Training and precision surgery in VATS lobectomy
Review Article

电视胸腔镜下肺叶切除术的训练和精准手术

Tamim A. Haidari1, Lars Konge2, Rene H. Petersen1

1Department of Cardiothoracic Surgery, Copenhagen University Hospital, Rigshospitalet, Copenhagen, Denmark; 2Copenhagen Academy for Medical Education and Simulation, The Capital Region of Denmark, Copenhagen, Denmark

Contributions: (I) Conception and design: All authors; (II) Administrative support: None; (III) Provision of study materials or patients: None; (IV) Collection and assembly of data: TA Haidari; (V) Data analysis and interpretation: All authors; (VI) Manuscript writing: All authors; (VII) Final approval of manuscript: All authors.

Correspondence to: René Horsleben Petersen, MD PhD. Department of Cardiothoracic Surgery, Copenhagen University Hospital, Rigshospitalet, Blegdamsvej 9, Copenhagen 2100 Ø, Denmark. Email: rene.horsleben.petersen@regionh.dk.

摘要：学习并掌握电视胸腔镜手术（VATS）是一个复杂的过程，若要确保所有学员达到独立、熟练的手术水平，则需要每个人对培训方法和认证方式有广博的认知。我们回顾了VATS肺叶切除术培训相关的文献，评估文献证据等级，探究其教学计划和学习曲线，分析模拟操作和认证评估在VATS肺叶切除术中的作用。截止至2019年2月，我们在PubMed上共标识了335篇文献和摘要，其中30篇符合全文筛选条件。得到的总体结论是，每个肺癌中心都有必要构建一个结构化VATS肺叶切除术培训计划。学员们首先进行分步式理论教学，随后进行院外培训，如虚拟现实模拟技术和干湿实验模拟等培训，其对学员学习基本技能至关重要。一旦掌握基本技能，学员便能够进行较小的VATS手术操作，接着逐渐过渡到在经验丰富的医师监督下实行肺叶切除术，直至能熟练且准确地完成VATS肺叶切除术。此外，我们建议对VATS培训计划进行认证。

关键词： VATS肺叶切除术；学员视角；VATS计划方案；模拟；非技术技能；VATS评估和认证

Received: 01 May 2019; Accepted: 13 May 2019; Published: 11 June 2019.

doi: 10.21037/pcm.2019.05.02

引言

电视胸腔镜手术（VATS）最早于1991年被应用到肺癌治疗中[1]。此后逐渐被接受，并最终成为全世界肺癌治疗方法的金标准。VATS有许多优势，包括并发症发生率低、住院时间短、术后疼痛轻、手术效果好以及对辅助化疗的耐受性高等[2,3]。为了避免和克服大量的并发症，胸外科医生必须独立掌握操作VATS进行精准手术的技术，同时具备广博的知识。这不仅需要医师有足够的手术量实现手术安全性和效率的统一，还需要知识、新技术和业绩上质的提升。而对于初学者，应当给予适当的指导和监督，直到他们胜任并精通VATS手术。

对于熟练掌握VATS所需的病例数、训练时间和其他要求，研究者间观点各异。有研究建议学员在进行VATS肺叶切除术之前，必须完成超过100例的小手术，以熟悉手术器械和基本的VATS技能。此外，每年还需完成25例肺叶切除术以保持手术熟练度[4,5]。但是，以25次或50次手术量为阈值能否确保医生胜任这一手术呢？进行胸腔镜操作的外科医生需要具备开胸手术经验吗？

此外，还有许多问题仍待解决，如学习曲线、VATS计划、模拟操作的作用、监督学习、评估工具和认证等。

本综述目的在于对不同的VATS计划、学习曲线、VATS评估工具、模拟操作等方面进行概述，并探索现有培训模式证据及其有效性。

材料和方法

PubMed检索的文献年限截止至2019年4月。为了实现检索策略的最佳敏感性和完整性，检索术语如下：training VATS lobectomy, learning curve VATS lobectomy, VATS certification, VATS non-technical skills and VATS simulation。我们纳入了VATS肺叶切除术和VATS学习曲线的所有英文研究，并对其参考文献进行回顾，以进一步辨识任何可能的相关研究。同时对无关研究予排除（图1）。

图1
图1 检索策略组合图

训练和精度

我们很难去界定和分类VATS外科医生的手术技术。而为了获得独立进行VATS手术的资格，医生必须证明自己有能力使手术安全又高效。因此，有必要制定结构化的教学计划。目前学习VATS的方法有：现场手术观摩，阅读相关书籍，视频学习，阅读解剖图集，参加国内外胸外课程和研讨会，模拟训练，等等。

