虚拟外科手术学在临床外科教学中的应用研究

中国高等医学教育２０１１年第１０期　・８５・　虚拟外科手术学在临床外科教学中的应用研究　任双义　，陈凯　，孔英。　（１．大连医科大学附属第二医院，辽宁大连１１６０２３；２．大连医科大学教务处，辽宁大连１１６０４４）　［摘要］　虚拟外科手术学（Ｖｉｒｔｕａｌ　ｓｕｒｇｅｒｙ）＃．＿医学和计算机虚拟现实技术相结合的多门学科相交叉和渗　透的虚拟手术技术。它在临床外科教学中起着举足轻重的作用，文章主要针对其应用于临床外科教学的必　要性和可行性作了相关的分析。　［关键词］　虚拟外科手术学；临床外科；教学　【中图分类号］Ｇ６４２．０　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１００２．１７０１（２０１１）１０．００８５．０２　生做出重大的贡献。因此，虚拟外科手术学的应用尤为必要。　二、虚拟外科手术学应用于临床外科教学的可行性分析　临床外科教学不仅要注重理论知识的灌输和传授，同时　更要注重学生动手能力及运用知识解决实际问题能力的培　养。为了更好地培养医学生的临床动手能力，为向广大患者　提供更优质的服务，国内外医学院校开始将现代科技手段及　各类仿真模型全方位地综合模拟患者救治系统应用到临床　外科教学中，如采用虚拟外科手术学（Ｖｉｒｔｕａｌ　ｓｒｇｅｒｕｙ）、模拟人　应用虚拟外科手术学旨在加强基础知识和基本原理教　学的基础上，力求增加学生的动手机会从而提高学生的外科　手术技能，使学生具有扎实的理论功底的同时具备熟练地外　科临床技能，为后续课程的学习打下坚实基础，也为今后的　就业和深造提供广博的发展空间。由于虚拟外科手术系统　具有仿真性、精度性、可评价性、交互性等多种特性，这些特　性使其应用于Ｉ临床外科教学成为现实＿３Ｊ。　及标准化病人等对学生进行外科技能的培训。虚拟外科手　术学是医学和计算机虚拟现实技术相结合的多门学科相交　叉和渗透的虚拟手术技术。有关资料显示，国防科技大学计　算机学院和解放军总院研制成功了虚拟膝关节镜外科手术　仿真系统；中科院自动化研究所研制的仿真手术刀结合逼真　的三维虚拟场景，使手术操作者在该系统中体验到真实做手　术的感觉，将头颈部、腹膜后脏器及肝脏等研究成功的可视　化模型数据库应用于虚拟手术之中。随着计算机技术与医　学的飞速发展，虚拟仿真技术的应用前景会更加广阔…。　一１．虚拟外科手术系统可为学生提供一个仿真感强的训　练环境。虚拟外科手术系统可为医学生提供极一个具真实　感和沉浸感的训练环境和临场实战感。基于这种仿真感极　强的训练环境下的反复训练，使得学生的手术技能提高迅　速。因此，借助于虚拟外科手术系统，可以培养出学生娴熟　的外科手术技能，从而应付各种突发情况。　２．虚拟外科手术系统可为学生提高操作精度和手术成　功率。虚拟外科手术系统可使医生利用术前获得的医学影　、虚拟外科手术学应用于临床外科教学的必要性分析　外科学是高等医学教育的最重要的组成部分之一，是医　学生必修的临床课程。外科学的教学重在“动手做”，这是教　学的灵魂。强调动手做就是强调学生亲身经历，只有学生亲　自操作，亲自探究，才能真正开发其潜能，使其理解外科手术　的真正内涵。因此，为学生创造动手做的机会，给学生尽量　多的时间和空间放手让学生真枪真刀地学习是培养出优秀　外科医生的希望所在。　像信息，进而在计算机上模拟出病灶部位的三维立体结构，　最后利用计算机上显示的虚拟手术的逼真场景进行术前定　位，选择最佳手术路径，进而确定进刀的部位和角度等，这对　于提高操作精度、提高手术成功率等方面具有重要的意　义［２ｌ。　３．虚拟外科手术系统可为学生提供一套可信的确切的　评价手术技能的方法。外科学作为一门特殊的专业，必定需　要一套可信的、确切的评价医生手术技能水平的方法。