经皮肾镜取石术麻醉选择（经皮肾镜取石术）

经皮肾镜取石术麻醉选择（经皮肾镜取石术）与大多数外科技术一样，PCNL 的初始培训遵循传统的 Halstedian “看一，做一，教一”的口头禅。这显然是有缺陷的，原因无疑在本书的其他地方已经涵盖。对于 PCNL，已经证明基本经皮通路熟练程度的学习曲线约为 20 例，需要多达 40-105 例才能获得专业知识或卓越 [ 5 6 7 ]。因此，非常希望有一种模拟选项，它不会将患者置于任何不适当的风险中，可重复，并且理想情况下不需要昂贵的设备或稀缺的资源。安全的经皮肾脏通路需要了解肾脏及其周围结构的 3D 解剖结构。除了计划通过尽可能少的实质进入以减少出血风险外，理想的目标是经乳头进入，手术外科医生必须确信他们的进入不会越过任何邻近器官，如肝脏、脾脏、结肠、胸膜或肺，原因很明显。同样重要的是要了解各种内脏如何因呼吸而移动，以及体位变化的影响，例如将患者置于俯卧位以及支撑垫、垫子等的影响或效果，或者患者处于仰卧位的影响，尤其是

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Patterson J.M. (2022). Simulation in Percutaneous Nephrolithotomy (PCNL). In: Biyani C.S. Van Cleynenbreugel B. Mottrie A. (eds) Practical Simulation in Urology . Springer Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-88789-6_12

经皮肾镜取石术 (PCNL) 的模拟

经皮肾镜取石术 (PCNL) 是一种用于治疗大肾结石的复杂外科手术。由于特定的技能获取要求，PCNL 的培训具有挑战性，并且缺乏足够的模拟器用于初始手术培训。本章着手探索可用的模拟器，并提供将它们用作教育工具的证据。

12.1简介

自 1976 年首次描述通过经皮肾造口术去除肾结石 [ 1]，目前形式的经皮肾镜取石术 (PCNL) 在世界各地的多个中心开发，作为大肾结石的第一个微创治疗选择。Peter Alken、John Wickham 和 Arthur Smith 等先驱与放射科同事和其他发明家合作开发了一种程序和相关设备，以允许安全地破碎和取出以前需要进行大型开放手术的结石。当这项技术第一次被描述时，经皮穿刺肾脏以扩大轨道并随后去除结石的想法在概念上是对传统开放手术的重大转变，并且代表了泌尿外科作为一个独特的亚专业的开端。

成功的 PCNL 有几个步骤，包括经皮穿刺进入、扩张经皮路径和将适当大小的鞘管放置到肾脏中以进行计划的手术、肾镜引入和盆腔系统周围的操作、碎石和清除，以及最后在程序结束时放置引流管、支架等。良好的经皮通路被广泛认为是成功手术的关键。

随着 PCNL 的技术和设备随着临床应用的增加而改进，改进该程序教学的需求和愿望也随之提高，特别是泌尿科医生获得对盆腔系统进行安全经皮穿刺的技能，特别是如果该技术将在世界范围内采用 [ 2 3 4 ]。因此，PCNL 模拟培训的需求几乎与程序本身一样长。

安全的经皮肾脏通路需要了解肾脏及其周围结构的 3D 解剖结构。除了计划通过尽可能少的实质进入以减少出血风险外，理想的目标是经乳头进入，手术外科医生必须确信他们的进入不会越过任何邻近器官，如肝脏、脾脏、结肠、胸膜或肺，原因很明显。同样重要的是要了解各种内脏如何因呼吸而移动，以及体位变化的影响，例如将患者置于俯卧位以及支撑垫、垫子等的影响或效果，或者患者处于仰卧位的影响，尤其是肾脏在操纵时更容易移动。在大多数情况下，现代手术计划将涉及使用计算机断层扫描 (CT) 扫描进行详细成像，但历史上并非总是如此，许多决定都是在平片、断层扫描和/或静脉肾盂造影上做出的。因此，最初，泌尿科医生在以前被认为属于放射学领域的领域的培训存在障碍，许多中心采用了一种方法，即放射科医生将获得经皮通路，随后，泌尿科医生将进行手术程序的方面。这要么同时发生，要么与经皮肾造口术导管的放置作为单独的程序一起发生。在某些情况下，这种方法效果很好，并且在全球许多医疗保健机构中继续采用“团队”方法处理病例。然而，在很多情况下，通道在结石清除方面的位置并不理想，或者由于专业之间的工作关系不佳，服务中断了，这意味着泌尿科医生不得不开始学习自己进行通道。在全球范围内，泌尿科医师越来越多地获得 PCNL 通路，并且越来越倾向于超声成像引导通路，而不是单独使用透视。

