郝宗耀

(1.安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 泌尿外科，安徽 合肥 230022；2.安徽醫(yī)科大學(xué) 泌尿外科研究所，安徽 合肥 230022；3.泌尿生殖系統(tǒng)疾病安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230022)

輸尿管軟鏡手術(shù)(flexible ureteroscopy，fURS)是近年來泌尿外科領(lǐng)域發(fā)展迅速的微創(chuàng)技術(shù)，可通過人體自然的泌尿系腔道操作，被廣泛應(yīng)用于上尿路結(jié)石的治療、可疑腫瘤的活檢等[1-2]。隨著器械的持續(xù)改進(jìn)和更高效的激光技術(shù)的發(fā)展，fURS已成為治療2 cm以下腎結(jié)石和1～2 cm腎下極結(jié)石的首選方法[3]，因此，fURS也成為泌尿外科醫(yī)生必須掌握的基本技能之一。然而，軟鏡設(shè)備及耗材費(fèi)用較高、易損耗，且軟鏡技術(shù)要求高，這使得fURS的初學(xué)者很難有機(jī)會在臨床工作中積累操作經(jīng)驗(yàn)。

軟鏡模擬器應(yīng)用于fURS技能訓(xùn)練可提高初學(xué)者的學(xué)習(xí)效率，減少并發(fā)癥發(fā)生[4]。既往使用的傳統(tǒng)軟鏡模擬器多是以塑料和塑膠為材料的簡易模型，難以真正模擬臨床fURS時(shí)的操作體驗(yàn)。而3D打印軟鏡模擬器采用3D打印技術(shù)，可根據(jù)真實(shí)患者的泌尿系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行個(gè)性化的重建和設(shè)計(jì)，操作體驗(yàn)更接近于臨床上真實(shí)手術(shù)[5]。本研究通過比較新型3D打印和傳統(tǒng)軟鏡模擬器培訓(xùn)對縮短初學(xué)者fURS學(xué)習(xí)曲線的有效性，從而確定何種軟鏡模擬器培訓(xùn)系統(tǒng)對初學(xué)者掌握fURS技能更有效。

1 資料與方法

1.1 軟鏡模擬器設(shè)備

3D打印軟鏡模擬導(dǎo)航系統(tǒng)(醫(yī)千創(chuàng)科技有限公司，北京，圖1A)包括CreEndo2虛擬軟鏡軟件、3D打印腎臟庫、操作臺、密碼狗筆記本電腦、人工腎結(jié)石、訓(xùn)練用電子軟鏡、電子軟鏡主機(jī)或轉(zhuǎn)換器、套石籃和鞘組成，系統(tǒng)含軟鏡探查模塊、套石模塊和激光碎石模塊，可模擬fURS的全流程。3D打印的腎臟庫含有20個(gè)源自真實(shí)病例的打印腎，包括正常腎臟結(jié)構(gòu)、中盞融合到上或下組盞、平行盞、分支腎、積水腎、單發(fā)或多發(fā)的上中下盞結(jié)石等。不僅可用于探查腎盞、尋找結(jié)石，亦可做水環(huán)境下的套石和激光碎石訓(xùn)練。

傳統(tǒng)軟鏡模擬器(庫克醫(yī)療，伯明頓，圖1D)包括一個(gè)操作箱和一套由塑料和塑膠制作的簡易正常腎臟、尿路系統(tǒng)模型，可完成簡單腎盞的探查、套石訓(xùn)練。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和研究對象

選取2017年至2020年在安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院參加輸尿管軟鏡培訓(xùn)班的121名學(xué)員進(jìn)行隨訪，其中62名學(xué)員接受的是3D打印軟鏡模擬器培訓(xùn)(圖1B)，59名學(xué)員接受的是傳統(tǒng)軟鏡模擬器培訓(xùn)(圖1E)。兩組除使用模擬器不同外，其他培訓(xùn)內(nèi)容一致，包括輸尿管軟鏡理論知識學(xué)習(xí)、教員示范和指導(dǎo)下進(jìn)行模擬器培訓(xùn)系統(tǒng)基本操作訓(xùn)練、輸尿管軟鏡腎內(nèi)探測和套石取石專項(xiàng)訓(xùn)練，以及臨床fURS的觀摩。納入標(biāo)準(zhǔn)：fURS初學(xué)者(未獨(dú)立完成過fURS)；排除標(biāo)準(zhǔn)：培訓(xùn)后無臨床fURS經(jīng)驗(yàn)者、隨訪資料不全者。

