真肝模拟人用于磁锚定腹腔镜胆囊切除教学培训的探索与实践

张苗苗，刘雯雁，史爱华，马 佳,4，马 锋，吕 毅，严小鹏

(西安交通大学：1.第一附属医院肝胆外科；2.第一附属医院精准外科与再生医学国家地方联合工程研究中心；3.第一附属医院血液净化科，陕西 西安 710061；4.第三附属医院(陕西省人民医院)肿瘤外科，陕西 西安 710068)

磁锚定技术(magnetic anchor technique, MAT)是利用磁体与磁体，或磁体与顺磁性物质之间的磁场吸引力，使锚定磁体对靶磁体进行非接触性空间锚定的技术[1]，锚定磁体(anchor magnet, AM)和靶磁体(target magnet, TM)是构成磁锚定装置的两个核心元件[2]。磁锚定技术(MAT)在临床中的应用主要有磁锚定辅助内镜黏膜下剥离术[3-6]和磁锚定辅助腹(胸)腔镜下减戳孔手术[7-10]两大方面，其他领域还涉及磁锚定胸部畸形校正[11-14]、磁锚定辅助消化道穿刺造瘘[15-16]以及磁锚定辅助术野显露[17]等。在腹腔镜手术中，借助磁锚定技术(MAT)可替代组织抓钳的钳夹暴露，从而减少腹壁戳孔数量，实现减戳孔腹腔镜手术。西安交通大学第一附属医院磁外科团队自行设计研发了磁锚定装置[18]，通过临床前动物实验成功完成了腹腔镜下胆囊切除[19]、阑尾切除[20]、子宫切除[21]、附件切除[22]、结直肠切除[23]等，随后将该技术用于临床，完成了磁锚定减戳孔腹腔镜胆囊切除术[24-25]、磁锚定辅助胸腔镜肺叶切除[26-27]等，取得了满意的临床应用效果，备受腔镜外科医生青睐。

在磁锚定腹腔镜手术中由于组织牵拉暴露模式的改变，初涉磁锚定腹腔镜手术的医生在早期难以有效掌握磁锚定装置的牵拉暴露技巧，导致术野显露不佳、分离组织时组织张力不足，造成操作不便，严重时可导致副损伤。因此，我们建议术者在完成一定量的模拟训练后方可在磁外科医生的指导下开展临床手术。然而现有的腹腔镜训练器结构单一、功能有限，且不具备加载磁锚定装置的物理构件，无法开展磁锚定减戳孔腹腔镜手术的训练。腹腔镜胆囊切除手术是普通外科中开展较早、具备成熟的程式化手术流程的腔镜手术之一，是普通外科的腔镜医生成长过程中必须掌握的基本手术操作，被称为入门手术。本文以腹腔镜胆囊切除手术为例，介绍了我们自行设计研发的Lv-6型真肝模拟人在磁锚定辅助腹腔镜胆囊切除术(magnetic anchor technique-laparoscopic cholecystectomy, MAT-LC)训练中的应用情况。

1 MAT-LC模拟训练要点

MAT-LC需要术者、一助和二助三个手术人员。其中一助负责控制和调整磁锚定装置，二助为扶镜手，术者在一助和二助的配合下完成胆囊切除手术。与经典LC术相比，在手术人员设置上增加了一名控制磁锚定装置的人员，从某种意义上讲，MAT-LC比经典LC更需要术者与术者之间的默契配合，因为一助是术者的一只手，二助是术者的眼睛，只有心、眼、手紧密配合才能完成一台完美的MAT-LC手术。因此，与常规腹腔镜模拟训练器不同，MAT-LC需要对参训人员的扶镜要点、掌磁技巧和游离钳夹等技术进行全方位的培训。从某种意义上来讲，传统腹腔镜模拟训练器更多的是对术者个人基本操作技能的训练和提升，而MAT-LC模拟训练的重点更多的是术者和助手的配合以及对磁锚定装置的灵活运用。

2 磁锚定装置基本结构及功能

用于辅助减戳孔腹腔镜胆囊切除的磁锚定装置包括磁锚定内置抓钳和锚定磁体两部分。磁锚定内置抓钳一端为由非顺磁性材料如金属铜、不锈钢等材料加工而成的组织夹，用于钳夹胆囊等目标器官或组织；另一端为圆柱状的靶磁体，靶磁体可以与腹壁外的锚定磁体相吸，从而带动组织夹牵拉目标器官或组织。锚定磁体位于腹壁外用于吸引靶磁体。在设计上，磁锚定内置抓钳需满足较小的尺寸结构，一般截面尺寸需控制在12 mm以内为宜，以便能够通过腹壁戳卡，而锚定磁体因位于患者腹壁外，因此设计上灵活性较大，没有严格的尺寸要求，但为了握持方便，在满足磁力需求的前提下尽可能采用较小的尺寸设计。磁锚定装置的配套操作器械为钛合金抓钳，用于夹持磁锚定内置抓钳，可有效避免常规腹腔镜下器械进行夹持时的相互吸引带来的操作不便。磁锚定装置及配套的钛合金抓钳实物见图1所示。

