肾盂输尿管连接部梗阻（ureteropelvic junction obstruction，UPJO）是导致上尿路梗阻、积水的常见原因之一，多为先天性发育异常所致。手术重建是解除梗阻的核心治疗手段。开放肾盂成形术最早由Anderson和Hynes于1949年开展，该经典术式目前仍是UPJO治疗的金标准^[1]。Schuessler等^[2]于1993年率先开展了腹腔镜肾盂成形术（laparoscopic pyeloplasty，LP），随着腹腔镜技术的成熟完善，手术成功率可达95%以上^[3]。相比开放手术，腹腔镜手术具有创伤小、出血少、术后恢复快等优点，逐渐成为UPJO外科治疗的主要手术方式^[3-4]。LP中最关键的步骤是离断后的肾盂输尿管重建，需要大量的缝合、打结操作以准确、安全地闭合集合系统，因而要求术者有较高的缝合精准度和稳定性。肾盂成形术操作空间狭小，技术难度大^[5]。

Binder等^[6]和Gettman等^[7]于2002年首次报道了达芬奇（da Vinci）机器人辅助腹腔镜肾盂成形术（robot-assisted laparoscopic pyeloplasty，RALP）。与传统腹腔镜相比，达芬奇手术机器人系统具有仿真手腕、超高清3D视野、颤动过滤等优势技术，使术者的分离、缝合、打结等复杂操作更加灵活、稳定，克服了腹腔镜操作的难点，在进行精准解剖游离与体内缝合时具有明显优势^[8-10]，因此RALP已成为UPJO手术治疗的新方向。但机器人手术系统的术者视野、机械臂操控模式等与传统腹腔镜差别较大，且缺乏触觉反馈，尤其是在外科缝合及组织的精细处理方面，通过简单的短期模拟操作和动物实验，受训医师无法较好地掌握操作技术^[11]。如何系统、规范、高效地培训初学医师掌握该手术的关键技术，显得格外重要。为此，我们拟建立一种基于虚拟现实技术的分段式培训体系，在保证手术安全性和质量的前提下提升受训医师的机器人系统操作技能，缩短RALP的学习曲线。

选择3名同年资且具有LP手术经验的泌尿外科医师，均在近期取得达芬奇机器人系统手术操作证书，但无RALP操作经验。本研究获得我院伦理委员会审批。

虚拟现实培训分3个阶段：第一阶段为基础操作训练，利用机器人模拟培训系统SimNow^®的虚拟现实培训技术完成镜头操控、机械臂操控、腕部操作、能量运用等技能训练（图 1）；第二阶段为缝合相关技能训练，包括定点入针/出针、打结、纵向/横向切口缝合、多角度缝合、连续缝合等（图 2），共完成练习20次；第三阶段为虚拟手术训练，针对RALP术中“肾盂输尿管吻合”这一关键步骤，利用“共同开口闭合”训练模块进行仿真手术训练（图 3），共完成练习20次。

图 1 利用机器人模拟培训系统SimNow®完成基础操作技能训练 Fig 1 Complete basic operational skills training using the robotic stimulation training system SimNow® A: Appearance of SimNow®; B: Information of surgical instruments; C: Robotic arm control; D: Wrist operation; E: Energy utilization.

图 2 利用机器人模拟培训系统SimNow®完成缝合基础技能训练 Fig 2 Complete basic suturing skills training using the robotic stimulation training system SimNow® A: Needle entry/exit at fixed point; B: Knotting; C: Longitudinal suture; D: Horizontal suture; E: Multi-angle suture; F: Continuous suture.

图 3 利用机器人模拟培训系统SimNow®的“共同开口闭合”模块进行仿真手术训练 Fig 3 Simulated surgical training using the "common opening closure" module of the robotic stimulation training system SimNow® A: Suture from bottom to top; B: Suture from top to bottom.

