李佳駿，李柯然，商衛(wèi)紅

0引言

白內障作為眼科臨床常見的致盲性眼病，可導致嚴重的視力受損甚至失明。中國目前約有1100萬白內障患者且每年遞增80萬[1]，與此相對的是，目前我國白內障手術覆蓋率較低，掌握白內障手術操作技能的醫(yī)師數量仍然較為短缺[2]。長期以來我國各教學醫(yī)院眼科手術培訓多采用基于傳統(tǒng)的霍爾斯泰德式[3]學徒學習模式，這種模式很大程度上依賴于有經驗的手術醫(yī)師帶教及重復教學指導，但手術醫(yī)師能力參差不齊，教學內容隨機，培訓周期長，以及將患者用于培訓目的而產生的倫理問題均對傳統(tǒng)培訓模式產生了很大影響，術后并發(fā)癥發(fā)生率增加、預后不佳、醫(yī)患關系緊張等諸多問題也是影響傳統(tǒng)學徒模式持續(xù)開展的重要原因[4-5]。實體動物手術操作(Wet-lab)訓練在實際培訓開展過程中，其學習曲線較長，設備及器材損耗較大，可供反復操作的機會有限，并且缺乏客觀的考核評價指標[6]。如何提高白內障手術培訓效率，有效提高手術醫(yī)師顯微操作的精準性及空間立體感知力，白內障手術培訓模式的改進就顯得尤為重要。虛擬-現實技術(virtual reality technology，VR)是一類囊括計算機、電子信息、仿真技術的三維空間虛擬環(huán)境，通過感知和捕捉參與者的位置及動作信息，為其提供觸覺、視覺和聽覺等全方位的環(huán)境沉浸感[7]。通過該技術開發(fā)的虛擬仿真項目在醫(yī)學教育、心理培訓、軍事練習等諸多領域逐步推廣應用。本研究將基于VR的Eye SI虛擬手術模擬(VR magic，Germany)系統(tǒng)應用到白內障手術教學實踐中，通過比較虛擬-現實手術操作(Dry-lab)訓練和Wet-lab訓練的差異和效果，嘗試突破傳統(tǒng)培訓方法的局限，以提高白內障手術的培訓效果和質量。

1對象和方法

1.1對象前瞻性對照研究。選取2019/2021年在南京醫(yī)科大學附屬眼科醫(yī)院已完成3a住院醫(yī)師規(guī)范化培訓的20名眼科住院醫(yī)師為研究對象。納入標準：入組眼科住院醫(yī)師均已通過國家臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師資格考試，年資相同并且已完成眼科3a住院醫(yī)師規(guī)范化培訓、既往未參與過白內障相關顯微手術模擬操作或實體操作實踐。排除標準：無法按時完成教學培訓計劃、無法參與教學后評估、輪轉時間小于3a、既往參加過白內障相關手術模擬操作或實體操作。由一名經驗豐富的白內障?？浦魅吾t(yī)師進行為期3d的白內障基礎理論授課后，對入組住院醫(yī)師進行理論考核并由另一名教師記錄理論考核成績。20名住院醫(yī)師均通過理論考核并隨機分為Dry-lab組和Wet-lab組，每組各10名，其中Dry-lab組男6名，女4名，平均年齡28.80±1.32歲；Wet-lab組男3名，女7名，平均年齡29.30±1.16歲。兩組住院醫(yī)師性別、年齡、學歷、年資、輪轉時間、理論考核等方面差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，具有可比性。本研究經過南京醫(yī)科大學附屬眼科醫(yī)院倫理委員會批準，所有參與者均已簽署知情同意書。

1.2方法

1.2.1培訓儀器Dry-lab組采用由計算機驅動的虛擬-現實手術模擬系統(tǒng)即Eye SI虛擬手術模擬器，可以在顯微鏡下顯示人眼晶狀體結構的三維圖像，模擬手術器械操作手感并及時提供操作響應與觸覺反饋，學習者可以通過顯微鏡看到眼前節(jié)的立體手術視野，逐一學習白內障手術操作的重要模塊，反復多次訓練掌握白內障手術要領。此外該模擬器模型眼中的攝像頭及器械上的傳感器可以識別與監(jiān)測器械的運行軌跡和壓力數據，訓練結束時根據多項標準對操作進行評分，給出客觀性量化與標準化的訓練評價，并可以回顧和下載學習者的歷史操作數據，便于后期分析。Wet-lab組則采用豬眼作為手術模型，使用常規(guī)白內障超聲乳化儀進行操作培訓。