(A)3D打印軟鏡模擬器；(B)學(xué)員接受3D打印軟鏡模擬器訓(xùn)練；(C)軟鏡下的3D打印模擬器腎臟集合系統(tǒng)圖像；(D)傳統(tǒng)軟鏡模擬器；(E)學(xué)員接受傳統(tǒng)模擬器訓(xùn)練；(F)軟鏡下的傳統(tǒng)模擬器腎臟集合系統(tǒng)圖像圖1 3D打印和傳統(tǒng)軟鏡模擬器的應(yīng)用于教學(xué)

1.3 研究方法

使用“問卷星”標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查表對參加軟鏡培訓(xùn)班后的學(xué)員進(jìn)行匿名隨訪。根據(jù)培訓(xùn)班使用的軟鏡模擬器不同，分為3D打印模擬器組和傳統(tǒng)模擬器組，比較分析兩組學(xué)員培訓(xùn)后fURS學(xué)習(xí)曲線的差異。

1.4 觀察指標(biāo)

為標(biāo)準(zhǔn)化比較兩種軟鏡模擬器培訓(xùn)的有效性，我們評估兩組學(xué)員三個(gè)階段的fURS技能曲線：培訓(xùn)結(jié)束時(shí)可掌握的fURS技能、獨(dú)立完成fURS時(shí)需參與的軟鏡手術(shù)例數(shù)(分為6級：1、2～5、6～10、11～20、21～30，>30)、熟練完成fURS時(shí)需獨(dú)立完成的軟鏡手術(shù)例數(shù)(分為6級：1～10、11～20、21～30、31～40、41～50、>50)。獨(dú)立完成fURS定義為無上級醫(yī)師指導(dǎo)下可主刀完成fURS；熟練完成fURS定義為可獲得穩(wěn)定的手術(shù)結(jié)果且不出現(xiàn)嚴(yán)重的手術(shù)并發(fā)癥(培訓(xùn)后已獨(dú)立完成fURS例數(shù)超過50例者被納入評估)。軟鏡模擬器培訓(xùn)對掌握fURS技能提供的幫助程度、模擬器的圖像真實(shí)度、模擬器的操作體驗(yàn)真實(shí)度，使用0～10分(0分：一點(diǎn)沒幫助或一點(diǎn)不真實(shí)；10分：非常有幫助、非常真實(shí))評分法。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 23．0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料以中位數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較使用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以個(gè)數(shù)(百分比)表示，組間比較使用卡方檢驗(yàn)或秩和檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

121人中失訪24人，不符合納入標(biāo)準(zhǔn)36人。61人被納入研究，包括3D打印模擬器組33人、傳統(tǒng)模擬器組28人。被調(diào)查學(xué)員培訓(xùn)前基線資料見表1。兩組在年齡、工作年限、職稱、單位級別和輸尿管硬鏡手術(shù)經(jīng)驗(yàn)方面無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

表1 培訓(xùn)前兩組學(xué)員的基線資料

兩組學(xué)員培訓(xùn)結(jié)束時(shí)均能掌握不同程度的fURS技能(表2)，但3D打印模擬器組可基本獨(dú)立完成fURS的學(xué)員比例更高(51.5% vs 21.4%；P=0.016)。培訓(xùn)后至調(diào)查日時(shí)兩組均可獨(dú)立完成fURS，3D打印模擬器組和傳統(tǒng)模擬器組獨(dú)立完成fURS時(shí)需參與的手術(shù)例數(shù)(圖2)的秩均值分別為25.71 vs 37.23，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.009)；可熟練完成且已獨(dú)立完成fURS超過50例者共38人，其中3D打印模擬器組21人、傳統(tǒng)模擬器組17人，兩組可熟練完成fURS時(shí)需獨(dú)立完成的手術(shù)例數(shù)(圖3)的秩均值分別為15.02 vs 25.03，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.005)。

