姚軼超，張 麒，滕海茂

保定市第一中心醫(yī)院，河北 071000

人工智能化技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)領(lǐng)域[1-2]。外科機(jī)器人手術(shù)的開展符合手術(shù)微創(chuàng)化、精準(zhǔn)化的發(fā)展方向[3]。天璣骨科機(jī)器人輔助系統(tǒng)（以下簡稱機(jī)器人）是我國天智航公司自主研發(fā)的一款骨科機(jī)器人，可應(yīng)用于脊柱、四肢、骨盆等部位手術(shù)，具有降低術(shù)中輻射量、定位準(zhǔn)確、切口微創(chuàng)等特點(diǎn)[4-5]。機(jī)器人手術(shù)的開展對手術(shù)室護(hù)士提出了更高的配合要求。在機(jī)器人輔助脊柱手術(shù)中，設(shè)備準(zhǔn)備及導(dǎo)線連接、圖像的采集及傳輸、在手術(shù)醫(yī)生的指揮下進(jìn)行手術(shù)置釘?shù)囊?guī)劃操作以及執(zhí)行機(jī)器人機(jī)械臂運(yùn)動等工作往往由巡回護(hù)士完成，因此，巡回護(hù)士對機(jī)器人設(shè)備操作技能的熟練程度對該類手術(shù)的順利進(jìn)行有較大的影響。機(jī)器人設(shè)備操作技能的學(xué)習(xí)是一個(gè)逐步摸索、改進(jìn)、提高、熟練、穩(wěn)定的學(xué)習(xí)過程[6]，使用累計(jì)和分析法（cumulative sum analysis,CUSUM）可以量化學(xué)習(xí)過程，精準(zhǔn)確認(rèn)跨越學(xué)習(xí)曲線的水平[7-8]。本研究應(yīng)用CUSUM 法繪制巡回護(hù)士掌握機(jī)器人輔助脊柱手術(shù)設(shè)備操作技能的學(xué)習(xí)曲線，探討巡回護(hù)士掌握機(jī)器人設(shè)備操作技能需要的最少操作例數(shù)，為今后制定手術(shù)室護(hù)士配合骨科機(jī)器人手術(shù)資格準(zhǔn)入和技能培訓(xùn)提供參考依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 研究對象

于2022 年4 月—6 月選取9 名手術(shù)室護(hù)士為研究對象。納入標(biāo)準(zhǔn)：本科及以上學(xué)歷；護(hù)師及以上職稱；參加手術(shù)室工作≥5 年；接受天璣骨科機(jī)器人廠家培訓(xùn)，通過科室理論考核；同意參加本研究。

1.2 研究方法

科室成立項(xiàng)目考評小組，小組成員包括2 名熟練掌握機(jī)器人操作的專業(yè)組護(hù)士和1 名副高級職稱骨科醫(yī)生?？荚u小組成員設(shè)定各階段所完成工作的質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并且告知研究對象（見表1）。骨科醫(yī)生負(fù)責(zé)指導(dǎo)研究對象完成相應(yīng)椎體的手術(shù)規(guī)劃。研究對象在手術(shù)室機(jī)器人手術(shù)間使用相關(guān)設(shè)備及可透視脊柱模具按照項(xiàng)目要求進(jìn)行模擬操作。研究共進(jìn)行8 周，每周抽取1 d 開展2 次項(xiàng)目試驗(yàn)。每次試驗(yàn)中每名成員依抽簽順序按照全部操作程序獨(dú)立完成2 次機(jī)器人設(shè)備操作。每名研究對象在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，共進(jìn)行16 次獨(dú)立操作?？荚u小組成員使用秒表記錄每名研究對象每階段操作所耗費(fèi)的時(shí)間。