学习曲线和准备

学习曲线的影响因素包括潜在手术量、医院规模、手术间隔时间、术前准备和患者类型挑选等。自学成才的外科医生和在前辈监督下手术的外科医生，两者的学习曲线是完全不同的。Konge等表示，虽然胸腔手术经验有限，但学员在充分准备和监督下对特别选择过的患者进行手术训练，其学习曲线是可以克服的[6]。1名有14次开放肺叶切除术经验的学员参与了这项培训计划。准备阶段的训练包括：在活猪身上操作的VATS大师班，肺模型操作的VATS课程，以及手术视频和实地观摩。该学员在模型和活猪身上进行了超过100次的VATS小手术，同时观摩了100余台VATS肺叶切除术。随后在临床实践阶段，根据肿瘤位置、肿瘤大小和有无重大合并疾病等因素选择合适的手术患者，然后在经验丰富的VATS外科医生监督下，学员在12个月内共完成29次VATS肺叶切除术。所有手术均未中转开胸，术中及术后效果尚可。

在一项有回顾性综述的前瞻性研究中，Yao等使用一种多维方法——移动平均数与累积和（cumulative sum, CUSUM），对一名外科医生所施行的67例VATS肺叶切除术数据进行分析[7]。CUSUM是一种连续分析方法，用于监视检测过程的变化并推测进程稳定且受控。结果显示，手术顶点在第26例，这意味VATS肺叶切除术的学习曲线需要26个病例完成。Li等用相同方法分析了1位有5年手术经验的胸外科医生学习曲线[8]。结论显示，医师需要进行100～200次手术才可达到熟练水平，若想要获得持久的手术稳定性则需超过200次。

模拟操作在VATS手术中的作用

目前有多种不同类型的模拟训练可以提高初级医师的手术认知和技能，增加实际手术的安全性。

常见的三种模拟类型包括干式、湿式和虚拟现实（virtual reality, VR）模拟。干式模拟器，例如模拟箱，由于具备触觉反馈和高保真度[10]，因此被用于学员的基本操作培训（图2）。湿式模拟器，例如活猪模型，复杂且逼真，但价格昂贵，而且存在伦理、解剖差异、麻醉困难和心肺储备不足等问题[11]。而使用从活猪身上取下的心肺组织进行练习，具有成本低、操作性强、方便准备和可重复等优点，为不同水平的外科医生提供高效的使用价值[12]。

图2
图2 干实验。在生物结构的胸腔模拟器中安装有生物结构的肺脏，这为外科练习提供了真实的模拟环境。

另外，VR模拟器创造了一个手术室之外的真实环境，学员可以在其中进行重复训练，例如手眼协调、深度知觉和器械移动等，极大地加快了学习曲线[13]。

目前VR模拟器种类繁多，品牌有Lap Mentor™（3D Systems，美国加利福尼亚）和LapSim™（Surgical Science，瑞典哥德堡）（图3）。Jensen等和Bjurström等对模拟训练的有效性和可靠性进行了评估和调研[13-15]。

图3
图3 LapSim® VR 虚拟模型模拟右上肺叶切除术。（A）暴露右肺上静脉；（B）悬吊；（C）吻合

能力评估

多项研究对VATS的能力评估进行了探讨。Konge等组建专家组创造了一种由10个项目构成的评估工具。该工具纳入了50例连续胸腔镜下肺叶楔形切除术，由2名专家对其进行盲审。结论认为，这种工具可靠且有效，能够为学员提供结构化反馈，还可用于新的教学体系的评估。Jensen等结合Delphi方法和大量的国际VATS专家共识，开发出一种视频辅助下胸腔镜手术评估工具（video-assisted thoracoscopic surgery assessment tool，VATSAT）[17]。它由8个项目组成，这些项目不仅能够提供结构化反馈，帮助学员学习VATS手术，还能帮助监督者确定学员何时具备独立操作能力。Petersen等在一项丹麦全国性研究中证实了VATSAT的有效性[18]。他们记录了由18位医生所进行的60例肺叶手术，这些医师的水平参差不齐，有初级、中级和专家级。VATSAT对这60例手术视频（真实性完善）分别进行评级。结论指出，VATSAT为手术技能培训和能力认证提供了重要帮助。从获取手术理论知识的过程显示，医师在理论测试中得到的认知能力有助于在技术层面更好地施展[19]，并激励学员学习和自学。Savran等针对VATS肺叶切除术开发了一套由多项选择题组成的理论测试，并收集其有效性证据[20]。首先，VATS专业手术技能取决于认知社会和个人资源技术，即非技能技术（non-technical skills），能帮助术者安全有效地完成手术。其次，医师同样依赖于团队，形成共享心理模式（shared mental model）是团队培训的一个重要环节。因此，Gjeraa等对VATS肺叶切除术中的非技能技术进行了验证[21]。

