腹腔镜和开放手术技能的转移到机器人手术

背景

在过去的几十年里，机器人手术越来越受欢迎。大多数机器人外科医生已经改变了他们的主要手术活动，从开放或腹腔镜没有事先正式的机器人训练。在目前的实践中，很有兴趣知道是否有外科技术的转移。在可视化、运动缩放和运动自由度方面，机器人手术比腹腔镜手术更像开放手术。因此，我们的假设是，与接受过腹腔镜训练的外科医生相比，接受过开放手术训练的外科医生有更多的手术技能转移到机器人手术。

方法

36名外科经验不足的医科学生被随机分为三组，以指定的方式进行密集模拟训练:开放手术、腹腔镜或机器人辅助腹腔镜。训练期间，所有的研究对象，随后进行机器人辅助肠吻合猪模型。作为手术质量的替代标记，测试吻合口的抗压性，并由两名盲法专家机器人外科医生使用机器人手术性能的全球评级量表(机器人技能全球评估评估(GEARS))评估手术过程的视频记录。

结果

腹腔镜训练组肠吻合口平均漏压为36.25 (7.62-64.89)mmHg，开放手术组为69.01 (28.02-109.99)mmHg，机器人训练组平均漏压为108.45 (74.96-141.94)mmHg。同样的模式发现GEARS作为手术质量的替代标记。腹腔镜训练组GEARS评分为15.71(12.37 ~ 19.04)，开放手术组GEARS评分为18.14(14.70 ~ 21.58)，机器人训练组GEARS评分为22.04(19.29 ~ 24.79)。与腹腔镜训练组相比，机器人训练组在统计学上有更高的泄漏压力(p= 0.0015)和GEARS评分(p= 0.0023)。对于泄漏压力和齿轮，开放组和机器人训练组之间没有显著差异。

结论

在我们的研究中，在由手术经验不足的研究对象进行的模拟环境中过渡到机器人手术时，开放手术训练优于腹腔镜训练。

机器人手术代表了外科实践向微创手术的范式转变。除了少数年轻的外科医生在住院期间完成了正式的机器人训练项目外，大多数欧洲外科医生在没有接受过正式的机器人训练的情况下，已经将他们的主要手术活动从开放或腹腔镜手术改为机器人手术。

由于可供培训和目前的实践的时间有限，从其他手术模式转移技能的程度和是否成为高度热门话题。从其他手术模式到机器人手术的转化方面仍然不明确。

关于可移植性问题的研究产生了相互矛盾的结果。

Kowalewski等人的一项研究比较了腹腔镜和开放手术对机器人手术技能的经验，发现机器人辅助手术需要的技能不同于传统腹腔镜和开放手术[1］．然而，一些研究发现，技术从腹腔镜转移到机器人手术[2，3.的研究结果表明，熟练的腹腔镜外科医生能够取得与那些进行更多机器人辅助手术的外科医生相当的初步结果。其他研究表明，技术从开放手术转移到机器人手术[4，5，6］．Cumpanas等人也得出了类似的结论。[7他发现，有开放手术技术经验的外科医生可以直接进行机器人手术，因为这种模式模仿了开放手术所需的许多工具和技术。因此，过去的开腹和腹腔镜经验是否会影响外科医生对机器人手术的学习曲线的问题仍有待讨论。

外科协会制定了关于训练外科医生进行机器人手术的指导方针[8，9，10]，但为机器人手术的外科医生颁发证书仍是个别机构的责任。尽管传统腹腔镜技术的可移植性证据有限，但腹腔镜仍被广泛用作世界各地机器人手术熟练程度培训课程的一部分。

机器人辅助手术的本质是三维手术视图，允许深度感知、运动缩放、腕式器械和七个自由度的运动，这与开放手术的相似程度远远超过腹腔镜手术[11］．

我们在本研究中的假设是，与接受过腹腔镜训练的外科医生相比，接受过开放手术训练的外科医生有更好的条件将手术技能转移到机器人手术。

通过积极的申请过程，36名来自奥胡斯大学的医科学生被纳入研究。研究对象之前没有外科经验，也很少或完全没有外科模拟训练经验。研究参与者被随机分为三组:腹腔镜、开放手术和机器人训练。培训设置之前已描述过[12］．总而言之，他们对被分配的手术方式进行了基线评估(训练前测试)。腹腔镜组做了一个peg转移任务(腹腔镜手术计划基础，洛杉矶，加州)。开放手术组进行了低保真度的打结模拟练习，机器人组在dVSS-Trainer(达芬奇技能模拟器)上进行了虚拟任务。

之后，他们参加了为期6周的训练方案，包括每周90分钟的重复训练。在指定的手术方式下，研究参与者接受监督和标准化的小肠吻合缝合指导。采集新鲜猪小肠片段(10厘米)冷冻保存。每届会议开始时，都有一些片段被解冻。采用4-0单丝线的浆液肌缝合方法，完成端到端吻合，对准等分段。该模型曾被报道为一种适合的肠吻合外科模拟模型[13］．