表1 天璣機(jī)器人輔助脊柱手術(shù)巡回護(hù)士設(shè)備操作考核表

1.3 累積和評價(jià)指標(biāo)的設(shè)立和量化

在累積和分析中，學(xué)習(xí)曲線的計(jì)算公式為δ=Xi-X0。δ為評價(jià)指標(biāo)的量化值，X0為評價(jià)指標(biāo)所設(shè)目標(biāo)值的失敗率，Xi為研究對象每次操作是否達(dá)到目標(biāo)值的情況，當(dāng)達(dá)到目標(biāo)值時(shí)Xi=0，當(dāng)未達(dá)到目標(biāo)值時(shí)Xi=1。目標(biāo)值及其失敗率的設(shè)定有以下幾種方法：1）國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道；2）相關(guān)?？祁I(lǐng)域?qū)＜业慕y(tǒng)一意見；3）基底數(shù)據(jù)或者技能熟練掌握者的平均水平[9]。經(jīng)查閱文獻(xiàn)及廠家培訓(xùn)資料，未發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)操作的標(biāo)準(zhǔn)完成時(shí)間，因此本研究采用本科室技能熟練者的平均水平為基線。根據(jù)天璣骨科機(jī)器人輔助脊柱手術(shù)的手術(shù)步驟，將巡回護(hù)士操作骨科機(jī)器人的工作內(nèi)容分為4 個(gè)階段。1）第1 階段為設(shè)備準(zhǔn)備及導(dǎo)線連接用時(shí)（δ1）：指巡回護(hù)士將骨科機(jī)器人術(shù)中所使用的C 型臂透視機(jī)、光學(xué)追蹤系統(tǒng)、主控臺車、機(jī)器人機(jī)械臂依據(jù)相應(yīng)規(guī)定完成連接并按照正確的順序開啟各設(shè)備電源，然后將相應(yīng)設(shè)備推入指定預(yù)設(shè)位置所耗費(fèi)的時(shí)間。經(jīng)過對操作熟練者平均操作時(shí)間及失敗率的測量，本階段操作目標(biāo)時(shí)間3 min，失敗率為5%。2）第2 階段為圖像采集及傳輸用時(shí)（δ2）：指在主控臺車完成病人注冊及示蹤器選擇，使用C 型臂機(jī)3D 模式完成脊柱模具環(huán)形掃描，并將采集圖像傳輸至主控臺車所耗費(fèi)的時(shí)間。目標(biāo)時(shí)間3 min，失敗率10%。3）第3 階段為手術(shù)置釘規(guī)劃用時(shí)（δ3）：指在骨科醫(yī)生指導(dǎo)下完成腰1～腰5 腰椎螺釘?shù)囊?guī)劃所耗費(fèi)的時(shí)間。目標(biāo)時(shí)間5 min，失敗率為10%。4）第4 階段為機(jī)器人運(yùn)行耗時(shí)（δ4）：指依據(jù)規(guī)劃方案運(yùn)行機(jī)器人機(jī)械臂依次移動至指定位置（若運(yùn)行過程中光學(xué)導(dǎo)航相機(jī)無法跟蹤機(jī)械臂示蹤器，應(yīng)及時(shí)調(diào)整光學(xué)導(dǎo)航相機(jī)位置），撤離機(jī)械臂，完成折疊歸位所耗費(fèi)的時(shí)間。目標(biāo)時(shí)間3 min，失敗率為5%。每名研究對象每次操作的量化值為4 個(gè)階段得分的總和，即Σ=δ1＋δ2＋δ3＋δ4。累積和的計(jì)算為

1.4 學(xué)習(xí)曲線的繪制

應(yīng)用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，分別刻畫個(gè)體學(xué)習(xí)曲線、總體學(xué)習(xí)曲線、總體各階段學(xué)習(xí)曲線。制作散點(diǎn)圖，橫坐標(biāo)（X 軸）代表操作例數(shù)，縱坐標(biāo)（Y 軸）為累計(jì)和值Si。使用曲線擬合方法描述X 軸與Y 軸的曲線函數(shù)關(guān)系，由曲線擬合決定系數(shù)（R2）評價(jià)曲線擬合效果。根據(jù)曲線函數(shù)計(jì)算學(xué)習(xí)曲線斜率K，K=0時(shí)所對應(yīng)的X值即為曲線峰值。曲線峰值后第1 個(gè)X值為研究對象掌握該技能需要的最少操作例數(shù)。

2 結(jié)果

2.1 個(gè)體學(xué)習(xí)曲線

當(dāng)學(xué)習(xí)曲線K值=0 時(shí)，曲線峰值后第1 個(gè)X值即為該研究對象掌握該技能的最少操作例數(shù)。9 名研究對象個(gè)體學(xué)習(xí)曲線圖斜率K值降低時(shí)對應(yīng)的手術(shù)例數(shù)見表2。

表2 研究對象基本資料及學(xué)習(xí)曲線K 值降低時(shí)對應(yīng)的手術(shù)例數(shù)

