外科梦工场自制教具在磁外科教学培训中的应用探讨_张苗苗.pdf

第 卷第期 年月中国医学教育技术 基金项目：陕西省重点研发计划一般项目 社会发展领域（）收稿日期：作者简介：张苗苗（），女，山西运城人，博士研究生在读，研究方向为磁外科、肝胆胰疾病。通信作者：严小鹏（），男，陕西城固人，博士，副研究员，研究方向为磁外科、肝胆胰疾病及医学教育。电话：；：外科梦工场自制教具在磁外科教学培训中的应用探讨张苗苗，徐庶钦，吕毅，严小鹏，西安交通大学第一附属医院：肝胆外科；精准外科与再生医学国家地方联合工程研究中心，西安 【摘要】磁外科是集临床医学、生物力学、磁材料学等多学科为一体的新兴临床技术学科，也是典型的交叉学科。磁外科教学对于培养磁外科临床应用型人才、推动磁外科技术的临床应用具有重要作用。然而，磁外科也是一门尚未完善和健全的学科，主要体现在尚无系统的学科设置、无统一的学习教材、无专门配套的教学和培训教具，其中磁外科相关教具的缺乏极大地阻碍了磁外科教学培训工作的开展。对此，西安交通大学第一附属医院外科梦工场根据磁外科教学和培训需要，自主研制磁外科系列教具并用于磁外科人才培养中，取得了较好的效果。该文详细介绍了外科梦工场自行研制的 型真肝模拟人、磁蜘蛛人辅助单人修肝训练系统、血管吻合训练平台、外科手术语音图文工作站等教具和设备在磁外科教学培训中的应用，以更好地培养优秀医学人才。【关键词】外科梦工场；磁外科；医工交叉；教具；人才培养【中图分类号】【文献标志码】【文章编号】（）【】，：.；.，【】，中国医学教育技术第 卷第期 ，【】；随着临床上利用磁性装置进行医疗技术创新研究的不断深入和磁外科临床应用技术体系的科学划分、磁外科相关概念的建立，磁外科学体系雏形已然形成。磁外科临床技术的优越性一方面表现在对现有手术和操作的优化，另一方面则表现在对一些临床疾病的治疗模式和观念所产生的颠覆性的改变。磁外科已从最初的消化道管腔吻合、血管吻合、泌尿道吻合发展到辅助腔镜减戳孔手术、优化内镜黏膜下剥离术、病变组织标记示踪 等多个技术领域。尽管磁外科技术在临床应用中已经显示出巨大的优越性，但通过对国内磁外科研究中文文献的计量学分析可见，磁外科在国内的受关注度有限，大部分临床医师仍持迟疑观望的态度。导致这种现状的原因很多，其中磁外科医学创新人才培养不足是非常重要的原因之一。西安交通大学第一附属医院外科梦工场在磁外科医学创新人才培养方面进行了积极探索和实践，形成了特色鲜明的外科梦工场磁外科创新人才培养模式。磁外科属于实践性操作技术，需要在不断的培训练习中逐渐熟悉并掌握磁性医疗器械的使用方法和操作技巧。适宜的操作训练设备和训练平台对于学员学习掌握磁外科技术至关重要。如前所述，磁外科技术在国内受关注度不够，因此缺乏专门针对磁外科技术进行学习和培训的商品化教学仪器和设备。为此，西安交通大学第一附属医院外科梦工场自行研制了适用于磁外科教学与培训的教学仪器和设备，在磁外科医学人才的培养中发挥了极其重要的作用。文章介绍了外科梦工场自主研发的 型真肝模拟人、磁蜘蛛人辅助单人修肝训练系统、血管吻合训练平台、外科手术语音图文工作站在磁外科教学、培训中的应用情况，以期为同行提供参考和借鉴意义。型真肝模拟人磁锚定技术是重要的磁外科临床技术之一，借助磁锚定技术可实现减戳孔腔镜手术，从而减少患者腹壁损伤、降低术后切口疼痛评分、促进术后恢复，这在动物实验和临床上已被证实 。磁锚定减戳孔手术是在现有腔镜手术基础上，通过借助磁锚定设备来牵拉器官组织，以实现减少腹壁戳孔和提高镜下操作灵活性的新型手术方式。该术式对手术操作者的腔镜手术操作技能和手术人员之间相互配合的默契程度提出了更高的要求。为了缩短术者磁锚定减戳孔腔镜手术的学习曲线，提高磁锚定手术操作熟练程度，一定量的模拟训练是必需的。现有的箱式腔镜模拟训练器无法为锚定磁体提供必需的物理支撑结构。为此，外科梦工场设计了具有中空腹腔和可拆卸腹壁结构的 型真肝模拟人，使用时可将离体动物肝脏置于模拟人腹腔内，然后进行磁锚定减戳孔胆囊切除手术训练（如图所示）。其优点在于模拟人的腹壁为磁锚定装置提供了必需的物理支撑结构；而新鲜离体动物肝脏的置入能够为受训人员提供更加逼真的手术操作体验。以上优点是目前箱式腹腔镜模拟训练器所不能实现的。