与大多数外科技术一样，PCNL 的初始培训遵循传统的 Halstedian “看一，做一，教一”的口头禅。这显然是有缺陷的，原因无疑在本书的其他地方已经涵盖。对于 PCNL，已经证明基本经皮通路熟练程度的学习曲线约为 20 例，需要多达 40-105 例才能获得专业知识或卓越 [ 5 6 7 ]。因此，非常希望有一种模拟选项，它不会将患者置于任何不适当的风险中，可重复，并且理想情况下不需要昂贵的设备或稀缺的资源。

大多数泌尿外科手术的模拟培训都是从尸体模型开始的，这将培训机会限制在主要是较大的学术机构，并且仅限于可以使用和/或合法的国家。然而，关于 PCNL 人体尸体训练的早期出版材料很少。它也在活体麻醉动物模型（例如猪或犬模型）中进行了描述，但同样，这些在全球范围内受到不同程度的限制。已经描述了各种各样的工作台模型，其中一些结合了离体动物组织以获得更逼真的“感觉”，有些则依赖于纯合成材料。最近，已经描述了从真正的患者 CT DICOM 文件进行 3D 打印以添加特定病例的详细信息。然而，几乎所有这些模拟器都缺乏关于面部、内容、结构和预测有效性的研究，并且直到最近几乎没有发表的证据证明它们作为教育工具的功效。有更广泛的经验，包括对虚拟现实 (VR) 培训师的验证研究，但这些都与非常高的成本相关，这再次限制了许多外科医生接受培训的机会。尽管已经进行了许多尝试，但很难设计一个包含相邻器官和活动组织的训练模型。由于 PCNL 模拟没有“黄金标准”，

在 PCNL 中更广泛地采用模拟培训的另一个主要障碍是对成像的需求，传统上是以透视的形式。尽管基于超声的模型越来越受欢迎，但它们仍然不如那些基于电离辐射成像需求的模型那么普遍。这给受训者及其主管带来了风险，并且需要遵守 ALARA（合理可实现的最低标准）原则 [ 8] 以及关于电离辐射照射的各种国际法。需要为用户提供 X 射线设备和适当的防护设备，进一步推高成本并减少此类培训机会的可用性。使用 VR 或其他基于软件的选项可以减少对实际 X 射线成像的需求，但代价是降低了真实感 [ 9 ]。

在本章中，我打算讨论可用于 PCNL 访问培训的不同模拟器，以及涵盖结石治疗和操作的某些方面。尽管有充分的证据表明沉浸式基于场景的模拟培训对于提高泌尿外科手术的技术和非技术技能的好处，例如经尿道前列腺切除术 (TURP) 和输尿管镜检查，但目前关于这方面的已发表信息要少得多用于 PCNL 培训。然而，我将简要介绍与评估和课程设计相关的其他一些元素，因为这些元素最近有所改进。

12.2 PCNL 仿真

12.2.1 台式模拟器

最简单的想法往往是最好的，在某种程度上，在模拟器和模拟培训方面确实如此。许多研究表明，例如，鞋盒和网络摄像头训练器对基本腹腔镜技能训练的好处，并且已经对 PCNL 的低保真模拟器进行了类似的尝试，尽管成功率较低。

如果可以将程序分解为步骤，则可以使培训更容易，并且有一个论点是模拟器可以帮助受训者在前一步骤中获得能力后可以轮流完成的每个步骤。然而，可能更希望有一个单一的模拟器，它可以为整个过程提供培训，而无需更改模型或设备，并提供更真实甚至沉浸式的培训环境。

Sinha 和 Krishnamoorthy 描述了将浸泡在造影剂中的棉签植入蔬菜模型（葫芦）中，学员使用穿刺针和 C 形臂来适应 2D 成像的视差和深度操作的概念的 3D 模型 [ 10 ]。除 c 形臂外，该模型成本极低，并为 PCNL 训练的一个要素提供了有价值的教学工具，但它没有解决程序的后期阶段，例如轨道扩张、肾镜操作或结石治疗。他们的论文描述了专家和新手之间的比较，但没有记录技能随时间进步的证据，也没有记录对培训师有效性的任何其他评估。

离体猪或牛肾组织是 PCNL 模拟研究最多的模型之一，许多研究描述了使用肾脏和不同覆盖物的各种技术，包括动物皮肤和皮下组织、泡沫、弹道凝胶、硅或鸡胴体[ 11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21 ]。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一些模型还包括皮下筋膜层和脂肪、肌肉和胸壁节段，包括肋骨 [ 22 23]。所有这些修改都旨在使穿刺尽可能逼真，同时仍然使用通常从新鲜屠宰的动物中获得的廉价材料，尽管 Klein 等人讨论了使用经过泰尔防腐处理的人体尸体组织的可能性。