2.2 總體學(xué)習(xí)曲線

X 軸為總體學(xué)習(xí)曲線操作次數(shù)，Y 軸為所有研究對象每次操作的累積和值。總體學(xué)習(xí)曲線擬合函數(shù)公式 為Y=0.048X3+1.681X2+16.684X+20.670，R2=0.932 6，曲線擬合良好。計(jì)算該曲線斜率值得出，第7次操作時(shí)， 曲線斜率K=0。因此，8 例操作為研究對象掌握機(jī)器人設(shè)備操作技能的最低操作例數(shù)。見圖1。

圖1 研究對象總體操作技能

2.3 總體各階段學(xué)習(xí)曲線

分別繪制總體各階段學(xué)習(xí)曲線圖。X 軸為各階段學(xué)習(xí)曲線操作次數(shù)，Y 軸為所有研究對象每階段操作的累積和值?？傮w各階段學(xué)習(xí)曲線擬合函數(shù)見圖2～圖5。由擬合函數(shù)計(jì)算曲線斜率值可知，在4 個(gè)階段操作過程中，斜率開始下降的例數(shù)分別為第5 例、第8 例、第11 例、第3 例。

圖2 研究對象第1 階段學(xué)習(xí)曲線

圖3 研究對象第2 階段學(xué)習(xí)曲線

圖4 研究對象第3 階段學(xué)習(xí)曲線

圖5 研究對象第4 階段學(xué)習(xí)曲線

3 討論

學(xué)習(xí)過程是一種經(jīng)過多次反復(fù)的練習(xí)而改變行為的過程，任何一種重復(fù)性手工操作都存在學(xué)習(xí)的現(xiàn)象[10-11]。學(xué)習(xí)是有規(guī)律可循的，有學(xué)者將操作時(shí)間隨著經(jīng)驗(yàn)的增加而減少的規(guī)律稱為“學(xué)習(xí)曲線”[12]。累積和分析法是由劍橋大學(xué)Page 教授于1954 年首先提出，是質(zhì)量管理體系認(rèn)證（ISO）推薦的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法之一，目前廣泛應(yīng)用于臨床操作技能和外科手術(shù)學(xué)習(xí)曲線的研究中[13-14]。累積和控制圖能夠?qū)W(xué)習(xí)過程中的波動累加起來以達(dá)到放大的效果，能夠及時(shí)檢測出發(fā)生異常的數(shù)據(jù)點(diǎn)。外科機(jī)器人作為一種現(xiàn)代化醫(yī)療設(shè)備的引入，對手術(shù)室護(hù)士提出了更高的要求，相比于傳統(tǒng)的護(hù)理技能操作，如何更好地通過操作機(jī)器人設(shè)備從而達(dá)到精準(zhǔn)配合外科手術(shù)是手術(shù)室人員需要思考的問題。天璣骨科機(jī)器人系統(tǒng)使用設(shè)備多，操作復(fù)雜，且大部分操作過程都需要巡回護(hù)士在醫(yī)生的指導(dǎo)下完成。因此，對設(shè)備的熟悉程度和操作的熟練程度將極大地影響手術(shù)進(jìn)程。巡回護(hù)士在進(jìn)行機(jī)器人操作時(shí)會經(jīng)歷探索、提高、熟練、穩(wěn)定等過程。本研究中將機(jī)器人整個(gè)手術(shù)流程的巡回護(hù)士操作過程進(jìn)行梳理，最終劃分為設(shè)備準(zhǔn)備及導(dǎo)線連接階段、圖像采集及傳輸階段、手術(shù)置釘規(guī)劃階段、機(jī)器人運(yùn)行階段4 個(gè)階段。

