劉潔 段光琦

腹腔鏡外科手術(shù)學(xué)已成為臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)教學(xué)的重要組成部分，而腹腔鏡技術(shù)的綜合操作是其重中之重[1]。微創(chuàng)化外科觀念的建立及臨床應(yīng)用對(duì)醫(yī)學(xué)生提出了更高的要求[2-3]。臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)的醫(yī)學(xué)生想要快速成長(zhǎng)為一名合格的初級(jí)外科醫(yī)生，必須進(jìn)行腹腔鏡微創(chuàng)外科技術(shù)方面的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，不斷掌握新的微創(chuàng)外科技術(shù)[4]。腹腔鏡手術(shù)由于其自身的原因，醫(yī)生無(wú)法直接感觀和接觸實(shí)體的組織和器官，腹腔鏡外科手術(shù)學(xué)成為目前外科學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)之一[5]。隨著數(shù)字醫(yī)學(xué)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)科學(xué)家Jaron Lanier 于1989 年創(chuàng)造了虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，VR）一詞，Jaron Lanier 也被學(xué)者們認(rèn)為是VR 的創(chuàng)始人。虛擬現(xiàn)實(shí)為人們提供了無(wú)風(fēng)險(xiǎn)、無(wú)接觸的學(xué)習(xí)環(huán)境和方式[5]。該技術(shù)通過(guò)模擬人體的感覺(jué)和視覺(jué)，從根本上改變了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像三維可視化呈現(xiàn)和交互方式，目前在醫(yī)學(xué)技能培訓(xùn)與繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的前景。隨著高等學(xué)校教學(xué)模式的改革，VR 技術(shù)也逐漸被用于外科學(xué)的教學(xué)中[6]。本研究擬通過(guò)對(duì)比VR 教學(xué)與傳統(tǒng)腹腔鏡教學(xué)的教學(xué)模式，探討數(shù)字化虛擬仿真系統(tǒng)在腹腔鏡外科常用基本操作臨床教學(xué)及技能培訓(xùn)中的應(yīng)用效果，為腹腔鏡外科手術(shù)學(xué)教學(xué)提供重要參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021 年9 月—2022 年6 月皖南醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院2019 級(jí)五年制本科生120 名（1、2、3、4 班）為研究對(duì)象，按自然班級(jí)分組，兩班一組，1 班、2 班60名為試驗(yàn)組（年齡20～23 歲），3 班、4 班60 名為對(duì)照組（年齡20～24 歲），每次授課以一組學(xué)生為單位，均由同一教師進(jìn)行授課。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）所有經(jīng)高考進(jìn)入皖南醫(yī)學(xué)院學(xué)習(xí)的學(xué)生。（2）經(jīng)過(guò)了系統(tǒng)的《外科學(xué)》教學(xué)培訓(xùn)。（3）能夠掌握基本的計(jì)算機(jī)軟件操作。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）重復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)或者留級(jí)的《外科學(xué)》課程的學(xué)生。（2）上課請(qǐng)假超過(guò)2 次的學(xué)生。（3）大學(xué)期間省級(jí)計(jì)算機(jī)水平測(cè)試（二級(jí)）不及格的學(xué)生。試驗(yàn)組和對(duì)照組學(xué)生在性別構(gòu)成、年齡、入學(xué)成績(jī)和2021—2022 學(xué)年第一學(xué)期的期末考試成績(jī)等基線特征方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性，見(jiàn)表1。

1.2 方法

對(duì)照組學(xué)生采用傳統(tǒng)的授課方式，進(jìn)行傳統(tǒng)外科學(xué)教學(xué)。采用全國(guó)高等學(xué)校醫(yī)學(xué)規(guī)劃教材《外科學(xué)》第九版[7]，在開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)前，培訓(xùn)相關(guān)教師、教輔，了解腹腔鏡外科常用基本操作教學(xué)的背景和意義，明確教學(xué)的具體實(shí)施步驟，組織教師集體備課。教學(xué)每周2 次，每次2 h，教學(xué)總時(shí)長(zhǎng)為160 h。