前期通过对 名不同外科操作水平的学员进行训练和考核，结果显示，型真肝模拟人在磁锚定减戳孔腹腔镜胆囊切除手术中的训练效果明显优于常规箱式腹腔镜模拟训练器。图 型真肝模拟人用于磁锚定减戳孔胆囊切除手术训练 （）是在 型真肝模拟人的基础上进一步升级后的腹腔镜操作培训设备（如图所示）。除了具备 型真肝模拟人中空的躯干和可拆卸腹壁外，还具备内脏器官血流灌注系统和实时灌注压监测系统、出血量统计等软件分析系统。通过在真肝模拟人腹腔内预留血管连接管道，当动物器官置入后将腹腔大血管的流入道和流出道与预留的血管连接管路连接，此时启动血流灌注系统，在蠕动泵的驱动下，人工血液按照预第 卷第期张苗苗等外科梦工场自制教具在磁外科教学培训中的应用探讨设的压力和流量进入离体器官内模拟在体血液循环。学员在腹腔镜操作时除了能感受到真实的器官触感外，还能发现术中血管损伤后的出血等。通过对名肝胆外科医师和 名无腹腔镜操作经验的医学生进行分组实验测试，结果显示，比 和 能够更大程度上使学员的操作体验接近临床手术场景，极大地提高了腹腔镜操作培训效果。当全腹腔脏器置入时，学员可练习腹腔镜下消化道磁吻合、磁锚定辅助腹腔镜肝左外叶切除等磁外科手术操作。图 设备 磁蜘蛛人辅助单人修肝训练系统磁蜘蛛人辅助单人修肝训练系统是基于磁锚定技术设计研发的用于供体器官修整的磁外科器械，其研发目标是帮助器官移植医师实现无助手环境下供体器官修整训练，目的是优化人力资源配置，节约受训学员时间，夯实个人训练内容，最大限度地提高学习和训练效率。磁蜘蛛人由磁体、底座、自回缩牵引装置和夹头组成，前期初步实验结果显示，磁蜘蛛人体积小巧、定位灵活、可提供有效的组织牵拉力。在进一步研究中将 个猪肝分成磁蜘蛛人辅助单人修肝组和常规修肝组（如图所示）。对比结果显示，两组在供肝修整质量、手术操作时间上的差异无图磁蜘蛛人辅助单人修肝训练系统 统计学意义，但在供肝修整手术中使用磁蜘蛛人辅助单人修肝系统时平均可减少 个助手。研究结果表明，该系统能够在确保手术质量的情况下实现无助手单人修肝，从而有利于器官移植医师供肝修整手术的学习和训练。血管吻合训练平台血管吻合作为临床外科医师的一项基本操作相比于胃肠道吻合更具难度和挑战性，该技术的提高往往需要经历大量的血管吻合练习。以活体实验动物为模型进行血管吻合练习最能贴近临床实际操作，缺点是需要大量的活体实验动物，导致学习成本显著增加。以离体动物血管为练习对象可有效降低学习成本，但一般情况下较难评价吻合质量，尤其是对于吻合口瘘、吻合口狭窄缺乏有效的评估，不利于学员血管吻合技能的提高。针对这一现状，外科梦工场自主设计研发了血管吻合训练平台（如图所示）。该平台允许将离体动物的血管方便地加载到吻合操作区，当学员完成血管吻合后，可对血管模拟血液灌流，可以观察到是否存在吻合口瘘、吻合口狭窄，并测试吻合口的最大静水压，及时反馈血管吻合质量。利用血管吻合训练平台可使学员认识到自己在血管吻合操作中存在的问题，帮助学员改进和提高吻合水平，有效缩短血管吻合学习曲线。图血管吻合训练平台 进一步将磁蜘蛛人辅助单人修肝系统和血管吻合训练平台结合起来可实现单人血管吻合训练，提高学员学习效率。同时也可进行血管磁吻合操作训练，亦可作为血管磁吻合装置吻合效果的检验平台，帮助优化血管磁吻合装置的设计。因此，血管吻合训练平台具有练习和检测多项功能。外科手术语音图文工作站观摩学习外科手术过程、掌握外科手术操作中关键步骤的操作方法和处理技巧是外科医师成长的中国医学教育技术第 卷第期必经之路。鉴于手术室有限的物理空间及感染防控要求，手术现场观摩学习人员数量受限，大部分学生只能通过教师对手术步骤的讲解来学习手术的操作。然而，单纯文字形式的手术记录直观性差、内容枯燥乏味、关键步骤描述欠清晰，不能真实有效地还原手术操作步骤和场景，学生学习效率大打折扣。外科梦工场从外科手术临床教学需求出发，汇聚现代计算机硬件技术、软件技术、语音识别、电子、光学、图像处理等高新技术，研发了外科手术语音图文工作站（如图所示）。通过该系统，可获得丰富的手术信息载量，术中由手术者对语音进行控制，并对术中的关键步骤进行语音讲解及拍照，手术结束后通过对术中主刀语音翻译与术中照片配对，即时生成图文并茂的手术记录。