器在腹腔鏡初學者技能培訓教學中的效果對比研究. 中國普外基礎與臨床雜志, 2020, 27(10): 1207-1210. doi: 10.7507/1007-9424.202007026 復制
設備的可及和器械的進步推動了以腹腔鏡為代表的微創外科技術在臨床中的廣泛應用。以胃癌手術為例，伴隨微創技術的快速發展，東西方國家胃癌手術的微創率逐年升高[1-2]。由于腹腔鏡具有促進患者快速康復的優勢，日本和中國的胃癌指南均推薦腹腔鏡手術為早期遠端胃癌手術的可選方式之一[3-4]。具有資質的微創外科醫師是確保腹腔鏡優勢的重要保證，由此凸顯了微創外科培訓和教學的重要性。模擬器訓練是微創外科技能培訓的內容之一。作為中國醫師協會腹腔鏡外科培訓基地，解放軍總醫院既往使用二維腹腔鏡模擬器顯示設備，其空間景深欠佳，立體視覺有限，對于腹腔鏡初學者具有較長的學習曲線。近來，三維顯示設備在臨床實踐中顯示了其相對于二維顯示設備的優勢[5-9]，但其是否在腹腔鏡初學者教學培訓中具有優勢研究較少[10]。本研究對比分析了三維顯示模擬器和二維顯示模擬器對于腹腔鏡初學者教學培訓的價值，旨在為微創外科醫師教學培訓工作提供借鑒。
1 資料與方法
1.1 研究方案與資料收集
本研究前瞻性納入 2018 年 1 月至 2019 年 12 月期間在解放軍總醫院普通外科參加住院醫師規培的腹腔鏡初學者醫師，納入醫師需三維視覺正常。入組醫師經抽簽后決定接受二維模擬器或三維模擬器訓練。二維模擬器組使用 Logitech HD1080p 攝像頭和常規二維顯示器，三維模擬器組使用 Storz 二代攝像頭及匹配顯示器，佩戴三維偏振光眼鏡。入組醫師經過理論講解和視頻培訓后，每天訓練 2 h，訓練 5 d，最后完成以下 5 個模塊項目考核。① 夾豆模塊（圖 1a）。用無創鉗把彩珠從杯子中移動到“梅花樁”上，然后把“梅花樁”上的彩珠轉移至杯子中。記錄時間和彩珠掉落次數。② 派送模塊（圖 1b）。用左手分離鉗抓起彩色套筒，傳遞至右手的無創鉗，然后用無創鉗把彩色套筒放置到對面鏡像的柱子上。記錄時間和彩色套筒掉落次數。③ 穿線模塊（圖 1c）。采用分離鉗和無創鉗抓起彩色毛根，依次穿過幾排金屬圓環。記錄時間和掉落次數。④ 運針模塊（圖 1d）。持針從右邊點進針，左邊黑點出針，依次穿過所有黑點。記錄時間和精確穿點個數（進出針周邊無創傷）。⑤ 縫合模塊（圖 1e）。從右邊黑點進針，左邊紅點出針，穿過點后打結，剪斷縫合線；遇黑點反向穿針，紅點出針。記錄時間和精確穿點個數。
圖1
示腹腔鏡體外考核模塊
a：夾豆模塊；b：派送模塊；c：穿線模塊；d：運針模塊；e：縫合模塊
1.2 統計學方法
采用 SPSS 22.0 軟件完成統計分析。定量資料選擇均數±標準差（
±s）或中位數（M）表示，組間比較選擇成組 t 檢驗或 Mann-Whitney U 檢驗。無序分類資料的統計分析方法選擇成組 χ2 檢驗或 Fisher 精確概率法。檢驗水準 α=0.05（雙側）。
2 結果
共有 31 名醫師參加此研究，基線資料見表 1。2 組參與研究醫師在年齡、性別、主力手、佩戴眼鏡、腹腔鏡操作經歷和射擊類電腦游戲經歷上比較差異均無統計學意義（P>0.05）。基本模塊訓練結果見表 2，由表 2 可見，2 組醫師在夾豆模塊和派送模塊中的所用時間及掉落次數比較差異均無統計學意義（P>0.05）。在穿線模塊中，三維模擬器組和二維模擬器組醫師的所用時間比較差異無統計學意義（P=0.42），但三維模擬器組的掉落次數低于二維模擬器組（P=0.03）。在高階操作的運針模塊中（表 2），三維模擬器組和二維模擬器組的時間比較差異無統計學意義（P=0.07），但三維模擬器組的運針操作更加精細準確，精確穿點次數較多（P=0.04）；在縫合模塊中，相比于二維模擬器組，三維模擬器組所用的時間更短（P=0.02），精確穿點次數較多（P=0.03）。