在训练期结束时，研究对象按照他们接受训练的手术方式进行训练后测试，使用与基线评估相同的测试(训练前测试)。

为了调查机器人手术技术的研究目的，研究参与者在一头麻醉的猪身上评估所需的技能(图。1)．机器人训练组作为对照组。所有参与者必须在90分钟内完成机器人辅助的小肠端到端吻合术。在评估之前，所有研究参与者在机器人dVSS训练器中完成了5分钟的基本操作训练，以复制新手机器人技能。取肠子，在距离吻合口3cm处堵住肠子一端，检测漏压。肠腔的另一端与装有1000毫升水的管子和袋子相连。提高水袋逐渐增加压力。当发现缝合线漏时，记录袋子的高度，用以下公式计算压力:高度×水密度×地球引力=压力。有明显渗漏的吻合口登记时，渗漏压力为0。两名专业机器人外科医生对研究参与者的培训小组和身份一无所知，他们使用经过验证的评估工具GEARS来评估机器人手术的技术技能，并回顾了研究受试者进行的最终研究测试的视频记录[14］．这个30分的全球评分量表由6个部分组成:深度感知、双技能、效率、力量控制、自主性和机器人控制。在锚定李克特量表上，每个人都得到1到5分，分数越高表示熟练程度越高。

研究流程图

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这项研究是在奥胡斯大学的临床医学系进行的。如Kingo等人的研究所述，实施了麻醉、镇痛和安乐死。[15］．

统计分析

如果没有其他说明，参数数据评估为95%置信区间的均值。以泄漏压力和GEARS评分为因变量，以手术方式为自变量，采用广义线性模型方差分析进行组间比较。在非正态分布数据中，采用曼-惠特尼模型进行比较。泄漏压力报告为SD。统计学显著性水平设为0.05。使用Medcalc 19.6.4版本进行统计分析。

共有36名研究参与者被招募，他们被随机分配到三个研究小组中的一个。在三个组之间，没有主要的人口统计学差异(表1)．一名参与者未能参加第一次培训课程，因此被排除在研究之外。在训练期间，所有组的技术水平都有显著提高。作为一项技术改进措施，腹腔镜和开放外科训练组从测试前到测试后的时间消耗显著减少，从6.96(5.04-8.88)到2.07(1.56-2.58)分钟和7.46(5.08-9.84)到1.96(1.33-2.58)分钟(p两组均为0.004)。机器人手术训练组的技术技能显著提高，MScore从60.83(49.73-71.94)提高到87.91(85.38-90.44)分(p< 0.0001)。

在最后的研究测试中，有一名研究对象在测试结束前因个人原因中断(时长40分钟)。该研究对象在GEARS上进行评估，以盲法评估者的最佳能力，但从泄漏压力测试的结果中退出。另一名研究对象完成了最后的研究测试，但由于技术错误，只有23分钟的视频材料可用。本研究课题在齿轮上评估现有材料，并对吻合测试泄漏压力。表格2显示完成最终研究测试的研究对象的分布，最终产品足以被测试。

腹腔镜训练组肠吻合口平均漏压为36.25 (7.62-64.89)mmHg，开放手术组为69.01 (28.02-109.99)mmHg，机器人训练组为108.45 (74.96-141.94)mmHg。机器人训练组吻合口平均漏压明显高于腹腔镜训练组(p= 0.0015)，而机器人训练组与开放训练组比较无统计学差异(图5)。2)．

最后研究试验:猪模型机器人吻合口漏压试验。(1)腹腔镜检查n= 12，(2)开放手术n= 10，(3)机器人手术n= 12。*显著差异

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腹腔镜训练组GEARS评分为15.71(12.37 ~ 19.04)，开放手术组GEARS评分为18.14(14.70 ~ 21.58)，机器人训练组GEARS评分为22.04(19.29 ~ 24.79)。当比较GEARS最终研究测试的组时，机器人训练组的GEARS得分在统计上高于腹腔镜训练组(p= 0.0023)。事后分析显示，开放式训练组和机器人训练组之间没有显著差异。3.)．

最后的研究试验:在猪模型机器人吻合试验中齿轮评分。(1)腹腔镜检查n= 12，(2)开放手术n= 11，(3)机器人手术n= 12。*显著差异

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在研究科目特征方面，乐器和运动经历对最终考试成绩都没有显著影响。当研究对象在最后的研究测试中进行比较时，那些自我报告有电子游戏体验的人(游戏玩家)的GEARS得分高于非游戏玩家:21.03 4.46 vs 16.44.55 (p= 0.01)。

先进机器人辅助手术的病例量呈指数级增长，而且数字还在继续增长。然而，机器人手术需要训练，从其他手术模式到机器人手术的转化方面仍然难以捉摸。

在三维手术视角、仪器的使用和运动自由度方面，机器人辅助手术比腹腔镜手术更类似于开放手术[11］．在这项研究中，我们观察了开放训练的外科医生是否比腹腔镜训练的外科医生有更好的机会将他们的外科专业知识转移到机器人手术。

我们发现开放手术的能力比腹腔镜更容易转移到机器人手术。由于我们发现，在模拟环境中，开放式手术的技能会转移到机器人手术中，开放式手术训练也可以作为完成机器人手术基本任务所需的初始灵活性和动作经济性的基础。

