模拟腹腔（精选3篇）
模拟腹腔 篇1
摘要：本文通过分析内窥镜手术时实际临床的人体腹腔数据, 阐述模拟腹腔相关参数的确立原理, 然后寻找方法建立可应用于实际检测的模拟腹腔, 以此作为气腹机行业标准制定的基础。
关键词：气腹机,内窥镜,模拟腹腔
目前气腹机在腹腔内窥镜手术中起到建立和保持气腹的作用, 是必不可少的医疗设备。但目前无国际标准、国家标准及行业标准, 对其安全有效性的控制有待进一步提高。尤其是对气压性能的控制是非常重要的, 所充气腔体的结构参数对气腹机的气压性能是会造成直接影响的, 但由于目前各制造商所使用的测量容器与实际临床的人体腹腔模型相差甚远, 造成对测量结果无法准确、统一的评价。本文通过分析实际临床的人体腹腔数据, 阐述模拟腹腔相关参数的确立原理, 然后寻找方法建立可应用于实际检测的模拟腹腔, 以此作为气腹机行业标准制定的基础。
1模拟腹腔相关参数的确定
模拟腹腔的相关参数 (初始体积v0=0、初始气压P0=0、在充气过程中比例系数为undefined L/mmHg) 的确定, 是建立在对临床手术的气腹建立过程中相关数据的分析基础上。
对5台手术的临床气腹建立过程的录像进行逐帧播放, 记录下气腹机面板上所显示的压力和耗气量, 具体数据如表1所示。
气腹机使用电磁阀来控制气流, 根据ISO 6358《气压传动 可压缩流体元件 流量特性的测定》中对流量标准状态的规定, 标准状态为20℃、1标准大气压, 气腹机显示的气体流量和耗气量应为该状态下的。
根据理想气体状态方程:
undefined
可得:
undefined
式 (1) 中, Pa为1标准大气压, 即Pa=101325Pa;P为腹腔内的真实气压, 即为气腹机上显示的气压值;n0为未充气前腹腔内含有的二氧化碳的量, 单位为摩尔, 设n0=0 mol, nc为充入腹腔的二氧化碳的量, 单位为摩尔;Vc为气腹建立过程中充入腹腔的二氧化碳的体积, 也即为气腹机显示的耗气量;V为腹腔内二氧化碳的真实体积;T为气体标准状态的绝对温度, 即:T=273.15+20=293.15K;R为气体常数, 即:R=8314Pa·L/mol·K。
根据式 (1) , 计算得到表2。
将表格中P与V的数值根据最小二乘法原则进行直线拟合, 拟合得到的直线斜率k即为比例系数的数值, 即undefined, 如表3所示。
由表3得到undefined。所以将模拟腹腔的比例系数确定为0.254L/mmHg。虽然对临床的实际情况来说, 由于患者的个体差异, 实际腹腔的参数有所差别。但实验表明, 模拟腹腔的比例系数在0.1～0.4L/mmHg范围内变化时, 对气腹机性能检测所涉及的试验结果近似无影响。
3实现模拟腹腔的装置
试验表明, 普通气球的弹性模量大约为0.03L/mmHg, 弹性模量与实际腹腔差距较大, 所以以普通气球来模拟腹腔并不合适。可以考虑用非弹性容器与液体一起构造模拟腹腔, 实验表明, 在常温常压下, 二氧化碳和水的相容性并不影响试验结果, 可以选用水作为模拟腹腔的液体。如示意图1所示。
图1中, 容器1和容器2均为非弹性容器, 容器2中盛水, 容器1水平倒扣在容器2中。初始状态时, 容器1中充满水, 调整容器1在容器2中的相对高度, 使容器1内的水面高度与容器2的水面高度持平。在开启气腹机对容器1充气后, 二氧化碳将容器1中的水排到容器2中。容器2的内表面横截面足够大, 使得容器1中排出的水对容器2的水面高度近似不产生影响。容器1中的气体体积记为V L, 气体的高度记为h mm, 气压记为P mmHg, 容器1中的内表面横截面积记为s m2, 则由undefined可得到undefined, 其中undefined即为比例系数k。由该式可知, 可以通过选取不同的容器1的内表面横截面积来实现不同的比例系数。若选容器1的内表面为原柱体, 则可计算得当该圆柱体的半径为77 mm时, 可实现模拟腹腔的比例系数k=0.254L/mmHg。
图1中微漏开关的作用是实现模拟临床手术过程中由于更换器械、器械活动等状况造成的微小漏气。
当气腹建立完成后, 可以通过突然改变容器1相对与容器2的高度位置来实现模拟腹腔的过压和欠压状态, 从而检测气腹机对腹腔的过压释放功能和欠压补充功能。
4结论
本文所确定的模拟腹腔的相关参数是符合实际临床数据的, 并能够通过现实的装置得以实现, 满足了气腹机安全有效性控制和检测的需要, 能够作为气腹机行业标准制定的基础。
参考文献
[1]ISO 6358:1989 Pneumatic fluid power--Components us-ing compressible fluids—Determination of flow-rate character-istics[S].