表2 培訓(xùn)結(jié)束時(shí)兩組學(xué)員可掌握的輸尿管軟鏡手術(shù)(fURS)技能

圖2 3D打印和傳統(tǒng)模擬器組獨(dú)立完成輸尿管軟鏡手術(shù)的學(xué)習(xí)曲線

圖3 3D打印和傳統(tǒng)模擬器組熟練完成輸尿管軟鏡手術(shù)的學(xué)習(xí)曲線

3D打印模擬器的圖像真實(shí)度(圖1C)、操作體驗(yàn)真實(shí)度和培訓(xùn)的幫助程度得分均高于傳統(tǒng)模擬器(圖1F)，分別為8.8±1.5 vs 7.5±1.3、8.8±1.4 vs 7.3±1.6、9.8±1.3 vs 8.8±1.3，組間均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.001；P=0.001；P=0.004)。

3 討論

fURS學(xué)習(xí)曲線長，具有一定的技術(shù)壁壘，且操作者的手術(shù)熟練程度與手術(shù)效果和并發(fā)癥的發(fā)生率密切相關(guān)[6]。操作不當(dāng)可導(dǎo)致出血、輸尿管斷裂、黏膜撕脫、嚴(yán)重尿源性感染等嚴(yán)重手術(shù)并發(fā)癥[7]。fURS技巧的掌握需大量的臨床操作經(jīng)驗(yàn)的積累，但鑒于軟鏡易損壞，而且部分醫(yī)院服務(wù)患者的例數(shù)有限，限制了fURS初學(xué)者臨床經(jīng)驗(yàn)的積累。因此，對于初學(xué)者來說，一種有效的軟鏡模擬器培訓(xùn)必不可少。目前，有多種類型的模擬器可供初學(xué)者進(jìn)行fURS的訓(xùn)練[8]。傳統(tǒng)模擬器是以塑料、塑膠為材料的軟鏡模擬器，是早期應(yīng)用于軟鏡教學(xué)及示教中最常用的模擬器，其特點(diǎn)是安裝方便，耐用[9]；虛擬模擬器可以提供軟鏡操作的虛擬環(huán)境，被證明可幫助初學(xué)者提高fURS技能，但其價(jià)格較昂貴；豬腎動物模型在腎臟結(jié)構(gòu)上與人類最為相似[10]。但這些模擬器并不能準(zhǔn)確地重現(xiàn)人類尿路系統(tǒng)的解剖結(jié)構(gòu)和真實(shí)病變情況，使培訓(xùn)者并不能夠真正理解fURS[5，11]。

隨著3D打印技術(shù)的迅速發(fā)展和更多打印材料的應(yīng)用，3D打印的人體器官逐漸被應(yīng)用于復(fù)雜手術(shù)的術(shù)前規(guī)劃和手術(shù)模擬操作[5，12]。3D打印模型作為患者器官的復(fù)制品，能夠真實(shí)還原患者解剖結(jié)構(gòu)，以客觀的立體實(shí)物進(jìn)行1∶1的展示，而且還能夠提供立體觸覺體驗(yàn)、模擬手術(shù)操作[13]。解剖學(xué)上精準(zhǔn)的3D打印腎臟模型最早由Turney等基于真實(shí)患者的CT數(shù)據(jù)制作完成[14]，該模型具有高保真的腎臟解剖表現(xiàn)，且成本較低。我們培訓(xùn)班使用的3D打印模型腎庫，亦源自20個(gè)真實(shí)的病例，不僅可提供真實(shí)腎臟解剖結(jié)構(gòu)的探查模擬，而且可做水環(huán)境下的套石和激光碎石訓(xùn)練，從而能夠更全面地模擬臨床真實(shí)fURS的各種場景。調(diào)查結(jié)果也顯示，對于初學(xué)者來說3D打印軟鏡模擬器相較于傳統(tǒng)軟鏡模擬器，具有更真實(shí)的視覺圖像，且操作體驗(yàn)更加接近于真實(shí)的fURS。

fURS的關(guān)鍵技術(shù)在于將軟鏡鞘順利經(jīng)彎曲狹窄的輸尿管置入腎盂而不損傷輸尿管黏膜,順利對腎盂和分布方向不同腎盞的探查而不迷失方向，尤其是對腎盂漏斗角度狹小的下腎盞探查[15]。相較于傳統(tǒng)軟鏡模擬器是由塑料等硬質(zhì)材料制作，3D打印軟鏡模型是一個(gè)真實(shí)的、具有拉伸彈性的硅膠尿路模型，不僅可真實(shí)地還原輸尿管的自然走行、生理狹窄和腎集合系統(tǒng)解剖結(jié)構(gòu)，而且可根據(jù)臨床上解剖復(fù)雜程度不同、結(jié)石大小和形狀或位置各異的真實(shí)病例去設(shè)置不同場景和難度的fURS模擬[16]，這些獨(dú)特的優(yōu)勢對于初學(xué)者體驗(yàn)軟鏡鞘通過輸尿管的手感、掌握軟鏡下識別腎盞和探查的方向感及模擬完成臨床不同難度的病例方面顯得尤為重要。