試驗(yàn)組采用VR 系統(tǒng)與傳統(tǒng)腹腔鏡外科教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法。首先制作腹腔鏡技術(shù)的綜合操作VR 課件：課前根據(jù)外科手術(shù)學(xué)教學(xué)大綱及章節(jié)內(nèi)容，精心收集和編寫臨床手術(shù)病例并制作腹腔鏡外科手術(shù)學(xué)多媒體和VR 課件，讓學(xué)生熟悉整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并講述實(shí)驗(yàn)過(guò)程的操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。學(xué)生實(shí)行數(shù)字化虛擬仿真系統(tǒng)與傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，查看教師機(jī)器終端發(fā)送的課程計(jì)劃，按照計(jì)劃制定VR 技術(shù)教學(xué)法，學(xué)生完成VR 訓(xùn)練課程，然后進(jìn)行腹腔鏡技術(shù)的9 項(xiàng)綜合基本操作（扶鏡、鉗夾、轉(zhuǎn)移、定位放置、圖形剪切、體內(nèi)打結(jié)、體外套扎、體內(nèi)縫合、結(jié)扎）。多臺(tái)設(shè)備之間可通過(guò)教師機(jī)器關(guān)聯(lián)構(gòu)建局域網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)教師示教、糾錯(cuò)、點(diǎn)評(píng)，實(shí)時(shí)觀看多個(gè)學(xué)生操作的功能?？梢苑磸?fù)進(jìn)行虛擬手術(shù)，提高學(xué)生動(dòng)手能力，并指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用數(shù)字化虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行課后復(fù)習(xí)。教學(xué)每周2 次，每次2 h，教學(xué)總時(shí)長(zhǎng)為160 h。

1.3 觀察指標(biāo)

（1）為了檢驗(yàn)教學(xué)效果以及綜合操作在具體外科手術(shù)中的應(yīng)用，所有學(xué)生均接受教學(xué)考核。教學(xué)成果考核內(nèi)容包括腹腔鏡綜合基本操作、腹腔鏡下膽囊切除術(shù)（laparoscopic cholecystectomy，LC）模擬手術(shù)操作系統(tǒng)考核以及腹腔鏡下闌尾切除術(shù)（laparoscopic appendectomy，LA）模擬手術(shù)操作系統(tǒng)考核，上述3 個(gè)模塊滿分均為100 分，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果進(jìn)行全面測(cè)試。

（2）利用調(diào)查問(wèn)卷了解學(xué)生的學(xué)習(xí)體會(huì)，以教學(xué)滿意度的形式收集學(xué)生在數(shù)字化虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)使用過(guò)程中的反饋意見(jiàn)。滿意度滿分為100 分，得分越高代表滿意度越高。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用 SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以（）表示，采用t檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以n（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)。P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 試驗(yàn)組和對(duì)照組學(xué)生考核成績(jī)的比較

試驗(yàn)組學(xué)生腹腔鏡綜合操作考核成績(jī)高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；試驗(yàn)組學(xué)生LC 模擬手術(shù)操作考核成績(jī)高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；試驗(yàn)組學(xué)生LA 模擬手術(shù)操作考核成績(jī)高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)組和對(duì)照組學(xué)生考核成績(jī)及滿意度評(píng)分比較（分，）

表2 試驗(yàn)組和對(duì)照組學(xué)生考核成績(jī)及滿意度評(píng)分比較（分，）

2.2 教學(xué)滿意度測(cè)試問(wèn)卷調(diào)查比較

試驗(yàn)組的教學(xué)滿意度評(píng)分高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表2。