使用生物组织的主要优点是动物肾脏的收集系统代表了与人类肾脏相似的结构。通过连接的输尿管，可以进行逆行肾盂造影，或用盐水人工扩张肾脏，使透视或超声引导下的穿刺更逼真。这可以通过在肾脏嵌入其覆盖物之前放置逆行导管来实现。其他优点与组织和“现实生活”在针通过阻力和器械操作方面的相似性有关。这意味着可以模拟 PCNL 程序的所有阶段，尽管如果要包括结石处理元素，则必须将结石人工引入模型中 。

使用动物组织有一些缺点。它需要冷藏或保存，以避免分解。因此，需要定期使用新模型，因此它们不能用于重复的培训课程。将肾脏完全嵌入凝胶或硅胶中确实可以提高组织的寿命 ，但合成模型的寿命总是比生物模型长。虽然猪的肾脏与人的肾脏非常相似，但牛的肾脏与人的肾脏有很大的不同，因此只有经皮针头穿刺才是真正可行的；由于漏斗部狭窄和肾盏结构与人体肾脏的差异，不可能很容易地进行足够的肾镜操作或结石治疗。_

台式 PCNL 培训师也存在完全合成的模型。Bruyère 及其同事描述了使用称为快速原型制作的早期 3D 打印形式 [ 25 ]。这项研究涉及使用特定病例的 CT DICOM 文件来生成整个肾脏的分层模型，其中空隙空间代表盆腔系统。该模型被封装在更多的硅层中，并且还包含一个充气气球，以模拟与通气相关的横膈膜运动的效果，从而使经皮穿刺的挑战更加真实。由于这是基于患者特定的扫描，因此认为它可能为术前针对特定病例的培训提供机会，这可以转化为个体患者在体内的更好表现，但这没有被报道。尽管提到了表面和内容的有效性，但也没有任何形式的有效性描述。该模型非常昂贵，并且仅限于具有执行快速原型制作设备的中心，并且仅在少数情况下持续使用就无法使用。还讨论了其他限制，这可能是未来工作的重点。

Zhang 及其同事对模制硅基可重复使用模型进行的一项类似研究是第一个专门针对 PCNL 台式训练器缺乏有效性而设计的研究之一。他们的模型展示了良好的面子、内容、结构效度和教育实用性[ 26 ]。然而，批评与模型的模制性质有关，这意味着肾脏解剖变化的机会很少，因此培训机会有限。

最近，3D 打印变得更广泛、更快捷、更便宜。这使得印刷培训辅助工具的机会更接近全球范围内更广泛的实习外科医生 [ 27 ]。Veneziano 及其同事描述他们的无透视 SimPORTAL C 臂训练器 [ 9] 利用嵌入硅块内的 3D 打印骨盆系统，覆盖着肋骨和脊柱等解剖学表面标志，以提高真实感。这项研究旨在测试 c 臂训练器元素，但也对所涉及的受训者进行了相对于经皮穿刺模型的研究，这实际上是 Bruyère 设计的演变。在这项研究中，模型和 c 臂训练器都展示了内容和面部有效性。Turney 描述了另一种 3D 打印技术 [ 28] 其中，再次基于 CT 数据，盆腔系统是使用水溶性聚合物打印的。然后将其包裹在硅中，然后溶解，在所研究的特定解剖结构中留下一个空隙。这允许用于训练的肾脏解剖模型的巨大变化，并且一旦考虑到软件和打印机的成本，它相对便宜，但同样，该研究没有评估相关模型的有效性或教育价值。同样，此类模型可能会提供机会在“现实生活”中执行案件之前，在工作台环境中“练习”案件。这种针对特定病例的培训是否会转化为患者的益处还有待观察，尽管这可能很难在试验环境中证明。类似的空心 3D 打印模型已在泌尿外科训练营进行了试验 [29 ] 对于输尿管镜检查，培训已经显示出支持面部和内容有效性的早期数据，尽管这项工作尚未完成或发表（个人交流，JMPaterson 和 CSBiyani）。