得分高于90分时可进入分段手术训练。评分由系统依据任务完成时间、器械运动轨迹的有效性进行综合评判，对出现机械臂碰撞、多余针刺、用力过重、落针、不恰当使用能量等操作失误的作减分处理。对比初次练习和第20次练习时的总得分，评估虚拟现实培训的效果，若末次总得分低于90分，需继续强化虚拟现实培训。

将经腹腔RALP分为4个步骤。（1）肾盂输尿管游离：在Toldt’s线处打开侧腹膜，离断肝结肠韧带（左侧为脾结肠韧带），将结肠翻至对侧，沿腹膜与Gerota’s筋膜之间的无血管间隙游离，分离可能的纤维条索粘连，直至充分显露肾盂及上段输尿管；（2）肾盂输尿管连接部裁剪：于梗阻段上方切开肾盂并裁剪多余肾盂，暂不完全离断肾盂与输尿管，于梗阻段下方斜行切开输尿管，并向下剖开输尿管远端；（3）肾盂前壁吻合：于肾盂瓣最低点与输尿管劈开处最低点缝合1针，离断狭窄段后连续缝合输尿管与肾盂的后壁，再连续缝合裁剪后的肾盂，使其呈“漏斗状”；（4）肾盂后壁缝合：经吻合口置入导丝，并沿导丝放置F6-F7双J管1根，下至膀胱，上至肾盂，然后间断缝合输尿管与肾盂的前壁。受训医师在已独立完成RALP 15台以上、具备成熟手术经验的医师指导下参与实际手术操作，在每次手术中，受训医师完成4个手术步骤中的1个，其余步骤由其指导医师完成。若术中受训医师操作出现出血严重、手术困难的情况，则立即由其指导医师进行手术。每人均完成2轮训练。

虚拟现实培训和分段操作培训后，3名受训医师在已独立完成15台以上RALP、具备成熟手术经验的医师指导下各自独立开展2台RALP，左侧和右侧病变各1例。记录手术时间、术中出血量、术后尿漏发生情况、住院时间等围手术期指标，与经验成熟指导医师同期手术的相应指标进行比较。

本研究中接受手术的患者共30例，其中男20例，女10例，年龄20~45岁，BMI 20~25 kg/m²；均为先天性UPJO，其中左侧16例，右侧14例，狭窄长度1~2 cm，集合系统分离程度4~6 cm；无腹部及泌尿系统手术病史。

应用SPSS 18.0软件进行统计学分析。符合正态分布的计量资料以x±s表示，组间比较采用配对样本或两独立样本t检验；计数资料以例数和百分数表示，组间比较采用Pearson χ²检验。检验水准（α）为0.05。

3名受训医师均在SimNow^®模拟培训系统中顺利完成基础操作、缝合相关技能以及共同开口闭合模块的培训。在仿真手术训练中，受训医师对机械臂操作的熟练程度明显提高，总得分从第1次训练的（65.2±4.8）分提高到（93.8±3.9）分，差异有统计学意义（P＜0.05）。其中吻合时间[（141.0±9.0）s vs（312.6±34.5）s]和运动距离[（140.9±16.2）cm vs（323.1±50.6）cm]均显著缩短（P均＜0.01），机械臂碰撞次数[（1.6±0.6）次vs（7.1±1.0）次]和器械离开视野次数[（0.8±0.5）次vs（3.2±0.9）次]均显著减少（P均＜0.05），脱离目标次数在训练后减少，但训练前后差异无统计学意义（P＞0.05）。见表 1。

表 1 (Tab 1)

表 1 受训医师利用机器人模拟培训系统完成虚拟现实培训前后的考核指标比较 Tab 1 Comparison of the evaluation indexes of trained surgeons before and after robot virtual reality training using the robotic stimulation training system   n＝3, x±s Index The 1st training The 20th training P value Anastomotic time/s 312.6±34.5 141.0±9.0 0.001 Motion distance/cm 323.1±50.6 140.9±16.2 0.004 Times of instrument collisions 7.1±1.0 1.6±0.6 0.001 Times of instrument out of sight 3.2±0.9 0.8±0.5 0.016 Times of missed target 4.9±0.7 3.2±1.0 0.073 Total score 65.2±4.8 93.8±3.9 0.004

表 1 受训医师利用机器人模拟培训系统完成虚拟现实培训前后的考核指标比较 Tab 1 Comparison of the evaluation indexes of trained surgeons before and after robot virtual reality training using the robotic stimulation training system

在分段操作阶段，每名受训医师参与完成2轮RALP，均采用经腹腔路径，顺利完成肾盂输尿管游离、肾盂输尿管连接部裁剪、肾盂前壁吻合和肾盂后壁缝合各2例。24例患者术后均未出现尿漏。肾盂前壁吻合和肾盂后壁缝合是肾盂输尿管重建的关键步骤，与经验成熟的指导医师相比，受训医师完成时间分别延长16 min和12 min，但差异均无统计学意义（P＞0.05）。