1.2.2培訓過程基礎理論知識培訓通過講授白內障超聲乳化手術的各個步驟、操作技巧及注意事項，并播放白內障超聲乳化手術錄像，使住院醫(yī)師對白內障手術過程有整體連續(xù)性認識。理論考核后，兩名具有帶教經驗的白內障副主任醫(yī)師作為指導教師分別介紹兩組儀器使用方法、操作注意事項等。Dry-lab組醫(yī)師使用Eye SI虛擬手術模擬器完成4個模塊訓練，每個模塊訓練10次：(1)抗抖動模塊要求使用者操縱模擬手術探頭在前囊表面沿一環(huán)形路徑精準地移動一小球，對應實體豬眼操作中訓練醫(yī)師控制器械在切口部位準確移動并完成環(huán)形撕囊；(2)夾持模塊要求使用者抓取6個物體將其放入中央前房的“籃子”中，對應實體豬眼操作中訓練醫(yī)師使用器械保持眼部居中并精準抓取囊瓣并移動；(3)撕囊模塊要求使用者向前房注入黏彈劑并使用撕囊鑷進行連續(xù)環(huán)形撕囊；(4)超聲乳化模塊要求使用者操縱模擬超聲乳化針頭吸住核碎塊并完成刻槽劈核及核碎塊的乳化吸除。Wet-lab組醫(yī)師使用豬眼進行內容對應的模塊訓練，包括顯微鏡下穩(wěn)定性及準確性動作訓練、連續(xù)環(huán)形撕囊、刻槽與劈核、超聲乳化等4個模塊訓練，每個模塊訓練10次。兩組醫(yī)師在每個模塊訓練結束后經帶教老師評價確認后方可進入下一模塊的訓練。最后兩組住院醫(yī)師在Eye SI虛擬手術模擬器和實體豬眼操作上完成操作考核評分，取兩項操作考核評分的平均值作為兩組住院醫(yī)師的最終總評分，并進一步在模擬器上完成模塊操作考核評分。Eye SI虛擬手術模擬器根據兩組醫(yī)師操作自動生成評分。實體豬眼操作由兩名未參與理論考核及培訓過程的具有相同年資的副主任醫(yī)師進行評分，評分參照國際眼科理事會—白內障手術技能評估[8]相關標準，包括操作完成時間、流利程度、切口應力、撕囊完整性、后囊膜狀態(tài)、超聲乳化情況及并發(fā)癥等，兩名副主任醫(yī)師對兩組住院醫(yī)師各自接受的訓練方式均不知情，其平均分作為兩組住院醫(yī)師的操作考核得分。

1.2.3培訓問卷調查通過分析國內外關于白內障手術培訓相關文獻[9-12]，自行設計調查問卷，并由醫(yī)院管理專家對問卷設計進行論證，在研究過程中實施監(jiān)督及質量控制。該問卷包含5個項目即培訓方式是否具有新穎性、是否貼近真實手術體驗、對顯微手術技能提高的幫助程度、經過該培訓是否有信心進行真實手術、手術培訓的整體滿意度等。采用Likter 5點計分法，如非常具有新穎性/非常貼近真實體驗/非常有幫助/非常有信心/非常滿意為5分，完全無新穎性/無法貼近真實體驗/無明顯幫助/沒有信心/非常不滿意為1分，由研究對象按1～5分從低到高逐層進行評價。

2結果

2.1兩組眼科住院醫(yī)師總體考核評分比較Dry-lab組醫(yī)師兩項操作考核總評分(88.03±1.34分)顯著高于Wet-lab組(80.35±2.87分)，差異具有統(tǒng)計學意義(t=7.669，P<0.01)，其中模擬器考核結果顯示Dry-lab組醫(yī)師操作考核評分(87.50±3.03分)顯著高于Wet-lab組(77.60±5.62分)，差異具有統(tǒng)計學意義(t=4.900，P<0.01)；實體豬眼操作考核結果顯示Dry-lab組醫(yī)師操作考核評分(88.57±1.89分)顯著高于Wet-lab組(83.10±3.22分)，差異具有統(tǒng)計學意義(t=4.632，P<0.01)。

2.2兩組眼科住院醫(yī)師EyeSI虛擬手術模擬器模塊考核評分及用時比較Dry-lab組醫(yī)師在抗抖動模塊、夾持模塊、撕囊模塊、超聲乳化模塊考核評分均高于Wet-lab組，模擬考核用時均低于Wet-lab組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01)，見表1。

表1 兩組眼科住院醫(yī)師Eye SI虛擬手術模擬器模塊考核評分及用時比較

2.3兩組眼科住院醫(yī)師調查問卷評分比較在培訓方式新穎性、是否貼近真實手術體驗、對顯微手術技能提高的幫助程度、是否有信心進行真實手術及手術培訓的整體滿意度方面，Dry-lab組總體評價均高于Wet-lab組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表2。