Rawandale 和 Patni 设计了一种低成本的超声引导肾脏穿刺模拟器，该模拟器具有超声兼容介质、器官假人和人体模型（图12.1）。它允许超声引导的穿刺和盐水抽吸。他们与 16 名学员和两名专家 [ 30 ]一起评估了面部和内容的有效性。他们报告说，他们的全球评定量表得分、总手术时间、透视时间和尝试的针刺次数都有显着改善。此外，同一组还使用 CAD 软件开发了一种便携式透视兼容模拟器（图12.2）[ 31]。该模拟器允许使用标准 PCNL 仪器进行练习，复制自然组织触觉，并具有各种错误警报。它还可以模拟呼吸运动，并且可以使用常规内窥镜来确认从合成肾脏内成功穿刺。这些研究和设备已在许多摘要中提出，但尚未发表，有兴趣等待进一步的结果。

图 12.1

超声引导肾穿刺模拟器

全尺寸图片

图 12.2

透视引导的肾盏穿刺模拟器

描述了一些其他有前途的合成台模型，但尚未在同行评审的文献中报道。通过培训计划进行了一些早期测试，例如由欧洲泌尿外科协会的欧洲泌尿外科学院举办的实践培训课程，以及英国的泌尿外科训练营模拟培训计划 [ 29 ]。这些课程使用了 Encoris 的 PCNL BOX ( https://www.encoris.com/pcnl-kidney-trainer/ ) 和 Samed 的 PCNL LS40 训练器 ( https://samed-dresden.com/pcnl- ) 等设备教练员/）。两者都允许超声引导进入，并与 CT 和透视成像兼容，并具有可互换的肾脏模块，允许改变肾脏解剖结构和结石大小/位置等。两者都能够支持 PCNL 手术的所有步骤，从进入关闭 [ 32 ]。人们热切期待有关结构和内容有效性的验证数据。Samed LS40 PCNL 培训师的面部有效性得到了英国泌尿外科训练营教师的审查（个人交流，JMPaterson 和 CSBiyani 2019）。Samed 训练器如图12.3所示。

图 12.3

SAMED LS40 PCNL 模拟器（照片由 SAMED 提供，经许可）

12.2.2 活体动物 模型

对麻醉动物进行“湿实验室”培训的机会已被证明可以提供与人类手术最相似的培训体验。对于灌注的血管化组织，存在诸如管理术中出血和其他并发症等问题，这些问题在任何其他环境中都难以模仿。在 PCNL 训练的情况下，肾脏会随着呼吸而移动。这很难在合成或离体中以逼真的方式模拟生物模型。对于活体组织，来自仪器的触觉反馈远远优于任何虚拟现实系统。关于此类动物试验是否适当的伦理争论仍在持续，这不是本章讨论的重点，但不容忽视。此外，并非所有国家都允许对活体动物进行外科培训，进一步限制了机会。这是一个代价高昂的过程，每个模型都不能无限期地使用。此外，还需要兽医支持，以及个别国家特有的特定道德要求。由于两个物种之间的解剖学相似性以及从 PCNL 训练的角度来看，肾脏解剖学的相似性，猪模型可能是泌尿外科手术研究最多的模型。

描述的那些模型包括 Kallidonis 等人。以及他们对使用猪湿实验室模型作为其 PCNL 模块化培训系统的一部分的描述 [ 33 ]。论文中对麻醉猪的训练细节有限，并且没有对该模型进行验证，因为湿实验室训练的好处只是从腹腔镜检查等其他领域的经验中推断出来的。

米什拉等人。描述使用猪模型来评估 VR 模拟器的有效性 [ 34]，其中一些学员参与了在麻醉猪模型中进行经皮穿刺针的训练前和训练后尝试，以显示 VR 模型的预测有效性，而不是对动物模型本身的有效性进行任何具体评估用于培训，这似乎再次在文本中假设。他们确实特别评论说，他们对 VR 训练器的验证意味着最好在动物模型的任何训练之前使用 VR 模拟训练，以相对降低成本，并最大限度地提高以这种方式使用动物的教育效益。同一作者确实在另一篇论文中证明了猪模型的内容有效性，并将其与 VR 模型进行比较 [ 35 ]。

