【摘要】：設(shè)計(jì)幫助醫(yī)生掌握腹腔鏡手術(shù)技能的訓(xùn)練系統(tǒng)并初步驗(yàn)證其有效性能。基于人因工程原則設(shè)計(jì)訓(xùn)練器的尺寸輪廓和穿刺孔位置;依照Mc Gill技能訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)和腹腔鏡手術(shù)基本、高級技能設(shè)計(jì)訓(xùn)練任務(wù)模塊;根據(jù)腹腔鏡手術(shù)操作過程中醫(yī)生的最佳操作姿勢對臺車進(jìn)行設(shè)計(jì);為配合使用腹腔鏡以及根據(jù)空間運(yùn)動要求設(shè)計(jì)扶鏡器。12名無腹腔鏡手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生隨機(jī)分為2組,使用腹腔鏡手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)分別以多孔和單孔操作的形式連續(xù)9天練習(xí)3項(xiàng)基本任務(wù),記錄2組人員訓(xùn)練前后完成任務(wù)的時間并進(jìn)行比較。2組無腹腔鏡手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生在使用該訓(xùn)練系統(tǒng)培訓(xùn)后,完成任務(wù)的時間均顯著縮短(P0.05)。本研究設(shè)計(jì)的訓(xùn)練器系統(tǒng)符合人因工程學(xué),對于熟悉腹腔鏡手術(shù)器械的使用,提高多孔和單孔手術(shù)操作能力有顯著的訓(xùn)練效果。
【圖文】：

術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路2．1．1訓(xùn)練器結(jié)構(gòu)功能以及任務(wù)模塊的設(shè)計(jì)腹腔鏡手術(shù)訓(xùn)練器外形設(shè)計(jì)以人因工程學(xué)為基礎(chǔ)，首先根據(jù)30個成年人腹部表面尺寸，獲得重要標(biāo)記點(diǎn)之間的距離［2］;同時考慮腹腔鏡臨床手術(shù)操作過程中，氣腹形成后腹壁的擴(kuò)張程度約為正常情況下的1．2倍［3－4］;以及為確保腹腔鏡手術(shù)操作效果，手術(shù)器械在箱體內(nèi)外的長度比值(I/E)應(yīng)在1:1和2:1之間，盡量接近1∶1［5］。根據(jù)以上信息確定訓(xùn)練器的輪廓尺寸和臍部(單孔)的位置。腹腔鏡手術(shù)中器械操作孔和腹腔鏡放置孔的位置非常重要，其關(guān)系到圖1所示的5個重要角度的大小，進(jìn)而與腹腔鏡手術(shù)的操作時間和操作效果密切關(guān)聯(lián)。Hanna［6］和Meng［7］的研究指出，當(dāng)操作角(圖1A)為60°，仰角(圖1B)在30°～60°之間，且腹腔鏡與任一器械所成的方位角(圖1C)相等時，腹腔鏡手術(shù)所需要的操作時間最短，完成手術(shù)效果最佳。腹腔鏡的光學(xué)軸心與手術(shù)器械平面(opticalax-isoftheendoscopeandtheinstruments＇plane，OAIP)的夾角(圖1D)決定了醫(yī)生從顯示器上觀察到的手術(shù)器械如何進(jìn)入手術(shù)操作區(qū)域。研究表明當(dāng)腹腔鏡的光學(xué)軸心與手術(shù)器械平面相平或位于其上時，顯示器上顯示手術(shù)器械從操作者同側(cè)進(jìn)行手術(shù)操作區(qū)域，且當(dāng)OAIP角在0°～15°時，體內(nèi)縫合打結(jié)任務(wù)表現(xiàn)成績最優(yōu)異［8］。此外，內(nèi)窺鏡的光學(xué)軸心與操作任務(wù)平面(opticalaxis－to－targetview，OATV)的夾角(圖1E)也會對任務(wù)操作的效果造成影響，研究表明OATV角的最佳度數(shù)為90°［5］。根據(jù)以上5個重要角度確定訓(xùn)練器上手術(shù)器械和腹腔鏡的入口位置。圖1腹腔鏡手術(shù)中的操作角(A)、方位角(B)、仰角(C)、OAIP角(D)、OATV角(E)Fig1Manipulationangle(A)，，azimuthangle(B)，andelevationangle

生物醫(yī)學(xué)工程研究第35卷部。除此之外，臺車應(yīng)滿足以下基本要求:可放置訓(xùn)練器、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)、手術(shù)器械、能量發(fā)生器等;臺車高度可調(diào)節(jié)，且臺車可自由移動，并帶有剎車安全配置。根據(jù)以上信息對訓(xùn)練系統(tǒng)臺車進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。圖2腹腔鏡手術(shù)中醫(yī)生的最佳操作姿勢(A)與顯示器、手術(shù)臺的最佳位置高度(B)Fig2Theoptimaloperationposture(A)andtheopticalpositionheightofmonitor，operationtable(B)2．1．3訓(xùn)練系統(tǒng)的扶鏡器設(shè)計(jì)目前市面上的腹腔鏡手術(shù)訓(xùn)練器中大多使用數(shù)字?jǐn)z像頭代替腹腔鏡，但考慮到攝像頭存在的影像滯后問題，本研究設(shè)計(jì)的腹腔鏡手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)使用內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，同時考慮到術(shù)者進(jìn)行訓(xùn)練時需要扶鏡的助手，本系統(tǒng)另外設(shè)計(jì)有扶鏡器。對扶鏡器的設(shè)計(jì)要求是一端固定在臺車，一端用于固定腹腔鏡，并要求當(dāng)腹腔鏡固定在扶鏡器時，可任意調(diào)節(jié)腹腔鏡的觀察視野。因此，采用能完成三維運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，且當(dāng)空間任意運(yùn)動完成后又能保持運(yùn)動終止時空間位置的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)。2．2腹腔鏡手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的組成本研究所設(shè)計(jì)的腹腔鏡手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)(上海世恒醫(yī)學(xué)科技有限公司)主要由腹腔鏡手術(shù)模擬訓(xùn)練器、臺車和顯示器以及扶鏡器組成。見圖3。2．2．1訓(xùn)練系統(tǒng)的訓(xùn)練器根據(jù)測量的30名成人腹部表面尺寸及腹腔鏡手術(shù)中人因工程原則最終確定訓(xùn)練器的尺寸為480mm×360mm×240mm，訓(xùn)練器的上蓋表面形態(tài)采用與氣腹形成后的腹部相似弧面以及參考蛋的外形，使其更好地模擬氣腹?fàn)顟B(tài)，給醫(yī)生更直觀的術(shù)中感受。另外，訓(xùn)練器的上蓋兩側(cè)采用凹凸的波浪狀的紋理，起到防滑作用，使得上蓋的開合更為便捷。圖4A是訓(xùn)練器的外形展示。訓(xùn)練器表面首先設(shè)計(jì)了2個用于多孔腹腔鏡手術(shù)訓(xùn)練的操作孔，孔的位置使得器械滿足手術(shù)中的最佳角度。由于訓(xùn)練任務(wù)處于視野中
【作者單位】： 上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院;上海世恒醫(yī)學(xué)科技有限公司;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51175345) 教育部留學(xué)回國人員科研啟動基金資助項(xiàng)目
【分類號】：TH777

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本文編號：2531497