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第三節 模擬訓練硬件

所有的腹腔鏡模擬訓練都需要一個載體,載體需要考慮的問題首先是擬真度,這關系到能否將模擬訓練成果有效地轉化為臨床技能。其次是經濟投入問題,因為腹腔鏡模擬培訓的需求極大,如何進行經濟和實效的綜合考量也是擺在教學者面前的問題。
本文將模擬訓練硬件分為兩種,一種是機械模擬,一種是電子模擬,前者包括簡易模擬箱和腹腔鏡模擬訓練箱等非生物性的箱式模擬訓練或動物模擬訓練;后者主要是虛擬現實模擬器。
一、腹腔鏡模擬訓練箱
這是目前應用最為廣泛的腹腔鏡模擬訓練工具,由箱體、光源、攝像機、顯示器、腹腔鏡手術器械和模具組成。
腹腔鏡模擬訓練箱可以實現大多數腹腔鏡模擬訓練,包括所有的基本技能訓練、復雜腹腔鏡技能訓練、部分離體臟器專科訓練,但是無法實現一些高級別的電設備處理效果和具體手術操作流程。在基本技能訓練方面,雖然存在一些相反的研究結論 [4,5],但我們可以認為腹腔鏡模擬訓練箱和虛擬現實模擬器相比不存在訓練效果的差異。模擬訓練箱的優勢在于簡易、經濟、便于攜帶,以及使用真實的手術操作器械有利手術感覺的培養。在我國教育投入較為匱乏的時代,經濟實用的腹腔鏡模擬訓練箱解決了大量的腹腔鏡崗前培訓問題。很多單位和個人自制簡易模擬訓練箱,最為簡便的莫過于不需要攝像設備和光源的透明訓練箱,操作者可以直接看到手部和器械的動作。折疊式的模擬訓練箱可以將所有的訓練設備囊括在一個可以隨身攜帶的背包中,方便學習者隨處訓練。網絡時代讓單位和個人都能夠很方便和經濟地獲得適合自己使用的模擬設備,在國內主流的網絡購物平臺上可以搜索到大量的不同型號不同價格的腹腔鏡模擬箱。雖然這類模擬設備操作感覺真實,但是大多數粗糙的成像系統將讓操作者的訓練體驗大打折扣,也影響操作者的訓練興趣,而且對于精細操作如縫合來說,模糊的影像直接影響訓練效果。不過這類模擬箱的開放式設計給操作者巨大的改裝機會,升級影像系統對于想要獲得更好訓練效果的人員來說是實際可行的。
根據模擬箱體的形態不同可以將目前主流的模擬設備分為立方體模擬箱、表面弧形模擬箱、表面球形模擬箱和擬真腹壁模擬箱。立方體模擬箱簡單易制,可以進行基本訓練,表面弧形和球形模擬箱簡單地模擬了人體腹壁充氣之后的形態,而擬真腹壁模擬箱更接近真實人體腹壁形態。對于腹腔鏡胰腺手術而言,大部分的操作不會處于訓練狀態下的最理想操作角度(如大部分時間攝像角度不會位于主刀兩操作孔之間,主副操作孔夾角大部分時候小于60°),因此在擬真人體腹壁的帶弧度的操作箱上訓練將更有利于腹腔鏡胰腺手術的開展。值得一提的是,選擇箱體上可以自由設置戳孔的設備,更便于模擬腹腔鏡胰腺手術的操作動作。
模擬訓練箱使用的是真實的腹腔鏡操作器械和耗材,相對于虛擬現實模擬操作而言,能夠獲得更真實的操作感受。雖然腹腔鏡操作器械價格不菲,但是大多數模擬訓練中心和醫院是同在一個單位內,獲得臨床上淘汰的器械并不困難。目前國內尚缺乏標準的訓練模塊,大部分沿襲國外的訓練方式和設備,因此在訓練模塊和耗材的選擇方面,特別是高級別的訓練方面,出現了很多自創的訓練方式,如使用葡萄等水果進行分離訓練,使用豬小腸進行縫合訓練。腹腔鏡胰腺手術普及時間較短,加上手術的復雜性讓模擬訓練暫時難以跟上手術的進步,模擬訓練還需要更多創新性的工作,如胰腺實質的模擬物品選擇就是一個待解決的問題。其中Mayo中心的Farley教授使用香腸模擬胰腺實質是一個可供參考的選擇。
二、虛擬現實模擬器
虛擬現實(virtual reality simulator,VR)模擬器是基于電子虛擬現實基礎上的場景模擬與反饋,所有使用的設備和器具都是模擬物品。相對于機械模擬箱而言,虛擬現實模擬器能夠模擬更為真實的整體手術環境,可以模擬真實手術操作全過程而不是單一操作步驟,可以更加標準化模擬課程,所有的操作可以實時記錄和分析便于提高訓練效果和考核 [6,7]。虛擬現實模擬器可以進行腹腔鏡扶鏡手的培訓,可以模擬機械模擬箱因為價格原因無法實現的所有電設備作用效果。虛擬現實模擬器的電子屬性可以讓它的擴展空間非常大,比方說根據不同級別的訓練醫生設定模擬訓練的難度,理論上來說,可以根據用戶需求來自定義模擬訓練的項目和流程。目前暫時沒有成熟的腹腔鏡胰十二指腸切除手術模擬訓練課程。
虛擬現實模擬器的缺點在于價格昂貴,起碼在國內教學環境中,就算是大的教學中心也常常無法保證其作為常規教具使用。此外缺少真實的力反饋也是它的另一個缺點,但是從另一個角度來說,機器人手術也是通過電子傳輸模擬人的手部運動,而且得到的也是電子模擬的力反饋,這和虛擬現實模擬手術是非常相似的。
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