总体而言，关于使用动物模型进行 PCNL 模拟或从教育角度来看该模型的有效性的出版物很少，因此很难就此事提出进一步的建议。

12.2.3 尸体模型

利用人类尸体进行手术训练并不新鲜。从帕多瓦剧院最早的解剖学教学描述到 21 世纪医学生的当代教学，尸体已被用于展示解剖学和病理学。人体尸体解剖是对大多数本科生外科技术的介绍，也是医学实践基础之一的教学。谈到模拟训练，特别是 PCNL 的训练，公开的证据很少。然而，有发表的论文描述了关于 PCNL 相关肾损伤的尸体研究 [ 36 ]，以及评估肾血管解剖以实现更安全的经皮穿刺 [ 37]，但只有一项使用人体尸体作为 PCNL 训练的特定模拟设置的研究 [ 38 ]。在这项研究中，作者描述了使用泰尔防腐处理的尸体，而不是更广泛的福尔马林防腐处理或新鲜冷冻的尸体，特别强调了它们对 PCNL 培训的适用性，重点是超声引导的访问。经泰尔防腐处理的尸体已在其他领域（例如内窥镜泌尿外科和腹腔镜手术）中被证明更逼真，组织更柔软，并且更好地保存了自然组织的颜色分化。此外，它们与影响其他类型尸体的气味相关的相同问题没有关联 [ 39]。任何尸体模型的一个缺点是通常无法评估结石处理技术，因为通常不存在结石。小石头可以通过经皮通路引入，或者较大的石头可以通过单独的腹部开放式手术通路放置，但这会使过程更加复杂，并存在进一步的问题，例如盆腔系统的液体泄漏和随后的液体扩张失败，使穿刺更具挑战性。

在他们利用泰尔防腐尸体研究 USS 引导的 PCNL 访问 [ 38]，Veys 及其同事在初始和高级 PCNL 访问训练中展示了他们模型的良好面部和内容有效性。切开/刺穿皮肤比活体患者更具挑战性，但模型的所有其他方面都是现实的。经过泰尔防腐处理的尸体似乎为超声引导的访问提供了一个非常逼真的模拟器，这显示了降低受训人员和培训人员的辐射风险的关键承诺。注意到盆腔系统的组织更苍白，但这并没有影响训练体验。作者进行了内窥镜联合肾内手术 (ECIRS)，这意味着除了 PCNL 通路外，还对尸体进行了逆行输尿管镜检查，但未评估模型在这方面训练的有效性。

没有关于肾镜操作的任何方面或 PCNL 程序的其他组成部分的尸体研究报告，也没有研究在预测或结构有效性方面验证训练。当然，还需要对尸体模型的可靠性进行更多的研究，最好是进行更大规模的研究，以可靠地估计成本和收益，以了解这种培训形式的可行性。

12.2.4 虚拟现实培训师

尽管近年来随着计算机处理能力的进步，VR 呈指数级发展，但现在许多家庭都拥有用于智能手机和游戏机的休闲 VR 耳机，而 25 年前，VR 几乎被视为仅用于军事的技术。模拟训练作为一个实体开始于军队，随后尤其是商业航空，因为在不冒昂贵机械或人员生命风险的情况下积累数小时经验方面的好处是显而易见的，并且飞行模拟几十年来一直是飞行员训练的支柱. 通过刻意练习和模拟程序和技术，类似的好处很快就会在外科手术培训中得到证明。

随着技术的发展，虚拟现实的潜在用途也在发展。在泌尿外科培训中，有用于膀胱镜检查、经尿道切除术、用于 BPH、输尿管镜检查和 PCNL 的无数程序的 VR 模拟器，以及越来越多的用于腹腔镜和机器人手术程序的 VR 模拟器 [ 40 ]。

用于 PCNL 访问和程序培训的最广泛报道的模拟器是 PERC Mentor™（3D 系统，美国 - 前 Symbionix，图12.4和12.5）。这在全球范围内都可以使用，但将该系统作为培训工具的采用受到其成本的限制，高达 100000 美元，同时还要考虑维护和软件方面的问题。无法将该设备用于超声引导接入或涉及超声的混合接入技术，这是进一步的限制。最后的批评是与动物模型或患者组织相比，大多数 VR 模型缺乏触觉反馈。PERC Mentor™ 包括一个可以穿刺的俯卧侧翼模型，以及一个能够模拟不同解剖结构和其他元素的计算机界面，例如穿刺过程中的肾盂造影和呼吸运动。它能够模拟轨道扩张方法和肾镜程序，包括模拟石头治疗或街机式游戏，旨在测试学生将骨盆系统导航到预定目标的能力。由于计算机界面的性质，运动细节、程序时间以及所犯错误的数量和类型都被记录下来，并且可以转化为大量的数字输出。这意味着该设备可以显示单个学生的进步，以及根据内部黄金标准区分新手和专家。这一切听起来很有希望，但这些 VR 模拟器并非没有问题。当软件和硬件不能完美地协同工作时，他们可能会感到沮丧，他们有一些特质，使他们难以使用，

图 12.4

带有性能矩阵的 3D 系统 PERC Mentor™ 屏幕截图

图 12.5

3D 系统 PERC Mentor™ 具有可变腹壁厚度的虚拟患者躯干

Noureldin 及其同事发表了大量关于泌尿外科模拟的文章，包括 PCNL 的培训选项。在一篇关于 PERC Mentor™ 的论文中，他们描述了该工具在培训泌尿外科研究生经皮通路 [ 41 ] 中的效用，在此过程中展示了出色的结构有效性。这在不同的队列中重复，结果相同，这意味着可靠性和教育价值 [ 42 ]。