他们确定了六个非技术模型。基于这些发现构建出三个重要的共享心理模型：计划和准备、风险评估、领导力。由于VATS手术是一项团队工作，因此每次手术前需要进行方案制定、准备和风险评估。

选择患者类型

为保证VATS肺叶切除术教学安全开展，准确选择患者至关重要。肿瘤大小和生长位置、合并症和体能状况是手术中转率和并发症率的关键因素。Amore等推荐制定VATS肺叶切除术分步法[22]。Peterse等在一项前瞻性研究中写到，初始阶段，仔细挑选合适患者以便安全地开展教学[23]。该研究由两名顾问医师组成，一名自学成才且经验丰富，另一名为初学者。在前期准备中，学员需进行200次小的VATS手术操作练习。研究正式开始后，由经验丰富的外科医生对150例患者进行手术，而学员在上级医师监督下对47例早期肺癌患者进行VATS肺叶切除术。从手术效果看，两者无显著差异，而从手术时间看，后者明显更长。

哪些培训计划可用且应该被提供？

几项研究比较了不同培训计划的效果，但何种方案更加优良，研究者们尚未达成共识。Konge等提出了医学模拟计划的“四步法”[24]。这四个步骤包括：（I）理论准备；（II）模拟练习辅助下的现场教学；（III）练习方案的自我调整；（IV）模拟练习认证。他们推荐胸外科初级医生接受强制性的VATS培训，直到手术能力通过认证。

Ferguson等研究认为，初级医师可以安全地进行VATS肺叶切除术，而不影响术中出血量、并发症发生率、死亡率和术后住院，仅仅增加了手术时间[25]。随着VATS肺叶切除术方案的开发和建立，医生的手术经验明显增加。因此研究者建议在国家层面协调开展培训计划以整合经验。Wan等在一项前瞻性研究中证明，初学者可以在前辈医师监督下进行VATS肺叶切除术训练[26]。这项研究纳入了4年共111例临床I期和II期的肺癌患者，比较了经验丰富的医生和在前辈监督下手术的初级医师所做的VATS手术结果。51例由经验丰富的医生完成，其中有1例因肺动脉出血中转开放；60例由初级医师完成，有3例中转开放。两者相比，初级医师的手术时间更长，但在手术结果方面没有明显差异。

Reed等研究总结道，逐步开展VATS培训有助于提高学习曲线的安全性[27]。他们在4年内进行了202例肺叶切除术，其中97例为开胸手术，105例由胸腔镜完成。而胸腔镜手术量从第一季度的18%逐步安全过渡到第四季度的82%。Sandri等从学员的角度进行概括[28]。他们确定了三个不同的问题。（1）VATS训练分步法和教学标准化，使用相机拍摄和监督下，学员首先进行肺韧带解剖和肺门暴露。成功后，学员将有足够的信心进行血管和支气管解剖，之后再行肺叶切除术，最后行淋巴结清扫。（2）院外独立练习，例如录像回顾、模拟箱练习和VR模拟等。（3）评估和认证，这被视为任何教学计划的终点。医师既往的手术经验会影响VATS学习曲线吗？

因为手术经验匮乏，医生在职业生涯初期尚无能力进行开胸手术。Bille等和Konge等认为既往手术量不会影响VATS术中和术后效果[6,29]。但问题是，与经验丰富的外科医生相比，初级医生需要多少时间学习并掌握VATS肺叶切除术。Ra等对一位外科医师所进行的38例肺叶切除术做了学习曲线分析。该医师既往有100例开放肺叶手术经验，但没有VATS相关经验[30]。在这38次手术中，14例为VATS，14例开胸手术以及10例由VATS中转开放。尽管中转率很高，但随着时间的推移，VATS手术量提高了一倍。研究表明，一名医师需要6个月才能可靠地掌握VATS肺叶切除术。

结论

我们回顾了近期VATS肺叶切除术相关的文献。多项研究表明，我们需要构建一个结构化的培训计划以实现精确手术。我们正从基于固定时间或手术量的学徒模式转变向基于能力的学习模式。我们建议所有的胸外科初级医生必须通过以下四个阶段，每个阶段均应通过能力认证。（I）理论阶段，阅读书籍、文献、参加会议和完成多项选择题测试。（II）院外准备阶段，从VR模拟开始学习基本手术操作，随后通过干湿模拟熟悉手术器械和真实组织的感觉。（III）院内准备阶段，从局部手术开始，例如楔形切除术、胸膜活检等。这些经验将帮助学员获得稳定的手术能力，之后便可在前辈的监督下进行VATS手术，直到熟练掌握手术要领。（IV）独立实践，我们建议任何方案、评估、能力测试最后都需完成认证。持续的术前和术后效果监督将发挥重要作用，同时可以考虑对每个手术进行视频录像用作评估依据之一。

Acknowledgments

Funding: None.