3 討論

隨著微創(chuàng)外科理念的不斷深入和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)觀念的改變，傳統(tǒng)開(kāi)放手術(shù)已經(jīng)逐漸向微創(chuàng)手術(shù)發(fā)展，在普通外科領(lǐng)域，腹腔鏡的常用操作技術(shù)成為臨床外科醫(yī)生的基本操作技能。隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和醫(yī)療器械的改進(jìn)，傳統(tǒng)外科手術(shù)逐漸顯現(xiàn)出其弊端，例如創(chuàng)傷大、恢復(fù)慢、并發(fā)癥多等缺點(diǎn)，該手術(shù)方式逐漸被微創(chuàng)外科所替代。腹腔鏡微創(chuàng)技術(shù)從早期的婦科檢查技術(shù)到腹腔鏡膽囊切除術(shù)，再到后期的腹部外科的各個(gè)領(lǐng)域手術(shù)，目前該技術(shù)已經(jīng)逐漸成為外科醫(yī)生治療外科疾病的首選方式。腹腔鏡手術(shù)較傳統(tǒng)開(kāi)放手術(shù)的治療效果更佳，其適用范圍也從早期的膽囊切除術(shù)發(fā)展到幾乎所有的腹腔臟器收外科手術(shù)[5]。然而，由于各地醫(yī)學(xué)教育發(fā)展的不均衡，目前國(guó)內(nèi)大部分的醫(yī)藥院校對(duì)于外科手術(shù)學(xué)教學(xué)仍然是以傳統(tǒng)開(kāi)放手術(shù)技能培養(yǎng)為主，對(duì)于新生的腹腔鏡微創(chuàng)外科教學(xué)模式較少涉及，臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生無(wú)法了解和認(rèn)識(shí)腹腔鏡的基本操作及其原理，使外科手術(shù)學(xué)與臨床技能教學(xué)嚴(yán)重脫節(jié)[1]。由于操作方式的不同，傳統(tǒng)開(kāi)放手術(shù)和腹腔鏡微創(chuàng)外科手術(shù)在手術(shù)入路、切口的選擇以及基本的操作方面具有較大的差異，因此，一個(gè)臨床醫(yī)學(xué)生想要成長(zhǎng)為一名合格的腹腔鏡微創(chuàng)外科醫(yī)生，不僅需要學(xué)習(xí)最基本的腔鏡微創(chuàng)外科操作理論知識(shí)，還需要在專業(yè)腔鏡外科醫(yī)生的帶領(lǐng)下進(jìn)行專業(yè)的實(shí)踐操作培訓(xùn)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，在實(shí)踐中去加深對(duì)理論的理解。否則，只是進(jìn)行理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，無(wú)法親身去體驗(yàn)操作，完全脫離了外科這一對(duì)動(dòng)手能力極強(qiáng)的學(xué)科的基本要求。同理，只是臨床操作而沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)，也無(wú)法深刻理解操作原則和外科理念。

目前導(dǎo)致腹腔鏡訓(xùn)練嚴(yán)重滯后的原因是多方面的。首先是醫(yī)學(xué)院校用于外科手術(shù)學(xué)教學(xué)的經(jīng)費(fèi)不足。目前國(guó)內(nèi)大部分高校雖然發(fā)展速度較前明顯增快，但在發(fā)展的同時(shí)面臨著經(jīng)費(fèi)短缺的問(wèn)題。腹腔鏡訓(xùn)練的專用設(shè)備和器械都需要教學(xué)資金的支持，沒(méi)有經(jīng)費(fèi)的投入，腹腔鏡模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的推廣將面臨困難[3]。其次是全國(guó)范圍內(nèi)缺乏統(tǒng)一的腹腔鏡操作規(guī)范教材。腹腔鏡手術(shù)和傳統(tǒng)手術(shù)一樣，具有嚴(yán)格的適應(yīng)證、禁忌證、操作的基本原則以及注意事項(xiàng)。目前廣大院?；緵](méi)有統(tǒng)一的規(guī)范化教科書(shū)，而是以其所屬大學(xué)附屬醫(yī)院的外科醫(yī)生臨床經(jīng)驗(yàn)作為替代教材，有的院校甚至沒(méi)有教材。第三，普遍缺乏具備合格帶教能力的腹腔鏡教學(xué)師資力量[6]。由于缺乏精通腹腔鏡外科操作的人員，造成從事微創(chuàng)外科教學(xué)的師資力量薄弱。為解決上述問(wèn)題，首先是要在現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)造條件，盡早、盡快地改變外科教學(xué)模式，找到一條適合目前我國(guó)醫(yī)學(xué)教學(xué)改革的發(fā)展之路，這首先就要從對(duì)教學(xué)方法的改革開(kāi)始[4]。