通過對9 名研究對象個(gè)體學(xué)習(xí)曲線研究發(fā)現(xiàn)，個(gè)體之間熟練掌握相應(yīng)操作技能所需要的最少操作例數(shù)差異較大。研究對象1 學(xué)習(xí)曲線K值開始降低時(shí)的例數(shù)為第11 例，而研究對象7 學(xué)習(xí)曲線K值開始降低時(shí)的例數(shù)為第3 例。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，女性護(hù)理人員相較于男性護(hù)理人員，需要更多的操作例數(shù)來掌握該項(xiàng)操作技能。通過對每個(gè)個(gè)體學(xué)習(xí)曲線的研究發(fā)現(xiàn)，在第2 階段與第3 階段，即圖像采集及傳輸階段與手術(shù)置釘規(guī)劃階段，是男性護(hù)理人員與女性護(hù)理人員產(chǎn)生差異的主要階段。這可能有以下幾個(gè)原因：1）女性較男性力氣小，在操作C 型臂等大型設(shè)備時(shí)較費(fèi)時(shí)；2）男性較女性對于機(jī)器人設(shè)備的理解、操作等方面有更好的敏銳性；3）男性護(hù)理人員往往配合骨科手術(shù)較多，對于解剖及手術(shù)的掌握程度可能優(yōu)于女性護(hù)理人員，因此在主控臺車上進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃時(shí)，在脊柱三維圖像矢狀面與橫切面的平面選擇以及螺釘規(guī)劃階段耗時(shí)更少。

通過對總體學(xué)習(xí)曲線的研究發(fā)現(xiàn)，在總體研究對象進(jìn)行第8 例操作時(shí)，學(xué)習(xí)曲線K值開始呈下降趨勢，曲線開始呈現(xiàn)平緩狀態(tài)，學(xué)習(xí)過程進(jìn)入穩(wěn)定期，說明總體研究對象已經(jīng)跨越學(xué)習(xí)曲線，進(jìn)入相對熟練的階段。對于各個(gè)階段的學(xué)習(xí)曲線研究發(fā)現(xiàn)，4 個(gè)階段的K值出現(xiàn)拐點(diǎn)的例數(shù)分別為第5 例、第8 例、第11 例、第3例，說明在4 個(gè)階段的學(xué)習(xí)過程中，圖像采集及傳輸階段與手術(shù)置釘規(guī)劃階段是較難掌握的部分。通過與研究對象的交流發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)階段的難點(diǎn)在于：1）在使用C 型臂透視機(jī)進(jìn)行脊柱模型正、側(cè)位圖像的采集過程中，需要反復(fù)調(diào)整C 型臂透視機(jī)、脊柱模型、機(jī)械臂定位標(biāo)尺的位置關(guān)系，難以一次成功；2）在主控臺車接收到的三維圖像上規(guī)劃螺釘時(shí)，無法快速、準(zhǔn)確地調(diào)整到適合進(jìn)行螺釘規(guī)劃的矢狀面與橫切面；3）規(guī)劃螺釘時(shí)，對于矢狀面螺釘進(jìn)釘?shù)母叨燃皺M切面螺釘進(jìn)釘?shù)慕嵌刃枰磸?fù)調(diào)整。提示手術(shù)室管理者及機(jī)器人廠家培訓(xùn)人員，在今后的培訓(xùn)中，可結(jié)合圖片、視頻、反復(fù)模擬操作等方式對上述部分進(jìn)行重點(diǎn)講解，有的放矢地開展相關(guān)培訓(xùn)，以縮短手術(shù)室護(hù)理人員的學(xué)習(xí)時(shí)間[15]。

4 小結(jié)

綜上所述，手術(shù)室巡回護(hù)士掌握天璣骨科機(jī)器人輔助脊柱手術(shù)操作技能的最少操作例數(shù)為8 例。其中，機(jī)器人手術(shù)的圖像采集及傳輸部分與手術(shù)置釘規(guī)劃部分是巡回護(hù)士較難掌握的部分，在今后的培訓(xùn)過程中應(yīng)引起相關(guān)人士的重視。本研究的不足之處在于，受病人數(shù)量的限制，本項(xiàng)目是基于脊柱模具模擬手術(shù)條件下的研究。雖然與實(shí)際的手術(shù)過程有一定的出入，但巡回護(hù)士對于機(jī)器人設(shè)備的操作步驟是高度一致的。在實(shí)際的手術(shù)過程中，由于病人脊柱本身的變異性及周圍機(jī)體組織的影響，C 型臂透視機(jī)采集到的脊柱三維圖像質(zhì)量可能比模擬條件下采集到的圖像質(zhì)量更差，因此，圖像的辨識難度和螺釘?shù)囊?guī)劃難度更高。但是總體來講，通過模擬條件下的集中操作學(xué)習(xí)從而縮短操作間隔時(shí)間，能夠幫助學(xué)習(xí)者更好地理解、記憶與熟悉機(jī)器人操作流程，對掌握相關(guān)技能起到積極的作用[16]。