喉嗓音显微手术模拟下手术动作控制、学习过程和学习曲线量化研究

Surgical procedure simulation is great value for medical safety and economical surgery education, especially in microsurgery an endoscopic surgery which demand highly control in surgical manipulation . This situation requires deeply study on surgical procedure simulation education and quantitative analysis of surgical manipulation . Also , this study can be an essential part in future virtual operation research . Laryngo phonomicrosurgery combines microsurgery and endoscopic surgery technology, both of which require experience in manipulative skills and have small margins of operative success. A standard laryngophonomicrosurgery simulation system is not currently available, and no metric exists to quantitatively measure laryngomicrophonosurgery motion characteristics. In this study, we developed a laryngomicrophonosurgery simulation motion assessment system (LPSMAS) and characteristic motion parameters to quantitatively studied motion characters during laryngomicrophonosurgery using a man-made material task to optimize surgical ergonomics and investigate the skill-learning procedure and learning curve. This study will apply on-site, efficient and economic working bench for laryngophonomicrosurgic manipulation education ;provide the laboratory platform , objective metric and methodology for laryngophonomicrosurgic manipulation characters' investigation ,skill education and operation equipment optimization.

外科手术模拟是提高医疗安全、加速外科医生成长的重要手段，尤其是内镜手术和显微手术，对医生操作控制要求更高，手术模拟教育和手术动作特性量化研究十分重要，也是未来计算机虚拟手术必要组成部分。喉嗓音显微手术是内镜手术和显微手术的复合体，但手术模拟教育和动作量化研究目前在国际上仍是空白。本课题创新将计算机三维追踪系统和喉显微手术模拟设置结合，发展喉嗓音显微外科手术动作特性参数并计算机编程，建立喉嗓音显微手术模拟工作站和动作分析系统（Laryngophonomicrosurgery Motion Assessment System, LPMAS），研究喉嗓音显微手术动作控制特性和影响因素，以及手术操作学习过程和学习曲线。为专科操作教育提供真实、经济、简便的工作系统；实现对喉嗓音显微外科动作特性的量化研究，为专科手术动作特性研究提供实验平台和测量标准；对专科手术教育成效评价提供方法学和客观标准。

外科模拟，即通过在模型上的操作来训练外科医生的手术技巧，摆脱了在病人的实体上进行操作，学习周期长，费用巨大，且医疗安全低的模式，成为国际上医学教育的热点和难点。喉嗓音显微手术是显微手术和内镜手术的综合体，对手术技巧的要求很高，初学者很难亲自进行操作。因此，研究喉嗓音显微手术模拟平台，无论对医生成长还是对病人安全而言，均十分重要。针对这个科学问题，设计了手术模拟训练方案，采用前人发明研究的喉内镜支架，结合手术显微镜，搭建出喉嗓音显微手术训练硬件平台，在这个平台上，初学者可以脱离病人实体，实现喉嗓音显微手术技巧无限次的操作训练，不仅让外科医生迅速成长，而且成本低廉；她创造性地将磁场感应技术和计算机三维示踪技术应用于手术器械追踪，设计动作参数及算法，通过计算机编程，实现手术动作分析的量化分析，从而能够客观的评价手术技巧的好坏，实现手术训练成果的量化评估。这是世界上首个可以量化评估手术动作技巧的喉嗓音显微手术模拟训练平台。成果已经发表在Laryngoscope 上（T Chen et al , 2014, 124（9）:2107-2113）。由于喉嗓音显微手术模拟训练平台实现了量化的分析，在该平台上，不仅能够实现手术技巧的模拟训练，而且能够实现手术设置的优化研究。在该平台上，本项目研究了喉嗓音显微手术术者的手臂支撑对手术质量的影响，发现，主动手肘部支撑和从动手肘部+腕部支撑在嗓音显微手术中，对维持手臂的稳定性具有较好的效果，结果发表于Laryngoscope（A study of phonomicrosurgical arm support postures using a magnetic motion tracking system, Laryngoscope, 2015 Sept,( e-published)）。头戴式显微镜轻巧、简便、便宜，如果可推广意义，将会极大方便基层医院开展喉嗓音显微手术。就头戴式显微镜的优劣，在这个模拟平台上我们进行了CUSUM学习曲线研究，发现其视觉补偿上的不稳定性极大削弱了动作稳定性的益处，不适于嗓音显微外科使用。研究结果CUSUM analysis of learning curves for the head-mounted microscope in phonomicrosurgery已被laryngoscope接受。