隨著數(shù)字醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)意義的訓(xùn)練模式已不能滿足腹腔鏡手術(shù)學(xué)教學(xué)要求，設(shè)計(jì)新的、基于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展模式的教學(xué)方法成為外科教學(xué)的研究方向[5]。如何提高腹腔鏡外科手術(shù)學(xué)的課堂教學(xué)效果，調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性一直是每位從事腹腔鏡外科手術(shù)學(xué)教學(xué)人員所關(guān)心的問(wèn)題[4，7]。腹腔鏡操作訓(xùn)練一般包括操作模擬器訓(xùn)練、動(dòng)物模型訓(xùn)練和臨床操作實(shí)踐訓(xùn)練三種模式。隨著我國(guó)高等醫(yī)學(xué)教育教學(xué)改革的不斷深入，教學(xué)模式的現(xiàn)代化、數(shù)字化、生動(dòng)化已成為當(dāng)前醫(yī)學(xué)教育中提高課堂教學(xué)效果、積極推動(dòng)教學(xué)改革的一個(gè)重要途徑[2，8]。

眾所周知，傳統(tǒng)的外科手術(shù)通常需要在經(jīng)驗(yàn)豐富的外科醫(yī)生的帶教和指導(dǎo)下對(duì)初級(jí)外科醫(yī)生進(jìn)行反復(fù)的臨床實(shí)踐培訓(xùn)，有時(shí)甚至是手把手的帶教方式，盡量減少手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)[9-10]。在對(duì)患者進(jìn)行任何外科操作之前，如果可以使用VR模擬器對(duì)住院醫(yī)師或醫(yī)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)，讓其身臨其境地感受真實(shí)的外科操作場(chǎng)景，不僅能提高他們的外科專業(yè)技能，而且可以將患者的醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)降至最低[11-12]。VR 技術(shù)通過(guò)多媒體數(shù)字技術(shù)結(jié)合虛擬的仿真技術(shù)，創(chuàng)造出一個(gè)逼真的，視覺(jué)、觸覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)三位一體的數(shù)字模擬技術(shù)環(huán)境，使參與者能夠完全感受到真實(shí)的操作環(huán)境，增強(qiáng)其操作的體驗(yàn)感，提高培訓(xùn)者的學(xué)習(xí)積極性。另外，VR 技術(shù)還可以突破時(shí)間和空間的限制，實(shí)現(xiàn)臨床上大量病歷資料的共享，甚至可以實(shí)現(xiàn)在線模擬手術(shù)。隨著精準(zhǔn)外科理念的不斷發(fā)展，腹腔鏡精準(zhǔn)微創(chuàng)外科已經(jīng)廣泛應(yīng)用到臨床的各個(gè)科室和領(lǐng)域。虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)可以讓學(xué)生獲得多次操作機(jī)會(huì)，而且允許出現(xiàn)術(shù)中的錯(cuò)誤操作，讓學(xué)生在允許的范圍內(nèi)毫無(wú)壓力地進(jìn)行腹腔鏡外科操作，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)外科手術(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)提升其微創(chuàng)外科手術(shù)的基本操作能力具有重大的作用。

本研究通過(guò)構(gòu)建腹腔鏡技術(shù)的虛擬仿真系統(tǒng)，將大量臨床實(shí)際病例的數(shù)據(jù)和影像資料融合到實(shí)訓(xùn)案例中，創(chuàng)建沉浸式、交互式的虛擬訓(xùn)練情境，還原腹腔鏡技術(shù)的每個(gè)步驟，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)操作過(guò)程中掌握腹腔鏡技術(shù)的操作目的、適應(yīng)證、禁忌證、操作步驟。此外，通過(guò)真實(shí)還原操作過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種不良反應(yīng)及并發(fā)癥的臨床情景，讓學(xué)生掌握對(duì)腹腔鏡操作的不良反應(yīng)及并發(fā)癥的判斷和處理，提高了腹腔鏡技術(shù)的操作能力及臨床應(yīng)變能力。