表2 培訓調查問卷評分情況 分)

3討論

隨著我國人口老齡化加速，目前我國中老年人群白內障發(fā)病率達到80%以上，白內障手術的需求呈指數增長[13]。白內障超聲乳化手術是眼科手術中較難掌握的內眼微創(chuàng)顯微手術之一，其學習曲線長，對手術操作的標準化及精準性要求較高[14]。然而在當今國情和醫(yī)療大環(huán)境下，眼科青年白內障手術醫(yī)生的培養(yǎng)體系仍存在短板，如培訓效率較低，出于為病人安全考慮，實操機會較少等。因此有必要真正把規(guī)范標準的實操培訓做到青年醫(yī)生成長歷程中重要的一環(huán)[15]。如今國內白內障手術培訓主要采用理論培訓、觀看白內障手術錄像及Wet-lab訓練相結合的培訓模式[16]。手術錄像雖然可供反復學習，但缺乏主觀感受和體驗；而Wet-lab訓練作為我國眼科住院醫(yī)師白內障手術技能培訓的主要方式之一，雖擁有接近人眼手術的真實體驗，但其尚無法完全復制人眼的解剖結構，無法模擬疑難病例及真實手術可能出現的并發(fā)癥，且原材料、設備及器材損耗較大，難以大規(guī)模推廣。因此，亟需建立可重復、高效的白內障手術操作培訓模式，以縮短學習曲線，提高培訓效率。

VR技術是一種利用計算機生成的具有多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的模擬環(huán)境，為使用者提供觸覺、視覺和聽覺等全方位的環(huán)境沉浸感，獲得身臨其境的體驗[17]。VR技術目前已逐漸應用于教育、醫(yī)學、軍事、心理等諸多領域。其通過高度仿真、互動的情境設置，改變了傳統(tǒng)教學模式，豐富了教學手段并延伸教學內涵，以有效激發(fā)學生的學習積極性和增強學習體驗，在實驗教學、實踐性人才培養(yǎng)等方面越來越受到關注。Eye SI虛擬手術模擬器是基于VR技術設計的計算機視覺Dry-lab訓練平臺，由連接人體模型頭部和模型眼的計算機系統(tǒng)、腳踏板及提供三維立體圖像的手術顯微鏡組成[18]，具備高仿真、可重復、隨時可用等特點，其利用VR技術構建正常人眼解剖結構的模擬系統(tǒng)，創(chuàng)造出的圖像不僅具有立體感，而且還給人以真實感，以此進行教學可以增強課堂教學的生動性和形象性。不僅如此，使用者還可以通過手柄對三維立體眼模型進行旋轉、放大或縮小、拉近或拉遠，可以直觀地觀察眼內結構，從而更容易理解眼球解剖結構。使用者可以進行基本眼內顯微操作訓練、撕囊、超聲乳化等操作。相比于傳統(tǒng)Wet-lab訓練不受材料的限制，可供學習者反復訓練，其訓練模塊不僅可以將復雜的白內障手術技能分解為小的步驟，同時基于學員水平開啟培訓模塊，程序性訓練使學習者循序漸進掌握手術技巧。此外模擬器的識別系統(tǒng)還可以連續(xù)記錄學習者的操作過程，實時提醒錯誤操作，使學習者能夠理解每一個錯誤步驟對下一個步驟的影響，最大可能減少真實手術時并發(fā)癥的產生，培養(yǎng)學習者手術創(chuàng)傷最小化的意識。在訓練結束后，學習者還可以根據模擬器自動生成的客觀評估報告，進行回放觀摩和學習，利于發(fā)現自身問題并加以修正，使教學、訓練和考核環(huán)節(jié)變得可量化和標準化[19]。