在 PERC Mentor™ 最早发表的一份报告中，Knudsen 及其同事证明了模拟器在培训没有经验的泌尿科医生执行 PCNL 方面的良好面貌、内容和结构有效性，这是根据模块化全球评级量表 (GRS) 评估工具判断的PCNL [ 43 ]。

如动物湿实验室培训部分所述，Mishra 等人。主要报告了 PERC Mentor™ 在他们的队列中的有效性，其中一些人还接受了动物模型的训练 [ 34 ]。在这项涉及专家和新手的研究中，他们成功地展示了面部、内容、结构和预测效度，以及教育价值。除了许多其他研究（包括 Knudsen 等人）使用的 GRS 之外，该研究还使用了来自模拟器的指标。以上。同一作者还在另一篇论文 [ 35 ] 中描述了他们培训计划的两个要素（包括猪模型）的内容有效性。

在另一项关于使用 PERC Mentor™ 作为培训工具的影响和功效的研究中，Zhang 及其同事再次证明该设备具有结构效度，是传统培训的有用辅助工具 [ 44 ]。按照这个主题，Papatsoris 等人。再次证明了 PERC Mentor™ 在一组英国专科注册员泌尿外科实习生中的良好结构效度 [ 45]。他们使用该特定模拟器的其他有益方面之一来证明这一点，表明模拟辐射暴露随着模拟器的经验而减少。由于模拟器不会产生实际的 X 射线，并且透视是纯粹由计算机生成的，因此任何受训者或教职员工都不会遇到任何额外的辐射暴露。这是 VR 培训的一个被低估的好处。

另一项有趣的研究展示了使用不同 VR 模拟器 Marion Surgical K181 [ 46 ] 的初步体验]。这与 PERC Mentor™ 的不同之处在于，它通过使用电动设备向用户提供阻力和反馈来提供触觉反馈。它也是一个比 PERC Mentor™ 更身临其境的模拟器，通过模拟透视将学员置于 VR 手术室环境中，包括结石处理和去除以及经皮穿刺等元素，所有这些都涉及触觉。塞恩斯伯里等人。显示 Marion Surgical K181 展示了面部和结构有效性，并且正在等待更大规模的试验，这将有望显示预测有效性和教育可靠性。本研究中的一个细节是描述 VR 工具如何生成诸如工具路径长度或仪器尖端在执行特定操作过程中行进的距离等指标。这与运动研究的专业知识和经济性很好地相关，支持这一点。因此，这可以帮助证明模拟器的构造有效性。像这样的工具和指标是 VR 模拟器的主要吸引力，因为它们允许重复特定的任务并记录特定的相关指标，这允许个人跟踪他们的进度，并希望显示出向能力的进展。相同的工具可以应用于专家以进一步发展他们的技术，并且在未来，有可能使用特定于患者的成像来生成该患者的 VR 结构，以便在进行实际程序之前在 VR 中进行排练。像这样的工具和指标是 VR 模拟器的主要吸引力，因为它们允许重复特定的任务并记录特定的相关指标，这允许个人跟踪他们的进度，并希望显示出向能力的进展。相同的工具可以应用于专家以进一步发展他们的技术，并且在未来，有可能使用特定于患者的成像来生成该患者的 VR 结构，以便在进行实际程序之前在 VR 中进行排练。像这样的工具和指标是 VR 模拟器的主要吸引力，因为它们允许重复特定的任务并记录特定的相关指标，这允许个人跟踪他们的进度，并希望显示出向能力的进展。相同的工具可以应用于专家以进一步发展他们的技术，并且在未来，有可能使用特定于患者的成像来生成该患者的 VR 结构，以便在进行实际程序之前在 VR 中进行排练。

12.2.5 沉浸式培训

Ghazi 及其同事描述了一种新型合成模拟器，通过对不同聚合物和合成组织进行重复台架测试的迭代过程创建，直到该模型与尸体或动物组织足够相似 [ 47]。然后，他们在模拟手术室环境中与新手和专家一起进行了沉浸式模拟过程，以更好地重新创建一个真实的环境来评估性能。他们的文本中对这种沉浸式环境的描述有些缺乏细节，但它确实包括了程序后汇报，这是当代此类教育活动中的一个重要因素。模型和训练环境表现出良好的面子效度、内容效度和结构效度。该模型还提供了一个机会来证明与结石治疗相关的程序以及仅经皮通路的有效性，这也使其与其他工作区分开来。