我们将接受过腹腔镜训练的研究对象与接受过开放手术训练的研究对象在机器人手术技能转移方面进行了比较。据我们所知，只有Kowalewski等人的研究将这两种手术方式与机器人手术的技能转移进行了比较，该研究发现机器人辅助手术所需要的技能与传统腹腔镜和开放式手术截然不同[1］．Kowalewski等人有一个不同年龄和不同手术经验水平的异质研究组。本研究的优势在于同质群体星座，因为我们只纳入了新手研究对象。由于研究的后勤限制将参与者的数量限制在36人，所以我们没有进行功率计算。在外科领域进行更大的样本量和住院医生的研究，而不是之前没有外科经验的医科学生，将是相关的。医学生不能准确地描述外科住院医师，他们都熟悉组织管理，有各种各样的外科经验。通过研究机器人学习曲线中更高级的部分，我们应该能够更好地了解以往的手术经验对机器人技能的影响。然而，使用外科住院医生会增加可变性。

在研究的训练阶段，我们使用新鲜的组织模型来模拟临床环境。我们修改了以前用作腹腔镜训练工具的模拟模型[16，17,机器人16]和开放式手术[13，18)模拟。最终测试中的模拟机器人手术任务是用活猪模型进行高保真度模拟的，包括组织操作、解剖和解剖理解等组件。这样做是为了尽可能与临床环境相匹配。肠吻合练习是一项公认的评估外科技术技能的测试[19，20.］．我们使用它作为技术外科能力的评估技术，充分意识到它在处理所有外科相关技能方面的局限性，因此，性能评估使用之前验证的主观度量和客观度量(GEARS)。此外，对研究对象的身份和训练方式不知情的专业机器人外科医生在最终评估中评估其表现。

该研究设计了固定时间的培训课程，而不是基于熟练程度的培训。这可以被认为是本研究的一个局限性;但是，由于学习物流的原因，个人技能提高的时间不太灵活。最后，所有培训课程都是同一个经验丰富的教练。选择单一的教练也可以被视为一种限制，因为它可能会给研究的培训部分带来偏见。然而，由于相同的过程重复进行，最终的结果也很明确，因此训练者的角色很快就变成了被动的，因为我们认为它对结果的影响不那么重要。

开放外科训练在创建机器人课程中的重要性似乎被低估了。未来的研究可以确定开放手术技能的熟练程度，有利于在机器人训练之前实现。机器人辅助训练既昂贵又耗时。机器人模拟训练需要使用机器人系统和机器人训练工具，这是昂贵的，而且不一定能在培训机构获得。机器人虚拟现实(VR)训练需要使用昂贵的模拟器。通过在低保真度、易于操作的开放式手术模拟中实现基本技能，可以缩短机器人手术训练的学习曲线，从而节省时间和金钱。

在我们的研究中，在由手术经验不足的研究对象进行的模拟环境中过渡到机器人手术时，开放手术训练优于腹腔镜训练。鉴于机器人手术的广泛使用和有限的培训时间，这些发现可能有助于机器人手术培训课程的建设。

在当前研究过程中产生和分析的数据可根据要求从通讯作者处获得。

齿轮:

机器人技能全球评估评估

德国:

达芬奇技能模拟器

虚拟现实:

虚拟现实

不适用。

不适用。

作者和联系

1. 丹麦奥胡斯奥胡斯大学卫生临床医学系

   Maria Ordell Sundelin, Pernille Skjold Kingo & Jørgen Bjerggaard Jensen

2. MidtSim公司，丹麦中部地区，奥尔胡斯，丹麦

   Maria Ordell Sundelin & Charlotte Paltved

3. 丹麦奥胡斯大学医院泌尿科

   Pernille Skjold Kingo & Jørgen Bjerggaard Jensen

4. 瑞典萨尔格伦斯卡大学医院泌尿科，Göteborg

   Henrik Kjolhede

5. 瑞典哥德堡大学萨尔格伦斯卡学院临床科学研究所泌尿科，Göteborg

   Henrik Kjolhede

贡献

MOS、PSK和JBJ构思了提出的想法。MOS计划并实施了这些实验。CP帮助监督该项目。PSK和HK对盲化客观评分(GEARS)的所有程序的视频材料进行了评估。MOS、CP和JB对结果的解释有贡献。莫斯牵头撰写了手稿。所有作者都对手稿的最终版本做出了贡献。作者(们)阅读并批准了最终稿。

相应的作者

对应到玛丽亚Ordell Sundelin．

伦理批准和同意参与

这项研究是在奥胡斯大学的临床医学系进行的，符合丹麦国家动物处理和护理指南，以及标准实践和原则。奥尔胡斯大学和丹麦司法部的动物实验监察局都批准了动物议定书(no。2018-15-0201-01599)。该研究的报告遵循了arrival标准。

同意出版

我，下面署名的人，代表作者团队，同意在杂志上发表手稿和数字/表格模拟的发展．

相互竞争的利益

作者声明他们没有竞争利益。

出版商的注意

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