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第三节 模拟训练硬件
所有的腹腔镜模拟训练都需要一个载体,载体需要考虑的问题首先是拟真度,这关系到能否将模拟训练成果有效地转化为临床技能。其次是经济投入问题,因为腹腔镜模拟培训的需求极大,如何进行经济和实效的综合考量也是摆在教学者面前的问题。
本文将模拟训练硬件分为两种,一种是机械模拟,一种是电子模拟,前者包括简易模拟箱和腹腔镜模拟训练箱等非生物性的箱式模拟训练或动物模拟训练;后者主要是虚拟现实模拟器。
一、腹腔镜模拟训练箱
这是目前应用最为广泛的腹腔镜模拟训练工具,由箱体、光源、摄像机、显示器、腹腔镜手术器械和模具组成。
腹腔镜模拟训练箱可以实现大多数腹腔镜模拟训练,包括所有的基本技能训练、复杂腹腔镜技能训练、部分离体脏器专科训练,但是无法实现一些高级别的电设备处理效果和具体手术操作流程。在基本技能训练方面,虽然存在一些相反的研究结论 [4,5],但我们可以认为腹腔镜模拟训练箱和虚拟现实模拟器相比不存在训练效果的差异。模拟训练箱的优势在于简易、经济、便于携带,以及使用真实的手术操作器械有利手术感觉的培养。在我国教育投入较为匮乏的时代,经济实用的腹腔镜模拟训练箱解决了大量的腹腔镜岗前培训问题。很多单位和个人自制简易模拟训练箱,最为简便的莫过于不需要摄像设备和光源的透明训练箱,操作者可以直接看到手部和器械的动作。折叠式的模拟训练箱可以将所有的训练设备囊括在一个可以随身携带的背包中,方便学习者随处训练。网络时代让单位和个人都能够很方便和经济地获得适合自己使用的模拟设备,在国内主流的网络购物平台上可以搜索到大量的不同型号不同价格的腹腔镜模拟箱。虽然这类模拟设备操作感觉真实,但是大多数粗糙的成像系统将让操作者的训练体验大打折扣,也影响操作者的训练兴趣,而且对于精细操作如缝合来说,模糊的影像直接影响训练效果。不过这类模拟箱的开放式设计给操作者巨大的改装机会,升级影像系统对于想要获得更好训练效果的人员来说是实际可行的。
根据模拟箱体的形态不同可以将目前主流的模拟设备分为立方体模拟箱、表面弧形模拟箱、表面球形模拟箱和拟真腹壁模拟箱。立方体模拟箱简单易制,可以进行基本训练,表面弧形和球形模拟箱简单地模拟了人体腹壁充气之后的形态,而拟真腹壁模拟箱更接近真实人体腹壁形态。对于腹腔镜胰腺手术而言,大部分的操作不会处于训练状态下的最理想操作角度(如大部分时间摄像角度不会位于主刀两操作孔之间,主副操作孔夹角大部分时候小于60°),因此在拟真人体腹壁的带弧度的操作箱上训练将更有利于腹腔镜胰腺手术的开展。值得一提的是,选择箱体上可以自由设置戳孔的设备,更便于模拟腹腔镜胰腺手术的操作动作。
模拟训练箱使用的是真实的腹腔镜操作器械和耗材,相对于虚拟现实模拟操作而言,能够获得更真实的操作感受。虽然腹腔镜操作器械价格不菲,但是大多数模拟训练中心和医院是同在一个单位内,获得临床上淘汰的器械并不困难。目前国内尚缺乏标准的训练模块,大部分沿袭国外的训练方式和设备,因此在训练模块和耗材的选择方面,特别是高级别的训练方面,出现了很多自创的训练方式,如使用葡萄等水果进行分离训练,使用猪小肠进行缝合训练。腹腔镜胰腺手术普及时间较短,加上手术的复杂性让模拟训练暂时难以跟上手术的进步,模拟训练还需要更多创新性的工作,如胰腺实质的模拟物品选择就是一个待解决的问题。其中Mayo中心的Farley教授使用香肠模拟胰腺实质是一个可供参考的选择。
二、虚拟现实模拟器
虚拟现实(virtual reality simulator,VR)模拟器是基于电子虚拟现实基础上的场景模拟与反馈,所有使用的设备和器具都是模拟物品。相对于机械模拟箱而言,虚拟现实模拟器能够模拟更为真实的整体手术环境,可以模拟真实手术操作全过程而不是单一操作步骤,可以更加标准化模拟课程,所有的操作可以实时记录和分析便于提高训练效果和考核 [6,7]。虚拟现实模拟器可以进行腹腔镜扶镜手的培训,可以模拟机械模拟箱因为价格原因无法实现的所有电设备作用效果。虚拟现实模拟器的电子属性可以让它的扩展空间非常大,比方说根据不同级别的训练医生设定模拟训练的难度,理论上来说,可以根据用户需求来自定义模拟训练的项目和流程。目前暂时没有成熟的腹腔镜胰十二指肠切除手术模拟训练课程。
虚拟现实模拟器的缺点在于价格昂贵,起码在国内教学环境中,就算是大的教学中心也常常无法保证其作为常规教具使用。此外缺少真实的力反馈也是它的另一个缺点,但是从另一个角度来说,机器人手术也是通过电子传输模拟人的手部运动,而且得到的也是电子模拟的力反馈,这和虚拟现实模拟手术是非常相似的。