[2] (美) H.W.LIEPMANN A.ROSHKO, 气体动力学基础[M].1版, 1984.
模拟腹腔 篇2
关键词：数字化,单孔腹腔镜,模拟操作
进入21世纪以来, 腹腔镜技术朝着经自然腔道 (natural orifice transluminal endoscopic surgery, NOTES) 内镜“无疤痕”手术方向发展[1], 其中经脐单孔腹腔镜手术 (laparoendoscopic single- site surgery, LESS) 是实现“无疤痕”手术的重要途径[2]。单孔腹腔镜手术中受操作孔道数目的限制, 较传统多孔腹腔镜技术, 单孔腹腔镜对术者的操作技术有了更高的要求, 因此单孔腹腔镜技能训练是非常必要的。目前欧美发达国家已借助现代化科技手段如虚拟教学培训系统, 提高术者在进入临床前的操作技能[3], 国内开发出的数字化宫腔模拟操作系统[4], 通过模拟操作提高了术者的操作水平。针对单孔腹腔镜开发出适合的手术器械, 高效的模拟培训系统成为该领域极为关注的问题。
随着腹腔镜技术的广泛应用和普及, 微创外科被誉为21世纪最具有前途的医学发展领域, 腹腔镜技术将是每个外科医生必须掌握的技能[5]。由于目前单孔腹腔镜手术者临床手术前技能训练少, 没有合适的高效的训练系统、训练模型, 缺乏高质量教学体系, 难以培养出高技能的医学人才。为此, 我们研制了数字化单孔腹腔镜模拟操作系统, 通过模拟操作与数字化处理技术相结合, 使新入院医生和低年资医生可快速、有效地掌握单孔腹腔镜手术操作技术, 建立单孔腹腔镜教学体系, 通过模拟训练增强手术者技能。
1 资料与方法
1.1 数字化单孔腹腔镜模拟操作系统
该系统主要由模拟训练器和计算机数据处理软件构成 (图1) , 通过计算机数据处理技术将操作器械在不同模拟器官组织练习过程中的力的大小, 模拟器官组织表面运动路径显示在显示器上, 并与存储于计算机中的专家经验数据库数据进行对比, 作出评价。
模拟训练器由单孔多通道鞘卡、人体模拟器官组织、信号处理模块构成, 人体模拟器官组织表面分布800×600压力传感器点阵, 器械在人体模拟器官组织上夹取、剪切、缝合打结时将触碰压力传感器, 信号处理模块自动检测到压力传感器反馈力的大小及操作时触碰到的压力传感器的位置并将数据发送至计算机, 计算机图像处理软件已预先装入各模拟器官组织的三维建模图并且在其表面分布600×800点阵, 图像处理软件通过对检测的数据进行分析绘制出器械操作路径及力的大小。
1.2 方法
1.2.1 训练对象及内容
2011年医学系实习生、新入院医生共50人, 进行缝合、夹取、打结模拟训练, 2周后进行实际操作效果评价。
1.2.2 评价标准
优秀:操作符合规范、步骤正确、手法熟练、手术时间在规定时间内、器械用后复原、器械完好;良好:操作符合规范、步骤较正确、手法尚熟练、手术时间在规定时间内、器械用后复原、器械完好;中等:操作基本符合规范、步骤基本正确、手法欠熟练、手术时间超过规定时间10%以内、器械用后复原、器械完好;不合格:操作不符合规范、步骤不正确、手法不熟练、手术时间超过规定时间10%以上、器械用后不复原、器械有损坏;
1.3 结果
优秀12人 (24%) , 良好28人 (56%) , 中等10人 (20%) , 不合格0。
2 讨论