该手术图文报告既可及时、准确、完整地反映手术过程及手术的难易程度、病变侵犯部位及严重程度，又能解决传统大量文字手术记录存在的诸多不足，从而实现手术过程的精准再现。在外科手术语音图文工作站研发的基础上，外科梦工场的教学团队率先提出了图文手术记录的定义及规范，主持编写并发表 倡用图文外科手术记录专家共识，得到行业认可和支持。实践结果显示，外科手术语音图文工作站能够明显提高年轻医师的学习兴趣，强化对手术关键步骤的理解和学习，在培养年轻外科医师、临床实习教学和学术交流方面意义重大。图外科手术语音图文工作站 西安交通大学第一附属医院外科梦工场多年来以磁外科为核心，在医工交叉理念指导下，在磁外科技术创新和磁性医疗器械研发方面取得诸多重要成果。在磁外科人才培养方面，根据学员训练需求，自主研发教学仪器和设备，既满足了磁外科教学培训不可或缺的硬件设施，同时也拥有了多项具备自主知识产权的专利。“需求导向、医工交叉、自主创新、赋能教学”是外科梦工场秉承的人才培养理念，随着越来越多自研教学设备的诞生，必将进一步充实和丰富磁外科硬件教学设施，给磁外科医学人才培养带来更大的资源。参考文献 严小鹏，商澎，史爱华，等 磁外科学体系的探索与建立科学通报，（）：严小鹏，史爱华，王善佩，等 磁压榨技术治疗复杂性胆道狭窄的临床应用探索中华肝胆外科杂志，（）：张 苗 苗，白 纪 刚，张 东，等 用 于 胰 十 二 指 肠 切 除 术 中 吻合磁环的设计及临床应用中国医疗设备，（）：吝怡，樊茜，朱森林，等 磁吻合环建立兔小肠侧侧吻合的实验研究医疗卫生装备，（）：，：，（）：，（）：邓博，徐庶钦，王方舟，等磁压榨技术治疗输尿管远端梗阻的实验研究中国解剖学杂志，（）：张苗苗，刘培楠，张涵芷，等磁性水凝胶作为靶磁体辅助结肠内镜黏膜下剥离术的可行性分析局解手术学杂志，（）：张苗苗，张涵芷，刘培楠，等磁性水凝胶黏膜下注射辅助离体猪食管内镜黏膜下剥离术的可行性研究中国内镜杂志，（）：樊茜，吝怡，马佳，等 磁示踪技术用于胃肿瘤标记定位的实验研究中华普通外科杂志，（）：马佳，李江，樊茜，等 磁示踪技术在食道肿瘤标记定位中的应用中国内镜杂志，（）：刘培楠，张至轩，张涵芷，等我国磁外科研究中文文献计量学分析 医疗卫生装备，（）：张苗苗，李艳，马锋，等 磁外科医学创新人才培养模式的探索与实践中国医学教育技术，（）：，李益行，张勇，吉琳，等 一种肺表面磁锚定装置的动物实验 中华胸心血管外科杂志，（）：严小鹏，张苗苗，张东，等磁锚定经脐单孔腹腔镜胆囊切除术的临床研究 中华外科杂志，（）：张苗苗，王伊睿，盖敬慈，等 型真肝模拟人在磁锚定减戳孔腹腔镜胆囊切除术培训中的应用效果腹腔镜外科杂志，（）：（下转第 页）第 卷第期张睿婷等基于互联网的 教学模式在放射科住院医师规范化培训中的应用研究高学生的学习兴趣，从而为临床工作中所需要的终身学习态度打下基础。参考文献 钟武宁，康巍，阳君，等“互联网”背景下医学影像学教育改革探索 中国继续医学教育，（）：张薇薇，铁萍，等加拿大 大学医学影像学人才培养模式对中国医学影像教育改革的启示医学与哲学（），（）：，（），（）：，“”，（）：李明霞，杨群，段梦昀，等医学影像学 混合教学模式的探讨现代养生，（）：教育部关于印发 教育信息化行动计划 的通知（教技 号）：，丛明，陈卓，王茹医学专业学位研究生课程线上教学模式研究中国继续医学教育，（）：，（）：，（）：，：，（）：，：，（）：，：，（）：，（）：孙易娜，熊斌，杨云松，等 模式在中医各家学说 课 堂 教 学 中 的 应 用 中 医 教 育，（）：李娟琴 模式在物理化学课堂教学中的尝试：观摩麻省理工学院本科教学得到的启示教育部；四川大学；南开大学；科学出版社，杨瑾，虞洪，戴益，等 模式在普通外科住院医师规范化培训教学查房中的应用研究中国高等医学教育，（）：何冰心，蒋燕飞，金珏安，等 模式在手足外科护理教学中的应用中国高等医学教育，（）：柯镜，彭吉霞，汪雄，等病理生理学课程中 模式在麻醉学专业教学中的应用与探索现代医药卫生，（）：（上接第 页），（）：田波彦，董鼎辉，王越，等 面向器官捐献供肝修整操作优化的 磁 蜘 蛛 人 研 制 器 官 移 植，（）：，：，（）：，（）：吕毅，汤博，薛召，等 外科手术语音图文工作站：探索数字化精准教学新模式 临床医学研究与实践，（）：