Sainsbury 及其同事在上面描述的研究也是在使用沉浸式 VR 和计算机生成的图像时提高模拟真实性的一个例子 [ 46 ]。

Brewin 及其同事描述了分布式模拟环境在 TURP 程序训练评估中的使用 [ 48 ]。这种环境代表了一个便携式模拟手术室，可以在其中研究不同类型的模拟器，并且比仅用于训练操作的整个手术室更容易获得，这显然需要付出高昂的代价。这种培训“冰屋”提供了一个更加逼真和身临其境的环境，可以同时评估技术和非技术技能的组合。尽管 PCNL 培训尚未发布，但这种培训经验只能提高上述模型的培训质量。

Tai 及其同事最近发表了他们对完全基于增强现实的新型模拟器的体验。(AR) [ 49] 该系统包括一台连接到两个触觉设备的 PC，充当幻象。一个代表使用手持触控笔的穿刺针，另一个代表可触及的解剖标志，例如肋骨、骨盆骨等。受训者使用 VR 耳机生成手术室的视觉和听觉表示，以呈现完整的身临其境的模拟。PC 根据实际患者的 CT DICOM 文件生成特定病例的图像，这些图像输入到受训者看到的患者结构中。没有物理上的“病人”可以让“针”刺穿，所有的触觉都由触觉设备传递。在他们工作的初步介绍中，作者描述了良好的面貌、内容和结构效度，以及他们描述的与 PERC Mentor™ 相比的标准效度。生成的数据范围甚至更大，这些数据都是数字的，因此受训者很容易看到进度，并且可以很好地区分专家和新手。所描述的系统似乎也比 PERC Mentor™ 便宜，但并未广泛使用。然而，随着此类设备变得更容易获得，这种系统可能会在未来提供更多机会。理想情况下，它将演变为更简单的上传本地信息的方法将允许使用本地患者数据，从而允许外科医生为即将到来的病例和培训做准备。然而，随着此类设备变得更容易获得，这种系统可能会在未来提供更多机会。理想情况下，它将演变为更简单的上传本地信息的方法将允许使用本地患者数据，从而允许外科医生为即将到来的病例和培训做准备。然而，随着此类设备变得更容易获得，这种系统可能会在未来提供更多机会。理想情况下，它将演变为更简单的上传本地信息的方法将允许使用本地患者数据，从而允许外科医生为即将到来的病例和培训做准备。

12.2.6模型总结

以任何方式对其有效性进行了一些评估的模型和模拟器总结在表12.1中，其中包含所描述模型的成本效益的想法。大多数论文提供的证据水平较低，但预计会有少量随机试验和纵向研究模拟训练的影响。

表 12.1 PCNL 模拟器的证据总结

12.2.7 术中协助

除了上述模拟器（在不同程度上可以使实习外科医生为患者的病例做好准备）之外，还描述了额外的培训辅助工具，当最终在手术室环境中面对真实病例时，它们可以进一步简化经皮通路。

Rassweiler 及其同事描述了使用基准标记和融合成像来生成肾脏、结石和周围结构的 3D 图像，借助 iPad 或计算机显示器上显示的图像，可用于定位最佳接入点. 尽管这似乎为外科医生提供了一些保证，但在配对分析中，在更快的访问或减少辐射剂量方面没有明显的好处。尽管这项工作很有前景，但它如何有益于临床实践还有待观察 [ 50 51 ]。该技术也用于台式模型的验证研究，在该研究中它也未能产生很多好处，但确实有助于在弹道凝胶台式模型中确认猪肾的面部、内容和结构有效性[19 ]。

其他增强现实技术已在泌尿科 [ 52 ] 中进行了测试，但很少与 PCNL 相关。HoloLens 或其他 VR 头戴式设备等设备可以更好地使用患者图像，而这些图像原本是手术室中的静态旁观者。将来，可能有机会在手术区域叠加 3D CT 图像，例如，跟踪成功安全地穿刺肾脏和进行 PCNL 所需的针头位置和器械运动。在撰写本文时，尚未对此类技术用于腔内泌尿外科手术进行描述。

新手在手术室的难点之一是面对呼吸运动时对经皮穿刺针的精细操作，以及外科医生的手经常发现自己误入图像增强器路径的问题，从而暴露了外科医生X 射线造成的不必要的电离辐射 [ 8 ]。当采用“靶心”或“针眼”技术进行端部肾盏穿刺时尤其如此。训练员试图演示使用动脉钳或持针器将外科医生从 X 射线场中移除的情况并不少见，但 Lazarus 和 Williams 描述了一种新的设备（定位器）作为持针器和引导专门为此目的 [ 53]。这表明针具有良好的稳定性和减少的辐射剂量，但与徒手穿刺相比没有其他特定优势。