Footnote

Provenance and Peer Review: This article was commissioned by the Guest Editor Marcelo F. Jimenez for the series “Precision Surgery for Lung Cancer” published in Precision Cancer Medicine. The article has undergone external peer review.

Conflicts of Interest: All authors have completed the ICMJE uniform disclosure form (available at http://dx.doi.org/10.21037/pcm.2019.05.02). The series “Precision Surgery for Lung Cancer” was commissioned by the editorial office without any funding or sponsorship. RHP reports speaker fee from Medtronic. The authors have no other conflicts of interest to declare.

Ethical Statement: The authors are accountable for all aspects of the work in ensuring that questions related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.

Open Access Statement: This is an Open Access article distributed in accordance with the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International License (CC BY-NC-ND 4.0), which permits the non-commercial replication and distribution of the article with the strict proviso that no changes or edits are made and the original work is properly cited (including links to both the formal publication through the relevant DOI and the license). See: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.

References

  1. Roviaro G, Rebuffat C, Varoli F, et al. Videoendoscopic pulmonary lobectomy for cancer. Surg Laparosc Endosc 1992;2:244-7. [PubMed]
  2. Bendixen M, Jorgensen OD, Kronborg C, et al. Postoperative pain and quality of life after lobectomy via video-assisted thoracoscopic surgery or anterolateral thoracotomy for early stage lung cancer: a randomized controlled trial. Lancet Oncol 2016;17:836-44. [Crossref] [PubMed]
  3. Petersen RP, Pham D, Burfeind WR, et al. Thoracoscopic lobectomy facilitates the delivery of chemotherapy after resection for lung cancer. Ann Thorac Surg 2007;83:1245-9; discussion 1250. [Crossref] [PubMed]
  4. Petersen RH, Hansen HJ. Learning curve associated with VATS lobectomy. Ann Cardiothorac Surg 2012;1:47-50. [PubMed]
  5. McKenna RJ Jr. Complication and Learning Curves for Video-Assisted Thoracic Surgery Lobectomy. Thorac Surg Clin 2008;18:275-80. [Crossref] [PubMed]
  6. Konge L, Petersen RH, Hansen HJ, et al. No extensive experience in open procedure is needed to learn lobectomy by video-assisted surgery. Interact Cardiovasc Thorac Surg 2012;15:961-5. [Crossref] [PubMed]
  7. Yao F, Wang J, Yao J, et al. Video-Assisted Thoracic Surgical Lobectomy for Lung Cancer: Description of learning Curve. J Laparoendosc Adv Surg Tech A 2017;27:696-703. [Crossref] [PubMed]
  8. Li X, Wang J, Ferguson MK. Competence versus mastery. The time course for developing proficiency in video-assisted thoracoscopic lobectomy. J Thorac Cardiovasc Surg 2014;147:1150-4. [Crossref] [PubMed]
  9. Shimada Y. Future strategy of surgical simulations in video-assisted thoracic surgery. Video-assist Thoracic surg 2018;3:31. [Crossref]
  10. Stupnik T, Stork T. Training of video-assisted thoracoscopic surgery lobectomy. The role of simulator. Shanghai Chest 2018;2:52. [Crossref]
  11. Tedde ML, Filho FB, Belmonte E de A, et al. Video-assisted thoracoscopic surgery in swine: an animal model for thoracoscopic lobectomy training. Interact Cardiovasc Thorac Surg 2015;21:224-30. [Crossref] [PubMed]
  12. Jimenez M, Gomez-Hernandez MT. Teaching video-assisted thoracic surgery lobectomy-using an ex vivo simulation model. J Vis Surg 2017;3:34. [Crossref] [PubMed]