图1 磁锚定装置实物图

3 Lv-6型真肝模拟人基本构造及功能

为满足对参训人员的扶镜、掌磁和游离钳夹三大训练需求，Lv-6型真肝模拟人采用硅胶外壳人体模型设计，其基本结构包括中空的躯干部和可拆卸腹壁两部分，模拟人原型购自上海康人医学仪器设备有限公司。在模拟人基本结构基础上，我们设计了钛合金网腹壁结构，大大增加了可拆卸腹壁的支撑强度，满足磁锚定装置应用时所需的物理支撑硬件结构，见图2所示。此外，在硅胶模拟人体腔内还部署有循环管路系统，循环管路一端与体外循环泵连接，一端与肝脏等离体的动物内脏动静脉系统相连，可以更逼真地模拟器官有血循环状态，这样当训练者在手术操作中损伤血管时能够给予及时有效的警示。在本文所述的训练中，主要使用的是模拟人的躯干和腹壁部分，暂不涉及血液循环问题。

图2 Lv-6型真肝模拟人基本结构

打开可拆卸腹壁后躯干内可放入大动物(实验犬、猪)肝脏，然后盖上硅胶腹壁，腹壁上留置有戳孔，可供腹腔镜操作器械置入。模拟人躯干大小及腹腔内空间尺寸按照标准身材的成年人设计。可最大限度上模拟临床上LC操作时的空间尺寸结构。新鲜动物肝脏一般可从屠宰场获取，肝脏获取时至少要保留完整的肝脏、胆囊等器官。训练器械按照临床腹腔镜手术所需设备进行配备，受训者可使用能量设备如电钩进行组织的剥离。磁锚定装置包括体外锚定磁体和体内的磁性内置抓钳两部分，与我们在临床上使用的磁锚定装置完全一致。新鲜动物肝脏和模拟人组合很大程度上使培训人员获得最真实的操作体验，真肝模拟人我们既往用于腹腔镜肝胆外科手术训练取得良好培训效果[28]。图3所示为Lv-6型真肝模拟人系统实物。

图3 Lv-6型真肝模拟人系统

4 Lv-6型真肝模拟人用于MAT-LC的训练要点

利用Lv-6型真肝模拟人进行MAT-LC训练的技术要点主要包括三方面。第一，单手操作控制磁锚定内置抓钳钳夹组织。在磁锚定减戳孔LC操作中术者只能使用一个操作器械进行操作，而磁锚定内置抓钳在置入腹腔后需要将其钳夹于胆囊合适部位进行牵拉暴露，在此过程中使用钛合金组织钳钳夹内置抓钳并控制钳口的张开与闭合、钳夹方向和角度，有时当肝叶遮挡胆囊时还需要借助内置抓钳协助克服肝叶的遮挡显露胆囊壶腹部等钳夹部位。要精准完成这些操作就需要在单人基础教学环节中使受训者反复练习腔镜下单个器械对内置抓钳的控制技巧，做到灵活控制方向、辅助暴露和精准钳夹。第二，灵活掌握锚定磁体对内置抓钳牵拉方向和牵拉力量的控制与调整。磁锚定装置在MAT-LC中充当着术者的左手，负责牵拉胆囊暴露术野。掌磁人员要根据术者操作需要及时移动锚定磁体的位置，改变牵拉方向，充分显露术野。磁体间的磁性吸引力随磁体间距的增加而显著减小，掌磁人员在调整锚定磁体时一定要缓慢移动，当快速大幅度移动锚定磁体时会使胆囊的牵引力忽大忽小，容易造成组织撕伤、内置抓钳滑脱和牵拉力突然消失等。在术者与助手的配合教学环节中要求助手能够敏锐地洞察术者对术野的暴露和对组织牵拉张力的需求，反过来也需要术者能够知晓第一助手利用锚定磁体进行牵拉暴露时的局限性，及时通过调整内置抓钳钳夹位置进而方便助手进行牵拉暴露。第三，术者单手分离组织。在MAT-LC中，术者仅仅凭借一个器械进行组织的分离，显著增加了操作难度。在组织张力不充分的情况下，术者要能准确判断重要管道结构，灵活运用电凝钩的“勾、推、顶、转”等技巧，电凝钩每次勾取的组织要少，并来回滑动，以看见钩背或电钩头为宜，切不可贪多，以免误伤胆管及血管[29]。在实践教学环节中，学员要充分利用真实的动物器官组织，感受和体会组织分离过程中的操作力量、分离角度、组织韧性等器官组织特性。当组织张力较小时，切不可强行勾取分离组织，应及时提醒助手通过改变锚定磁体位置来获取更适宜的牵拉力量，如仍不能满足则需要调整磁锚定内置抓钳的钳夹位置。