3D打印軟鏡模擬器被越來越多地應(yīng)用于fURS初學(xué)者的教學(xué)。Luca等報(bào)道一種應(yīng)用于fURS的上尿路的3D打印模型[16]，能夠真實(shí)地模擬fURS的每一個(gè)步驟，改變了傳統(tǒng)的“手把手”式外科訓(xùn)練模式，3D打印軟鏡模擬器訓(xùn)練可讓初學(xué)者達(dá)到手術(shù)熟練時(shí)所需經(jīng)歷的臨床病例更少。國內(nèi)曹志強(qiáng)等亦設(shè)計(jì)了一種3D打印軟鏡模擬器應(yīng)用于fURS初學(xué)者的教學(xué)[5]，結(jié)果顯示3D打印軟鏡模擬器培訓(xùn)可縮短初學(xué)者尋找目標(biāo)腎盞和碎石的時(shí)間，有利于年輕醫(yī)師快速掌握fURS操作技巧，減少手術(shù)并發(fā)癥的發(fā)生。但他們均沒有評估3D打印軟鏡模擬器培訓(xùn)后的初學(xué)者真正開始臨床手術(shù)時(shí)的學(xué)習(xí)曲線。據(jù)我們所知，關(guān)于3D打印和傳統(tǒng)軟鏡模擬器培訓(xùn)對縮短初學(xué)者fURS學(xué)習(xí)曲線的有效性比較的研究國內(nèi)尚未見報(bào)道。

已有研究表明，fURS初學(xué)者積累50～60例手術(shù)經(jīng)驗(yàn)后，手術(shù)結(jié)果可達(dá)到穩(wěn)定的平臺期[17]，50～100例后，嚴(yán)重手術(shù)并發(fā)癥將明顯減少[18]。定義fURS學(xué)習(xí)曲線和達(dá)到熟練所需病例量的證據(jù)尚少[19]。學(xué)習(xí)曲線的準(zhǔn)確識別取決于為驗(yàn)證熟練程度而選擇的終點(diǎn)，包括手術(shù)結(jié)果、患者安全和任務(wù)效率的衡量指標(biāo)。為標(biāo)準(zhǔn)化比較軟鏡模擬器培訓(xùn)的有效性，我們評估兩組學(xué)員三個(gè)階段的fURS技能曲線：培訓(xùn)結(jié)束時(shí)可掌握的fURS技能、獨(dú)立完成fURS時(shí)需參與的軟鏡手術(shù)例數(shù)、熟練完成fURS時(shí)需獨(dú)立完成的軟鏡手術(shù)例數(shù)，并將熟練完成fURS定義為可獲得穩(wěn)定的手術(shù)結(jié)果且不出現(xiàn)嚴(yán)重的手術(shù)并發(fā)癥。調(diào)查結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)軟鏡模擬器培訓(xùn)相比，3D打印軟鏡模擬器訓(xùn)練對初學(xué)者掌握fURS技能更有幫助，對縮短初學(xué)者獨(dú)立和熟練完成fURS的學(xué)習(xí)曲線更有效。

總之，外科學(xué)已從最初的直覺外科和經(jīng)驗(yàn)外科進(jìn)入現(xiàn)代外科時(shí)代。與傳統(tǒng)軟鏡模擬器相比，3D打印軟鏡模擬器能真實(shí)還原患者尿路系統(tǒng)的解剖結(jié)構(gòu)，為初學(xué)者提供更好的觸覺感受和立體解剖學(xué)體驗(yàn)，可進(jìn)一步縮短初學(xué)者掌握fURS的學(xué)習(xí)曲線。3D打印軟鏡模擬器培訓(xùn)應(yīng)用于輸尿管軟鏡手術(shù)教學(xué)值得進(jìn)一步推廣。