  13. Jensen K, Bjerrum F, Hansen HJ, et al. A new possibility in thoracoscopic virtual simulation training: development and testing of a noval virtual reality simulator for video-assisted thoracoscopic surgery lobectomy. Interact Cardiovasc Thorac Surg 2015;21:420-6. [Crossref] [PubMed]
  14. Bjurström JM, Konge L, Lehnert P, et al. Simulation-based training for thoracoscopy. Simul Healthc 2013;8:317-23. [Crossref] [PubMed]
  15. Jensen K, Bjerrum F, Hansen HJ, et al. Using virtual reality simulation to assess competence in video-assisted thoracoscopic surgery(VATS) lobectomy. Surg Endosc 2017;31:2520-8. [Crossref] [PubMed]
  16. Konge L, Lehnert P, Hansen HJ, et al. Reliable and valid assessment of performance in thoracoscopy. Surg Endosc 2012;26:1624-8. [Crossref] [PubMed]
  17. Jensen K, Petersen RH, Hansen HJ, et al. A novel assessment tool for evaluating competence in video-assisted thoracoscopic surgery lobectomy. Surg Endosc 2018;32:4173-82. [Crossref] [PubMed]
  18. Petersen RH, Gjeraa K, Jensen K, et al. Assessment of comptence in Video Assisted Thoracoscopic Surgery (VATS) lobectomy: A Danish nationwide study. J Thorac Cardiovasc Surg 2018;156:1717-22. [Crossref] [PubMed]
  19. Kohls-Gatzoulis JA, Regehr G, Hutchisen C. Teaching cognitive skills improves learning in surgical skills courses: a blinded, prospective randomized study. Can J Surg 2004;47:277-83. [PubMed]
  20. Savran MM, Hansen HJ, Petersen RH, et al. Development and validation of a theoretical test of a proficiency for video-assisted thoracoscopic surgery (VATS) lobectomy. Surg Endosc 2015;29:2598-604. [Crossref] [PubMed]
  21. Gjeraa K, Mundt AS, Spanager L, et al. Important Non-Technical Skills in Video-Assisted Thoracoscopic Surgery Lobectomy. Team Perspectives. Ann Thorac Surg 2017;104:329-35. [Crossref] [PubMed]
  22. Amore D, Curcio C. Steps in the development of a VATS lobectomy program. J Vis Surg 2017;3:104. [Crossref] [PubMed]
  23. Petersen RH, Hansen HJ. Learning thoracoscopic lobectomy. Eur J Cardiothorac Surg 2010;37:516-20. [Crossref] [PubMed]
  24. Konge L, Petersen RH, Ringsted C. Developing competency in video-assisted thoracic surgery(VATS) lobectomy. J Thorac Dis 2018;10:S2025-8. [Crossref] [PubMed]
  25. Ferguson J, Walker W. Developing a VATS lobectomy program-can VATS lobectomy be taught? Eur J Cardiothorac Surg 2006;29:806-9. [Crossref] [PubMed]
  26. Wan IY, Thung KH, Hsin MK, et al. Video-assisted thoracic surgery major lung resection can be safely taught to trainees. Ann Thorac Surg 2008;85:416-9. [Crossref] [PubMed]
  27. Reed MF, Lucia MW, Starnes SL, et al. Thoracoscopic lobectomy: Introduction of a new technique into a thoracic surgery training program. J Thorac Cardiovasc Surg 2008;136:376-81. [Crossref] [PubMed]
  28. Sandri A, Filosso PL, Lausi PL, et al. VATS lobectomy program: The trainee perspective. J Thorac Dis 2016;8:S427-30. [Crossref] [PubMed]
  29. Billè A, Okiror L, Harrison-Phipps K, et al. Does Previous Surgical Training Impact the Learning Curve in Video-Assisted Thoracic Surgery Lobectomy for Trainees? Thorac cardiovasc Surg 2016;64:343-7. [PubMed]
  30. Ra YJ, Ahn HY, Kim MS. Learning Curve of a Young Surgeons Video-assisted Thoracic Surgery Lobectomy during His First Year Experience in Newly Established Institution. Korean J Thorac Cardiovasc Surg 2012;45:166-70. [Crossref] [PubMed]
译者介绍
倪烨钦
浙江大学医学院附属杭州市第一人民医院。医学硕士，辅修英语专业毕业，浙江大学医学院附属杭州市第一人民医院肿瘤外科医生。专精甲状腺肿瘤、乳腺肿瘤及普外手术等。近五年来先后以第一作者在国内外期刊发表4篇学术论文。曾参与杭州G20志愿者，荣获“杰出志愿者”称号；曾在杭州市第一人民医院腔镜技能比赛中荣获二等奖。（更新时间：2021/9/7）

（本译文仅供学术交流，实际内容请以英文原文为准。）

doi: 10.21037/pcm.2019.05.02
Cite this article as: Haidari TA, Konge L, Petersen RH. Training and precision surgery in VATS lobectomy. Precis Cancer Med 2019;2:20.

Article Options

Download Citation

Share