2.1 单孔腹腔镜模拟操作有望提高该领域医生的技能水平
单孔腹腔镜技术是一种以传统腹腔镜为基础的新型技术, 临床应用中存在传统腹腔镜器械适用不良、手术操作不便、术野暴露不充分、初学者存在“学习曲线”等不足。本项目通过对新入院医生和实习医生进行单孔腹腔镜模拟操作训练, 在基本熟悉单孔腹腔镜操作的基础上进行实际操作, 绝大部分医生操作符合规范、步骤正确、手法熟练、手术时间在规定时间内、器械用后复原、器械完好, 其中优秀率24%, 优良率80%, 不合格率0。本模拟操作系统的运用提高了年轻医生的单孔腹腔镜手术操作技能, 使操作者在模拟操作的同时通过观察数字化显示界面, 了解操作器械在组织表面的运动轨迹及操作过程中施加力的大小, 掌握各种单孔腹腔镜操作手法。本项目的开展将会培养出该领域高水平技术人才, 为我国单孔腹腔镜的发展奠定人才基础, 促进我国单孔腹腔镜技术的发展, 将会形成良好的社会效益。
2.2 单孔腹腔镜训练体系、教学体系的建立
随着人们自身素质及法律意识的提高, 患者对实施手术的医生有了更高的要求, 新入院和低年资的医生往往因手术经验不足被患者拒绝实施手术。在以往的临床教学中, 实习医生基本上没有接触腹腔镜操作, 一般在台下观摩获得一些感性认识[6]。单孔腹腔镜手术在我国实际运用处于初级阶段, 只有高年资主任医师才能高效地实施单孔腹腔镜手术, 新入院和低年资医生因没有高效的临床前的模拟操作训练, 致使“学习曲线”长等不足。针对这些情况, 我们开发出数字化单孔腹腔镜模拟操作系统, 通过数字化示教使医院的初级医生、新上岗医师及医学院学生通过模拟操作练习学会各种单孔腹腔镜操作技术, 掌握正确的手术操作方法, 同时建立单孔腹腔镜教学体系, 规范单孔腹腔镜教学步骤、教学环节, 通过数字化示教, 带教老师给予受训者直观的评价。
2.3 单孔腹腔镜模拟操作丰富了腹腔镜手术教学手段
目前临床微创外科手术中主要以多孔腹腔镜手术为主, 训练教学设备也较完善[7]。单孔腹腔镜技术是一项新兴微创技术, 传统的多孔腹腔镜操作技术不足以完全胜任单孔腹腔镜操作。目前单孔腹腔镜技术在我国的实际开展、运用仅局限于大型医院, 高年资的主任医师才能实施此类手术, 单孔腹腔镜手术的低年资医师只能通过学习班、研讨会、手术观摩进行学习, 对从事单孔腹腔镜手术医师的临床前培训缺乏高效的模拟训练设备、规范的教学手段。传统的教学模式是经高年资医师通过主观经验对练习者进行教学, 无法客观地通过练习者操作后定量的反馈数据对练习者给予正确的评价。本项目开发的数字化单孔腹腔镜模拟操作系统可定量地显示练习者操作时力的大小及器械在组织表面的运动轨迹, 教学医师可通过本系统的高年资医师经验数据库对练习者给予正确的评价, 该系统的开发促进了我国单孔腹腔镜技术的发展, 丰富了腹腔手术的教学手段。
我们设计的数字化单孔腹腔镜模拟训练系统是在模拟环境下进行临床前手术练习, 训练项目为各种单孔腹腔镜手术的基本操作技术而非整个单孔腹腔镜手术过程, 与临床实际操作存在很大的差别, 针对模拟训练的内容、训练规范如何更合理仍需进一步研究。
参考文献
[1]ASGE/SAGES working group on natural orifice translumenal endoscopic surgery[J].Gastrointest Endosc, 2006, 63:199-203.