虽然机器人系统似乎处于当代泌尿外科的前沿，但在 PCNL 经皮穿刺中使用机器人辅助从未真正起飞。Pollock 和他的同事描述了两个系统，它们在自动针刺中进行了效率和准确性测试 [ 54]。这些系统中更好的是 AcuBot 系统，它可以快速准确地识别和刺入填充明胶的体模内的基准标记。然而，这是一个复杂且有些笨拙的系统，最重要的是，它的成本高得令人望而却步，这意味着采用尚未在全球范围内起飞。更有趣的是，随着全球对机器人系统或远程机器人远程控制的兴趣日益浓厚，伦敦盖伊斯医院和巴尔的摩约翰霍普金斯大学的同事描述了使用 PAKY-RCM 机器人进行跨大西洋远程机器人控制的经皮穿刺的首次试验 [ 55 56]。该机器人的开发目的是使经皮穿刺过程自动化，并在体模模型中与人体比较器表现良好，尽管速度稍慢，但由于成本和自动化某些元素的问题，例如对肾脏和周围组织的呼吸和穿刺针的弯曲，人类控制针似乎可以更好地控制。顺便说一句，该研究中使用的幻影模型也没有在任何已发表的作品中进行测试或验证。

总而言之，尽管已经尝试进一步帮助外科医生了解他们的学习曲线，但在手术室中并没有真正值得注意的东西，强调了先前模拟经验的关键重要性。例外情况是超声技能方面的特定培训，这为外科医生在进入方面提供了比单独的透视引导进入更多的选择，并且超声放射学培训使用这种模型已有一段时间 [ 57 ]。

12.2.8 PCNL 培训课程

外科培训的教育方法不断发展和发展。随着我们从 Halsted 转向对能力和能力进行更严格的评估，因此手术培训计划和模拟培训尤其必须适应并在审查下更加稳健。

Mishra 及其同事在 2013 年的审查中确定了对 PCNL 培训采取不同方法的必要性。这突出了对知识和技能培训的需求，并提倡干实验室和湿实验室培训模式相结合，以提高技能再去进入临床实践培训 [ 58 ]。2015 年，Kallidonis 及其同事报告了适用于两名学员的模块化培训课程的初步验证。这显示了通过关键技能向独立实践的进步，但大部分培训都是在临床环境中进行的，只有第一个模块是在动物模型中。这仅包括两名学员，因此难以验证 [ 33 ]。

伦敦国王医院的团队一直处于英国模拟培训和全球实践的前沿，为技术和非技术技能开发课程。Quirke 及其同事最近发表了他们的论文，概述了 PCNL 评估分数的开发和内容验证，可用于通过精通 PCNL [ 59 ] 所需的步骤来衡量和评估受训者的进度。它建立在本综述中包含的许多其他论文中使用的历史评级量表之上，例如 PCNL 的 GRS [ 34 43 ]。

这一更详细地定义 PCNL 程序所需步骤的重要步骤有望为教学和评估进度的标准化方法铺平道路，也可用于评估模拟器和程序技能获取的有用性，以及关键获得能力、独立性和最终卓越所需的非技术技能。

12.3总结

尽管已经描述了用于 PCNL 培训的各种日益复杂的模拟器，但几乎没有高质量的证据支持这些模拟器的教育有效性。很少有低成本的模拟器能够对面部、结构或内容有效性进行充分评估，并且很少有论文描述这些模拟器如何用于改进传统的手术训练方法。最广泛的证据是 PERC Mentor™ 虚拟现实模拟器，但对于大多数培训环境而言，该设备的成本及其维护成本过高。需要具有经证实的面部、内容、结构和预测有效性的高质量、低成本模拟器，这些模拟器可以在全球范围内与超声和/或模拟透视一起使用，以支持未来的 PCNL 培训。

还需要进行验证研究，证明在经皮手术中接受模拟训练的好处，转化为手术室环境中的改进性能，甚至改善患者的结果，以及验证特定工具。

关键点

• 在许多情况下，PCNL 模拟器的教育价值未经证实。

• VR 和 AR 能够在不暴露于电离辐射的情况下模拟 X 射线，从而为受训者和培训师提供了较低的风险水平，但在全球范围内总是更昂贵且更难获得。

• 廉价的台式模拟器和更身临其境的模拟的混合体可能会提供成本、可用性和功效的最佳平衡。需要具有良好有效性的低成本、高质量模拟器，理想地为超声和透视引导的经皮通路培训提供选择。

• 模拟环境中的 PCNL 培训课程将有助于标准化学员和培训师的要求。