Guedes 等[13]對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器與盒式訓(xùn)練器在微創(chuàng)手術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了一項(xiàng)Meta 分析，結(jié)果顯示在模擬腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)中應(yīng)用VR 訓(xùn)練的受試者其績(jī)效分?jǐn)?shù)、完成基本任務(wù)所需的時(shí)間方面均優(yōu)于應(yīng)用盒式訓(xùn)練器的受試者。而在其他觀察指標(biāo)中，無(wú)論學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)水平或活動(dòng)類型如何，兩種形式的培訓(xùn)的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。Dawe 等[14]進(jìn)行了手術(shù)模擬訓(xùn)練后技能轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)評(píng)價(jià)研究，發(fā)現(xiàn)3 項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)和1 項(xiàng)觀察性研究報(bào)告認(rèn)為，接受過(guò)模擬訓(xùn)練的受試者在手術(shù)室完成腹腔鏡手術(shù)的時(shí)間明顯少于沒(méi)有接受過(guò)模擬訓(xùn)練的受試者。Alzoraigi 等[15]對(duì)沙特阿拉伯衛(wèi)生專業(yè)委員會(huì)（Saudi Commission for Health Specialties，SCFHS）制定的住院醫(yī)師培訓(xùn)計(jì)劃進(jìn)行了模擬需求評(píng)估，目的是開(kāi)發(fā)一種標(biāo)準(zhǔn)化方法，將模擬整合到任何正在進(jìn)行的培訓(xùn)計(jì)劃的教學(xué)工具中。結(jié)果顯示使用VR 模擬器來(lái)構(gòu)建培訓(xùn)課程是外科系統(tǒng)醫(yī)學(xué)生最認(rèn)可的方式。這些研究與本研究的結(jié)果基本相同。本研究在VR 技能培訓(xùn)之后，分別對(duì)試驗(yàn)組和對(duì)照組的學(xué)生進(jìn)行了三項(xiàng)基于腹腔鏡的外科學(xué)技能操作考核。結(jié)果顯示，試驗(yàn)組腹腔鏡綜合操作、LC 術(shù)模擬手術(shù)操作和LA 術(shù)模擬手術(shù)操作等考核成績(jī)均高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），試驗(yàn)組學(xué)生教學(xué)滿意度高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），原因可能是學(xué)生更容易接受這種基于虛擬仿真的、沉浸式的、可視性的教學(xué)方式。VR 技術(shù)基于數(shù)字醫(yī)學(xué)發(fā)展，目前已經(jīng)應(yīng)用到了臨床、教學(xué)和科研的各個(gè)方面。廣大臨床醫(yī)務(wù)人員利用VR 技術(shù)在術(shù)前和術(shù)中對(duì)患者進(jìn)行病情和手術(shù)評(píng)估、術(shù)前規(guī)劃和術(shù)中的精準(zhǔn)操作，通過(guò)基于傳統(tǒng)的二維影像資料生成的三維可視化模擬圖像，不僅可以在術(shù)前進(jìn)行充分的評(píng)估，而且可以清楚了解病灶和重要器官、重要血管之間的關(guān)系，將手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)降至最低[16-17]。另外，在和患者家屬進(jìn)行術(shù)前談話時(shí)還可以讓其直觀地了解到患者病情，特別是對(duì)于沒(méi)有任何醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)的家屬，這點(diǎn)尤為重要。在教學(xué)方面，VR 技術(shù)不僅應(yīng)用在腔鏡模擬系統(tǒng)訓(xùn)練中，還應(yīng)用在解剖學(xué)、病理學(xué)、組織胚胎學(xué)等多個(gè)學(xué)科，讓教師可以更加生動(dòng)、輕松地講授課程。醫(yī)學(xué)課程不同于其他學(xué)科，很多內(nèi)容都需要學(xué)生身臨其境地去感受，直觀地去觀察和理解，只是死記硬背根本無(wú)法理解其中的關(guān)鍵知識(shí)[18-19]。目前很多教學(xué)研究集中在數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)在教學(xué)效果方面的作用，通過(guò)先進(jìn)的VR 技術(shù)以及教學(xué)方式的改革來(lái)提高教學(xué)效果，為學(xué)生提供更加合適、高效、安全的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生快速掌握微創(chuàng)外科操作知識(shí)。

綜上所述，VR 技術(shù)可以讓學(xué)生身臨其境地去感受真實(shí)的手術(shù)場(chǎng)景，相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，在腹腔鏡外科手術(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用VR 技術(shù)在理論教學(xué)、技能培訓(xùn)以及手術(shù)演練方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)。隨著數(shù)字醫(yī)學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，基于VR 技術(shù)的教學(xué)模式在未來(lái)將會(huì)成為外科手術(shù)學(xué)教學(xué)的重要方式。