分段操作训练结束后，3名受训医师分别独立开展2台RALP，均采用经腹腔路径，手术顺利完成，患者术后未出现尿漏。与经验成熟的指导医师相比，受训医师的手术总用时延长了32 min[（149.0±36.0）min vs（117.0±10.0 min）]，但差异无统计学意义（P＞0.05）；术中出血量[（88±24）mL vs（63±16）mL）]、术后尿漏发生率（0 vs 0）、术后住院时间[（3.9±0.5）d vs（4.0±0.6）d]差异均无统计学意义（P均＞0.05）。

达芬奇手术机器人在前列腺癌根治术、肾部分切除术、肾盂成形术等手术中已被广泛应用，极大地推动了微创技术在泌尿外科领域的发展^{[8, 12-13]}。目前，采用腹腔镜技术的LP仍是UPJO手术治疗的主要方式。术中需要对肾盂壁进行较大范围的裁剪，吻合肾盂和输尿管时也需要大量的缝合操作，因腹腔镜直杆器械的局限性，剪裁范围有限，缝合操作难度大^[14]。达芬奇手术机器人系统有诸多优势，缝合时可灵活调整进针角度，缝合更精准，手术效果更佳^[15]。

我院于2017年成立了大陆首家达芬奇手术机器人国际培训中心，可开展模拟训练和动物实验^[16]，受训者接受2 d的培训即可获得机器人手术操作证书。但有研究认为，主刀医师仅熟练操作手术机器人系统就需10 h以上的训练时间^[17]，还要适应在没有触觉反馈情况下的手术操作，2 d的培训无法满足临床医师的实际训练需求。若大量开展基于动物模型的练习，则成本过高，且缺乏统一标准，培训效果欠佳^[18-19]。利用机器人模拟培训系统进行虚拟现实培训可大大降低初学者的训练成本，且可根据不同技术要点、不同类型手术设置个性化的练习模式和评价指标，可有效缩短初学者的学习曲线^[20-21]。

本研究采用SimNow^®机器人模拟培训系统进行虚拟现实培训。该系统是最新开发的与达芬奇手术机器人匹配的模拟系统，其硬件部分可悬挂于控制台背侧，与操作系统直接连接，其软件部分具有大量技能练习和高度仿真手术的模拟场景。RALP术中对肾盂壁精准的裁剪与缝合是解除梗阻及避免术后出现尿漏的重要保证，也是机器人手术的优势所在。因此，我们主要针对缝合进行了强化训练。经过缝合相关技能训练、仿真手术训练，受训医师操作的吻合时间、运动距离、机械臂碰撞次数、器械离开视野次数和脱离目标次数等方面均有较大进步，3位受训医师总得分均高于93分。

完成虚拟现实培训后，我们采用分段式培训模式让受训医师在经验成熟的医师指导下分段完成实际手术。分段式培训模式将手术分段完成，可降低单次手术难度，并通过单一步骤反复训练积累经验，保证患者的安全和手术的效果^[22-23]。3名受训医师各自开展了8台RALP的分段操作，手术过程顺利，术后患者未出现尿漏。在肾盂前壁吻合和肾盂后壁缝合2个关键步骤中，与经验成熟的指导医师相比，受训医师完成时间略有延长，但差异并无统计学意义（P＞0.05）。

在经过虚拟现实和分段操作培训后，3名受训医师在经验成熟的医师指导下独立开展RALP，各顺利完成2台手术，术后患者未出现尿漏，总手术时间较经验成熟的指导医师延长约半小时，但差异无统计学意义（P＞0.05）。整体而言，本研究中3名受训医师取得了满意的培训效果，能较好地独立完成RALP，说明基于虚拟现实技术的分段式培训体系是安全和高效的。

本研究有以下不足：第一，受训医师数量较少且均具备良好的腹腔镜手术经验，后期需针对更多不同层次的医师开展训练，进一步论证该培训体系在RALP学习中的价值；第二，本研究中所选的UJPO病例均为成年患者，但仍有大量手术患者为儿童，对该类患者的手术难度更大，后期应增加儿童病例，使研究更完整。

总之，将基于虚拟现实技术的分段式培训体系应用于RALP的培训可在保证手术安全性和高质量的前提下提高受训医师的操作水平，有利于受训医师更好、更快地学习掌握RALP手术技能，进而具备独立完成该手术的能力。