在外　科实验室内对学生进行考核较在手术室里要更容易一些，尽　外科手术的高风险性和复杂性决定了传统的手术技能　培训方式（在尸体或在病人身上的反复临床磨练）的改革势　在必行＿４Ｊ。其一，外科操作讲究的是精密和技术，初出茅庐　的医学生或年轻的临床医师，必须积累了足够的实践经验才　管学生在模拟的环境下进行手术与手术室内进行实际手术　能达到高级住院医师的要求。其二，紧张的医患关系和高额　的培训费用决定了医学生临床实践的机会受限，现已发展成　的会有一定的差别，但如果虚拟手术环境与实际手术环境尽　可能相接近，那么这是可以满足手术技能考核中的可行、可　信和确切的基本要求的。　三、虚拟外科手术学在临床外科教学中的具体应用　为阻碍培养合格外科医师的最大原因；其三，考核医学生手　术技能，主要依靠一些主观标准建立起来的计分系统进行评　价，显然缺乏一个量化和客观的标准。然而，虚拟外科手术　为了培养现代化“实用型”的外科人才，要求临床教师在　教学过程中不仅要传授学生知识，更重要的是注重学生临床　技能的培养。因此，大连医科大学附属　（下转第１２１页）　学应用于临床外科教学可以改善以上教学效果欠佳、培训资　源有限、考核标准缺乏等现象，为培养出一名优秀的外科医　中国高等医学教育２０１１年第１Ｏ期　・１２１・　从中医的角度进行饮食调养，中医学认为适当进食葱、大蒜　四、体会　等可有效预防病毒感染。（７）生活方式指导。护理人员要多　急性左心衰竭是ＭＨＤ患者在透析间期最常见的急性并　与患者沟通，及时了解其思想动态，根据不同情况因人施护　发症，摄入过多，感染（尤其是肺部感染），血压控制不理想、　并正确引导。现代的医学技术虽不能治愈尿毒症，但只要能　不平稳是主要原因。运用ＰＤＣＡ进行有效的护理干预，能使　很好的配合治疗，现代的血液透析技术完全能使患者象正常　患者提高自我护理、自我管理的能力。合理饮食、规律用药、　人一样生活和工作。　充分透析对预防急性左心衰竭发生，有重要意义。　４．检验阶段（Ｃ）。ＣＱＩ团队每月进行一次汇报，对患者　的心功能、血压、营养、干体重、睡眠等情况进行评估，同时检　［参考文献］　查患者及家属对相关知识的掌握情况。　［１］黄海燕主编．肾脏病学［Ｍ］．第３版．北京：人民卫生出版社，２０Ｏ８．　５．应用阶段（Ａ）。ｃ。Ｉ团队对检查情况进行总结分析，　０２３３—２０３５．　列出存在问题，并找出解决问题的方法，将存在的问题和解　［２］王饶萍，成守珍，邓秀梅，等．持续质量改进在减少血液透析患者　决问题的方法进入下一个ＰＤＣＡ循环。　低血压发生重的作用［Ｊ］．护理实践与研究，２００８，５（８）：３１．３２．　三、结果　［３］王质刚．血液净化学［Ｍ］．第２版．北京：科学技术出版社，２００３．　对本组１９例患者经过６个月有针对性的护理干预，再　５４１．　进行６个月的效果观察，除其中１例次因摄水过多、２例高龄　患者因肺部感染３例次发生急性左心衰竭住院治疗，其余患　［收稿日期］２０１１－０１　者均顺利度过透析间期。　［作者简介］李淑艳，女，本科，主管护师。　（上接第８５页）　第二医院对一些科室应用虚拟外科手术系统教学的内容进　有高质量的实时视觉图像，而且要具有高分辨率的真实力反　行了如下界定，从而为培养出一名合格的外科医生而提供了　馈。但是，建模硬件设备的问题、建模后如何与临床实际工　物质保证。　作联系起来等问题尚需要今后更加深入的研究。　１．普通外科。普通外科的教学内容主要为腹腔镜的手　术技能培训方面。学生通过利用有限元模型模拟手术时腹　［参考文献］　腔器官的变形，实现对组织器官的夹取、剪、切、（血液）凝结、　注射和缝合等各种情况的模拟，同时完成对手术区域的冲洗　［１］Ｒａｌｌｌｏｖｉｃ　Ｉ，Ｍａｓｉｃ　Ｔ，Ｓｍａｊｉｌａｇｉｃ　Ａ，ｅｔ　ａ１．