[2]CHAMBERLAIN R S, SAKPAL S V.A comprehensive review of single-incision laparoscopic surgery (SILS) and natural orificetransluminal endoscopic surgery (NOTES) techniques for chole-cystectomy[J].J Gastrointest Surg, 2009, 13:1733-1740.
[3]VOZENLEK J, HUFF J S, REZNEK M, et al.See one, do one, teach one.Advanced technology in medical education[J].Acad Emerg Med, 2004, 11 (11) :1149-1154.
[4]彭丹红, 任慕兰, 尹立红, 等.数字化宫腔模拟操作系统的研制和应用[J].现代医学, 2011, 39 (2) :212-214.
[5]胡三元.腹腔镜临床诊断技术[M].山东:山东科学技术出版社, 2002:160.
[6]卢先州, 张树友, 彭秀达, 等.腹腔镜操作训练在普外科临床教学中应用的探讨[J].中国高等医学教育, 2010, 7:98-99.
模拟腹腔 篇3
1 设计原理、构造及用法
1.1 原理
采用近距离小型摄像机将模拟操作系统内托物盘上练习物的影像传到监视器显示屏,练习者根据显示屏上的影像利用腔镜各种不同手术器械进行基本操作练习。
1.2 构造
模拟操作系统由一球形主体罩、底盘、电源、光源、近距离小型摄像机、监视器等组成。小型摄像机位于球形体的顶部,外接电源及视频输出线。摄像机体可在原位倾斜30°并可360°旋转,以保证图像角度接近腹腔内不同方位的状况;在球形体赤道部排列操作孔。为了增加操作难度,可任意选择不同方向、不同高度的操作孔。球形体位于底盘上;底盘上置托物盘,托物盘为圆形,边缘有固定架,用于固定练习用物如小白鼠、肠管、兔子等;底盘与托物盘之间有升降装置,在球形体外扭动调节螺钮可升降托物盘;球形体内壁涂黑以防止光线折射影响图像质量;内壁上采用8~10只半导体发光二极管为光源,其亮度在球形体外有开关可调节。
1.3 用法
打开半导体发光二极管电源开关和摄像机及监视器电源开关,调节摄像机焦点至监视器图像最佳清晰状态。练习者观察监视器显示屏图像,选择不同的腔内钳进行模拟腹腔镜操作。本操作系统可同时有2人进行配合练习。
2 应用
在实际练习中,将8名进修及实习学员随机分成2组,一组应用模拟器进行练习(4人分为2小组,第1小组2人在同一台模拟器上配合练习;第2小组2人各自练习)2周,每天2 h;另一组不在模拟器上练习。结果表明,在实际工作中通过在模拟器上练习者的基本操作水平高于非练习者;且第1小组配合熟练程度高于第两小组。
3 结论
腹腔镜手术是一门不同于传统外科的全新手术技术。除了理念、设备、手术器械的不同外,还具有技术操作的特殊性和复杂性。腹腔镜外科医师除了要具备扎实的剖腹手术基础外,还必须经过腹腔镜手术技术的系统训练,才能安全顺利开展手术[4]。训练应包括:定向训练,眼手协调性训练,组织分离训练,施夹和缝合打结训练等。
目前,我国尚无系统性腹腔镜医师培训机构,多由各医院利用自制简易设备进行练习。而制式练习设备价格较昂贵、构造复杂且多只能1个人练习。本模拟操作系统能够进行腹腔镜手术所需的基本训练及模拟腹腔镜的各种操作,如拾豆、剥离、缝合技术、器械打结等。本操作系统不同于其他模拟操作器的是,术者可以与助手在同一练习器上配合协作,增加在实际腹腔镜手术中的默契程度。
参考文献
[1]汤洪波,崔岚.腹腔镜手术在普外科的应用[J].临床和实验医学杂志,2006,5(5):592.
[2]余汇洋,郭光金.微创外科——手术学教学新领域[J].局解手术学杂志,2005,10(1):2.
[3]谭敏.要重视腹腔镜手术技巧的基础训练[J].中华消化内镜杂志,1999,16(5):261-262.