表1
2 組納入醫師的基線資料比較
表2
三維模擬器組和二維模擬器組的基本模塊訓練結果（
）
3 討論
腹腔鏡技術已廣泛應用于臨床，相比于開放手術，其優勢在于創傷小和恢復快[11-15]。在傳統的二維腹腔鏡手術中，術者需要在二維的平面中尋找解剖間隙、確定空間定位，因此需要較長的學習曲線。對于復雜的腹腔鏡輔助全胃切除術，需要 100 例學習曲線[16]。而三維腹腔鏡手術能減少術者由視覺引起的精神負荷并縮短學習曲線，利于復雜手術操作[17-18]，且具有更高的手術精度，可以縮短手術時間[19-21]。在日韓，腹腔鏡醫師均需經過規范的培訓并取得相應資格證書，我國尚未建立統一的腹腔鏡外科培訓模式和機制。依托于中國醫師協會腹腔鏡外科培訓基地，解放軍總醫院普通外科進行了微創外科醫師培養，并在本研究中對比研究了三維模擬器和二維模擬器在醫師培訓中的價值。
筆者發現，在諸如夾豆模塊、派送模塊等簡單操作中，三維模擬器組和二維模擬器組的腹腔鏡初學者表現相當，但是在諸如運針模塊和縫合模塊復雜操作中，三維模擬器組的腹腔鏡初學者用時更短，失誤更少。據此筆者認為，在例如縫合復雜操作中，初學者更需要空間層次感和景深感，因此三維視覺的優勢得以體現。此研究發現與臨床實踐結果一致[6]。在 Kanaji 等[22]的報道中，三維視野有利于腹腔動脈周圍淋巴結清掃和狹窄空間消化道重建，以及全腔鏡下縫合。其他學者[23-25]的報道也顯示，初學者在三維顯示模擬器下表現更優、失誤更少，完成任務的時間更少，學習曲線更短，減少了在模擬器條件下的熟練時間，因此三維模擬器在腹腔鏡初學者教學中更有優勢。另外的研究[26]表明，受試者在三維系統中習得的經驗可以順利應用于二維視野中，且大多數參與者更喜歡三維。
腹腔鏡基本技術訓練對于微創外科醫師培養至關重要。國內已有的研究報道更多是應用二維腹腔鏡模擬器，部分學者探究了虛擬現實模擬器和自制腹腔鏡模擬器在技能培訓中的作用價值[27-28]。在模擬器訓練內容中，多數研究均包括夾豆模塊、物品傳遞模塊等簡單操作模塊，也包括縫合等高階模塊[10]。在本研究的訓練內容中，也包括了夾豆、派送等基本操作模塊，以及縫合高階模塊。基本操作模塊可以訓練初學者眼手協調性、鏡下方向感和準確性，而高階模塊則為進一步動物實驗操作打下了基礎。
本研究率先探究并證實了三維模擬器在腹腔鏡初學者訓練中的價值。解讀本研究結果時也需注意：① 本研究為小樣本量研究；② 三維模擬器的費用要顯著高于二維模擬器，因此各中心在推廣應用三維模擬器時需考慮成本效益；③ 三維模擬器對于有腹腔鏡操作經驗醫師是否有同樣價值值得探究，此外，其在腹腔鏡動物實驗培訓中的作用價值值得期待。
綜上，三維模擬器有助于縮短腹腔鏡初學者的復雜操作時間，提高操作精確性，有助于提高腹腔鏡初學者的培訓效果。
重要聲明
利益沖突聲明：本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明：張珂誠，試驗設計和文稿撰寫；黃曉輝和王闖：數據收集和分析；陳凜，行政支持、課題指導和文稿修訂。