研究發(fā)現，經過Dry-lab訓練的眼科醫(yī)生超聲乳化時使用能量降低(由28%降低至25%)，時間縮短(由2.8min減少到1.88min)[20]；通過Dry-lab訓練完成604例撕囊訓練的醫(yī)生和未經過Dry-lab訓練完成463例撕囊的醫(yī)生比較，手術并發(fā)癥降低64%[21]。丹麥的一項研究發(fā)現，Dry-lab訓練的醫(yī)生超聲乳化手術標準與現實手術高度一致[22]。英國皇家眼科學院10a跟蹤研究了14000例手術，發(fā)現眼科醫(yī)生經過Dry-lab訓練，后囊破裂等并發(fā)癥減少40%[23]。雖然多項研究已表明Dry-lab訓練可以提高白內障手術技術，減少手術并發(fā)癥，但仍缺乏前瞻性研究比較Dry-lab訓練與傳統(tǒng)Wet-lab訓練在白內障手術訓練中的總體效果差異。本研究通過對比Dry-lab訓練和Wet-lab訓練在住院醫(yī)師白內障手術操作培訓中的應用效果，發(fā)現經過Dry-lab訓練的醫(yī)師，其模擬器考核平均分及4個模塊10次訓練的總體平均分均明顯高于Wet-lab訓練組。眼科住院醫(yī)師通過Dry-lab訓練后白內障手術各模塊操作技能相比Wet-lab訓練組得到了明顯提高，這與Thomsen等[24]和Bozkurt Oflaz等[25]研究結果相似?？苟秳幽K與夾持模塊的模擬考核結果表明，虛擬手術模擬器訓練提高了住院醫(yī)師眼前節(jié)及眼內操作的精準性和穩(wěn)定性，減少對角膜、晶狀體以及其他前房組織的損傷和干擾，為后期精準撕囊提供基礎；而撕囊模塊作為白內障手術難度較大的步驟之一，虛擬手術模擬器可以提供各種方向及不同難度的撕囊訓練模式，從而模擬與真實人眼幾乎相同的撕囊體驗，提高其對撕囊方向、撕囊直徑控制的精準度及面對突發(fā)情況的心理承受能力及應變能力；超聲乳化模塊是白內障手術中最為關鍵、難度最大且學習周期最長的步驟，虛擬-現實手術模擬系統(tǒng)可以通過改變核硬度、增加后房壓力和浪涌等復雜白內障手術體驗的方式，進一步提升住院醫(yī)師對刻槽與劈核、核碎塊乳化吸除等步驟的熟練程度，訓練其對超聲乳化時間及能量的控制，減少后囊膜破裂、角膜水腫等并發(fā)癥的發(fā)生，極大縮短了白內障手術的學習曲線，為過渡至真實手術奠定了安全基礎。

此外，本研究考慮到Dry-lab組醫(yī)師通過訓練后對Eye SI虛擬手術模擬器的熟悉程度可能優(yōu)于Wet-lab訓練組由此造成結果偏倚，故同樣對兩組醫(yī)師進行了實體豬眼操作考核，結果發(fā)現雖然Wet-lab組醫(yī)師實體豬眼操作考核均分略高于其模擬器操作考核均分，但仍低于Dry-lab組醫(yī)師實體豬眼操作考核均分。分析原因有出于對儀器的熟練程度，但更重要的是我們發(fā)現在實體豬眼操作考核過程中，經過Dry-lab訓練的醫(yī)師對于撕囊、超聲乳化等白內障手術最核心、最難掌握的操作步驟仍具有非常顯著的優(yōu)勢，具體表現在Dry-lab組醫(yī)師操作完成時間短，動作連貫性高，撕囊時直徑大小合適，偏差值較小，使用的超聲乳化能量低且組織損傷程度較小等。Eye SI虛擬手術模擬器不僅可以提供針對性的模塊訓練提升白內障手術器械的使用技巧，提高操作的準確性及穩(wěn)定性，而且在訓練過程中可以提供多種客觀評價指標，Dry-lab組醫(yī)師可依據這些指標有效調整，使其更從容地應對不同方式不同情況的操作考核，而這是實體豬眼訓練無法比擬的。同時調查問卷分析顯示經過Dry-lab訓練操作的醫(yī)生更傾向于對該培訓模式表達出濃厚的興趣和學習熱情，認為該操作更貼近真實手術體驗，對顯微手術技能提高幫助更大并且更有信心進行真實手術，整體滿意度也顯著高于Wet-lab組。以上結果均表明基于VR技術設計的Dry-lab訓練平臺可有效提升白內障顯微手術操作技能，幫助青年住院醫(yī)師在執(zhí)業(yè)初期提升真實手術時的信心、心理素質、決策及處理能力，助力青年醫(yī)生的專業(yè)成長和臨床實踐。

綜上所述，基于VR技術設計的Dry-lab系統(tǒng)通過分模塊培訓的方式，由易到難、循序漸進提升了青年眼科住院醫(yī)師的白內障手術操作技能，是一種獨立于病人的高仿真手術培訓系統(tǒng)，是對目前缺乏正式、標準化的白內障培訓方式的良好補充。當然，由于Dry-lab系統(tǒng)平臺目前仍處于進一步探索期，模塊的設計還有待進一步改進和完善。有研究表明虛擬與實體訓練相結合或許是一種更為理想的白內障手術培訓模式[26]。在未來的實踐中，如何進一步優(yōu)化虛擬手術模擬器的使用，系統(tǒng)有效地將Dry-lab訓練與實體訓練整合，給予學習者更多的學習機會，并有效提升其心理素質、判斷能力及應變能力，最終達到真實白內障手術的要求，仍需不斷探索完善。