Ｕｓｅ　ｏｆｆｌｅｗ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌ０西ｅｓ　和吸气的模拟；亦可以对肠和胃进行了活性变形体的形态动　ｉｎ　ｓｕｒｇｉｃａｌ　ｅｄｕｃａｉｔｏｎ－ｖｉｒｔｕａｌ　ｓｕｒｇｅｒｙ［Ｊ］．Ｍｅｄ　Ａｒｈ，２ＯＯ４，５８（１　Ｓｕｐｐｌ　２）：　态仿真和树形的动脉血管的仿真，并辅助力反馈设备，可以　１０３．１ｏ４．　进行触诊，得到非常逼真的模拟效果。　【２］Ｓｕａｔｋｉ　Ｓ，Ｓｕｚｕｋｉ　Ｎ，Ｈａｔｔｏｒｉ　Ａ，ｅｔ　ａ１．Ｐｒｅｓｅｎｔ　ａｎｄ　ｆｕｔｕｒｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ　ｏｆ　２．神经外科。神经外科的教学内容主要为利用虚拟外　ｔｈｅ　ｖｉｒｔｕａｌ　ｓｕｒｇｅｒｙ　ａｎｄ　ｔｅｌｅ－ｖｉｒｔｕａｌ　ｓｕｒｇｅｒｙ　ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｎｉｐｐｏｎ　Ｒｉｎｓｈｏ，　科手术系统重建颅脑的三维立体结构，从而使学生可以从多　２Ｏ０４，６２（４）：８１５—８２３．　［３　ＪＡｒｎｏｌｄ　Ｐ，ＦａｒｒｅｌｌＭＪ．Ｃａｎｖｉｒｔｕａｌ　ｒｅａｌｉｔｙ　ｂｅ　ｕｓｅｄｔｏｍｅａ吕ｕｒｅａｎｄｔｒａｉｎ　ｓｕｒ－　角度、采用多方法观察和研究病人的大脑内部结构，找出最　ｃａｌ　ｓｋｉｌｌｓ？［Ｊ］．Ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ，２Ｏ０２，４５（５）：３６２－３７９．　佳手术路径，作出准确合理的手术方案。在术中，学生可以　［４］Ｔｓａｎｇ　ＪＳ，Ｎａｕｇｈｔｏｎ　ＰＡ，Ｌｅｏｎｇ　Ｓ，ｅｔ　ａ１．Ｖｉｒｔｕａｌ　ｒｅａｌｉｔｙ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｅｎ—　利用手术工具周围的结构可以显示这一优势，从而避开血管　ｄｏｖａｓｃｕｌａｒ　ｓＬＩｒｇｉｃａｌ￣ａｉｎｉｎｇ［Ｊ］．Ｓｕｒｇｅｏｎ，２Ｏ０８，６（４）：２１４—２２０．　和神经以及重要的功能区。　［５］Ｔｈｉｊｓｓｅｎ　ＡＳ，Ｓｃｈｉｊｖｅｎ　ＭＰ．Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ　ｖｉｒｔｕａｌ　ｒｅａｌｉｔｙ　ｌ印ａｒ０ｓｃ叩ｙ　ｓｉｍｕ－　３．骨外科。骨外科的教学内容主要为学生利用虚拟外　ｌａｔｏｒｓ：ｑｕｉｃｋｓ叽ｄ　ｏｒ　ｓｏｌｉｄ　ｇｒｏｕｎｄｓｆｏｒ　ａｓｓｅｓｓｉＩｌｇ　ｃ　ｔｒａｉｎｅｅ￣【Ｊ］．Ａｍ　科手术系统给出的脊柱椎弓根钉的最优插入方位和深度，对　Ｊ　Ｓｕｒｇ，０２１０，１９９（４）：５２９－５４１．　手术过程中的椎弓根钉的放置进行跟踪立体定位，从而在图　像引导下使手术中椎弓根的放置达到最佳的方位和深度。　［收稿日期］２０１０—１１　四、展望　［作者简介］任双义，男，医学博士，教授，主任医师，硕士生导　随着虚拟外科手术学研究的不断发展，虚拟外科手术学　师，研究方向：肿瘤发病机制。　在医学领域的应用越来越广泛＿５。以外科手术为实际依据，５¨　［基金项目］辽宁省教育科学规划项目《虚拟外科手术学在临　建立面向虚拟外科手术系统，提高了手术操作的安全性和可　床外科教学的研究与实践》，主持人：任双义；辽宁省教育厅项目《高　靠性。因此，虚拟外科手术系统在临床外科教学中的应用具　等医学教育人才培养模式创新实验区建设与实践》，主持人：孔英；国　家级质量工程项目《“医＋ｘ”复合型人才培养模式创新实验区》，主持　有无限潜力。但是，虚拟外科手术的仿真要求系统不仅要具　人：黄敏。