倫理聲明：本研究通過了中國人民解放軍總醫院倫理委員會的審核批準。
設備的可及和器械的進步推動了以腹腔鏡為代表的微創外科技術在臨床中的廣泛應用。以胃癌手術為例，伴隨微創技術的快速發展，東西方國家胃癌手術的微創率逐年升高[1-2]。由于腹腔鏡具有促進患者快速康復的優勢，日本和中國的胃癌指南均推薦腹腔鏡手術為早期遠端胃癌手術的可選方式之一[3-4]。具有資質的微創外科醫師是確保腹腔鏡優勢的重要保證，由此凸顯了微創外科培訓和教學的重要性。模擬器訓練是微創外科技能培訓的內容之一。作為中國醫師協會腹腔鏡外科培訓基地，解放軍總醫院既往使用二維腹腔鏡模擬器顯示設備，其空間景深欠佳，立體視覺有限，對于腹腔鏡初學者具有較長的學習曲線。近來，三維顯示設備在臨床實踐中顯示了其相對于二維顯示設備的優勢[5-9]，但其是否在腹腔鏡初學者教學培訓中具有優勢研究較少[10]。本研究對比分析了三維顯示模擬器和二維顯示模擬器對于腹腔鏡初學者教學培訓的價值，旨在為微創外科醫師教學培訓工作提供借鑒。
1 資料與方法
1.1 研究方案與資料收集
本研究前瞻性納入 2018 年 1 月至 2019 年 12 月期間在解放軍總醫院普通外科參加住院醫師規培的腹腔鏡初學者醫師，納入醫師需三維視覺正常。入組醫師經抽簽后決定接受二維模擬器或三維模擬器訓練。二維模擬器組使用 Logitech HD1080p 攝像頭和常規二維顯示器，三維模擬器組使用 Storz 二代攝像頭及匹配顯示器，佩戴三維偏振光眼鏡。入組醫師經過理論講解和視頻培訓后，每天訓練 2 h，訓練 5 d，最后完成以下 5 個模塊項目考核。① 夾豆模塊（圖 1a）。用無創鉗把彩珠從杯子中移動到“梅花樁”上，然后把“梅花樁”上的彩珠轉移至杯子中。記錄時間和彩珠掉落次數。② 派送模塊（圖 1b）。用左手分離鉗抓起彩色套筒，傳遞至右手的無創鉗，然后用無創鉗把彩色套筒放置到對面鏡像的柱子上。記錄時間和彩色套筒掉落次數。③ 穿線模塊（圖 1c）。采用分離鉗和無創鉗抓起彩色毛根，依次穿過幾排金屬圓環。記錄時間和掉落次數。④ 運針模塊（圖 1d）。持針從右邊點進針，左邊黑點出針，依次穿過所有黑點。記錄時間和精確穿點個數（進出針周邊無創傷）。⑤ 縫合模塊（圖 1e）。從右邊黑點進針，左邊紅點出針，穿過點后打結，剪斷縫合線；遇黑點反向穿針，紅點出針。記錄時間和精確穿點個數。
圖1
示腹腔鏡體外考核模塊
a：夾豆模塊；b：派送模塊；c：穿線模塊；d：運針模塊；e：縫合模塊
1.2 統計學方法
采用 SPSS 22.0 軟件完成統計分析。定量資料選擇均數±標準差（±s）或中位數（M）表示，組間比較選擇成組 t 檢驗或 Mann-Whitney U 檢驗。無序分類資料的統計分析方法選擇成組 χ2 檢驗或 Fisher 精確概率法。檢驗水準 α=0.05（雙側）。
2 結果
共有 31 名醫師參加此研究，基線資料見表 1。2 組參與研究醫師在年齡、性別、主力手、佩戴眼鏡、腹腔鏡操作經歷和射擊類電腦游戲經歷上比較差異均無統計學意義（P>0.05）。基本模塊訓練結果見表 2，由表 2 可見，2 組醫師在夾豆模塊和派送模塊中的所用時間及掉落次數比較差異均無統計學意義（P>0.05）。在穿線模塊中，三維模擬器組和二維模擬器組醫師的所用時間比較差異無統計學意義（P=0.42），但三維模擬器組的掉落次數低于二維模擬器組（P=0.03）。在高階操作的運針模塊中（表 2），三維模擬器組和二維模擬器組的時間比較差異無統計學意義（P=0.07），但三維模擬器組的運針操作更加精細準確，精確穿點次數較多（P=0.04）；在縫合模塊中，相比于二維模擬器組，三維模擬器組所用的時間更短（P=0.02），精確穿點次數較多（P=0.03）。