5 Lv-6型真肝模拟人在MAT-LC训练中的应用

取西安交通大学第一附属医院外科梦工场动物实验后处死的猪新鲜肝脏，冲洗表面血迹后将其置入Lv-6型真肝模拟人腹腔内，固定硅胶腹壁，在脐下和剑突下分别建立戳孔，脐下为进镜孔，剑突下为操作孔。以3人为一组，轮流执行术者、一助(掌磁人)和二助(扶镜人)角色。操作过程：术者经剑突下戳孔置入磁锚定内置抓钳，将其钳夹于胆囊合适部位，一助将锚定磁体置于模拟人右上腹壁，磁锚定内置抓钳的靶磁体可被锚定磁体吸起。一助根据术者的手术操作需要，调整锚定磁体的位置从而显露术野。术者在游离胆囊三角时内置抓钳钳夹的理想位置是胆囊壶腹部，此时锚定磁体向患者的右斜上方移动，这样可充分显露胆囊三角的解剖结构和组织层次。在剥离胆囊床时，锚定磁体应向患者的右下方移动，这样能够提供足够的组织牵拉力，便于胆囊床的剥离操作。当然，在实际操作中有时因组织粘连、解剖变异等原因，磁锚定内置抓钳难以一次性钳夹于胆囊壶腹部，因此锚定磁体的位置和牵拉方向应根据实际情况灵活调整。在模拟手术操作教学环节中，要紧扣训练要点中提出的三方面内容，既要提高个人对实体器官的操作技能，又要训练术者和助手的默契程度。

利用Lv-6型真肝模拟人和传统箱式腹腔镜模拟训练器对18名受训者进行磁锚定减戳孔腹腔镜胆囊切除培训，结果显示传统箱式腹腔镜模拟训练器根本无法提供磁锚定装置所需要的物理支撑结构而被迫中止。而Lv-6型真肝模拟人则提供了磁锚定减戳孔腹腔镜胆囊切除术所需的硬件结构，受训学员反馈表示借助Lv-6型真肝模拟人一方面能够通过模拟训练熟练掌握磁锚定装置的使用，并且最重要的是在模拟培训中，术者和两位助手之间形成了默契的配合，整个手术操作过程流畅性良好；另一方面，真实的动物肝脏，能够为受训者提供更加逼真的触觉和视觉体验，更加贴近临床实际操作。

6 Lv-6型真肝模拟人在磁锚定腹腔镜手术训练中的优缺点

现有的箱式腹腔镜训练模拟器能够模拟训练腹腔镜下的夹持、打结、缝合等操作，在培养和训练腹腔镜外科医生的腹腔镜基本技能中发挥着巨大作用，是腔镜外科医生成长过程中必须要接受的重要训练，也是最基本的操作训练。然而当磁锚定技术与腹腔镜技术相结合时，磁锚定装置替代了术者左手的牵拉暴露作用，并且是由第一助手配合来发挥组织牵拉作用的。一方面，这需要第一助手和术者默契配合，第一助手此时成了术者的“第二只手”；另一方面，磁力牵拉与常规器械的牵拉暴露在力学反馈中有着巨大的差异，常规腹腔镜下利用器械进行抓持牵拉时，术者或助手可通过直接的手部力学反馈感知牵拉力量的大小，同时结合暴露程度的视觉反馈来调控术者施加合适的牵拉力。利用磁力进行牵引暴露时，第一助手(掌磁人)缺乏有效的手部力学反馈，仅能凭借视觉感知的牵拉程度来进行反馈调节锚定磁体的位置和牵拉方向，其灵活性远远低于手持器械。因此在实践教学环节中应加强受训者对磁力牵拉技巧的训练。

Lv-6型真肝模拟人的人体轮廓为磁锚定技术的训练提供了重要的支撑结构。可拆卸腹壁具有一定的支撑强度，不仅可成为锚定磁体工作时的物理支撑结构，也为锚定磁体的移动轨迹和移动范围进行了有效的约束和限制，使受训者尤其是掌磁人能够在更加贴合临床需要的环境下进行训练。

7 结语

Lv-6型真肝模拟人彻底打破了现有箱式腹腔镜模拟训练器功能单一、训练效果有限、缺乏真实的操作体验等诸多弊端。而模拟人的躯体成了MAT-LC模拟培训不可或缺和替代的重要空间支撑结构，为磁锚定装置的放置提供了重要的物理结构。同时，由于新鲜动物肝脏和胆囊等器官的置入，为培训者提供了更加逼真的操作体验。总之，Lv-6型真肝模拟人功能多样、动物肝脏获取容易、使用方便、成本低廉，是进行磁锚定胆囊切除手术操作培训的最佳模型。