表1
2 組納入醫師的基線資料比較
表2
三維模擬器組和二維模擬器組的基本模塊訓練結果（）
3 討論
腹腔鏡技術已廣泛應用于臨床，相比于開放手術，其優勢在于創傷小和恢復快[11-15]。在傳統的二維腹腔鏡手術中，術者需要在二維的平面中尋找解剖間隙、確定空間定位，因此需要較長的學習曲線。對于復雜的腹腔鏡輔助全胃切除術，需要 100 例學習曲線[16]。而三維腹腔鏡手術能減少術者由視覺引起的精神負荷并縮短學習曲線，利于復雜手術操作[17-18]，且具有更高的手術精度，可以縮短手術時間[19-21]。在日韓，腹腔鏡醫師均需經過規范的培訓并取得相應資格證書，我國尚未建立統一的腹腔鏡外科培訓模式和機制。依托于中國醫師協會腹腔鏡外科培訓基地，解放軍總醫院普通外科進行了微創外科醫師培養，并在本研究中對比研究了三維模擬器和二維模擬器在醫師培訓中的價值。
筆者發現，在諸如夾豆模塊、派送模塊等簡單操作中，三維模擬器組和二維模擬器組的腹腔鏡初學者表現相當，但是在諸如運針模塊和縫合模塊復雜操作中，三維模擬器組的腹腔鏡初學者用時更短，失誤更少。據此筆者認為，在例如縫合復雜操作中，初學者更需要空間層次感和景深感，因此三維視覺的優勢得以體現。此研究發現與臨床實踐結果一致[6]。在 Kanaji 等[22]的報道中，三維視野有利于腹腔動脈周圍淋巴結清掃和狹窄空間消化道重建，以及全腔鏡下縫合。其他學者[23-25]的報道也顯示，初學者在三維顯示模擬器下表現更優、失誤更少，完成任務的時間更少，學習曲線更短，減少了在模擬器條件下的熟練時間，因此三維模擬器在腹腔鏡初學者教學中更有優勢。另外的研究[26]表明，受試者在三維系統中習得的經驗可以順利應用于二維視野中，且大多數參與者更喜歡三維。
腹腔鏡基本技術訓練對于微創外科醫師培養至關重要。國內已有的研究報道更多是應用二維腹腔鏡模擬器，部分學者探究了虛擬現實模擬器和自制腹腔鏡模擬器在技能培訓中的作用價值[27-28]。在模擬器訓練內容中，多數研究均包括夾豆模塊、物品傳遞模塊等簡單操作模塊，也包括縫合等高階模塊[10]。在本研究的訓練內容中，也包括了夾豆、派送等基本操作模塊，以及縫合高階模塊。基本操作模塊可以訓練初學者眼手協調性、鏡下方向感和準確性，而高階模塊則為進一步動物實驗操作打下了基礎。
本研究率先探究并證實了三維模擬器在腹腔鏡初學者訓練中的價值。解讀本研究結果時也需注意：① 本研究為小樣本量研究；② 三維模擬器的費用要顯著高于二維模擬器，因此各中心在推廣應用三維模擬器時需考慮成本效益；③ 三維模擬器對于有腹腔鏡操作經驗醫師是否有同樣價值值得探究，此外，其在腹腔鏡動物實驗培訓中的作用價值值得期待。
綜上，三維模擬器有助于縮短腹腔鏡初學者的復雜操作時間，提高操作精確性，有助于提高腹腔鏡初學者的培訓效果。
重要聲明
利益沖突聲明：本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明：張珂誠，試驗設計和文稿撰寫；黃曉輝和王闖：數據收集和分析；陳凜，行政支持、課題指導和文稿修訂。
倫理聲明：本研究通過了中國人民解放軍總醫院倫理委員會的審核批準。
