文摘
脑血管疾病是世界上最普遍的疾病之一,它的结构很大程度上决定发病率和死亡率。微血管吻合技术是重要的血管再生手术头臂动脉和颈动脉和复杂的脑动脉瘤,甚至在脑部肿瘤的切除,阻碍主要脑动脉。培训在微血管手术变得更加困难的用更少的情况下暴露和使用血管内技术的增长。在本文,我们将简要讨论微血管手术的历史,审查当前文献仿真模型强调他们的优点和缺点,和描述的观点和意见微血管的未来在神经外科训练。在“干”显微外科培训,各种模型创建的人工材料,模拟生物组织。下一阶段的训练更有经验的外科医生是与无生命的组织模型。微血管训练使用动态模型被认为是最相关的由于存在血液流动。培训实验室动物的脸和建设性的有效性指标高。未来的发展方向之一,在显微外科技术的发展是机器人系统的使用。机器人系统可能在教学中发挥作用microsurgeons的后代。 Modern technologies allow access to highly accurate learning environments that are extremely similar to real environment. Additionally, assessment of microsurgical skills should become a fundamental part of the current evaluation of competence within a microneurosurgical training program. Such an assessment tool could be utilized to ensure a constant level of surgical competence within the recertification process. It is important that this evaluation be based on validated models.
1。介绍
脑血管疾病是世界上最普遍的疾病之一,它的结构很大程度上决定发病率和死亡率。大脑血管病理包括神经病学与神经外科的重要组成部分。今天,已取得显著进展领域的预防中风的血管再生由于显微外科新技术的引入到临床实践,有助于提高治疗的安全性。结果表明,大脑血管再生利用颅外的颅内绕过可能导致神经症状改善和客观地区脑血流量增加选择性群患者慢性脑血管缺血症状(1]。但与此同时,一些随机对照试验并没有表现出外科血管再生的好处相比,最好的医疗预防中风(2]。旁路技术仍有价值的复杂的脑动脉瘤的外科治疗,减少临时和恒定脑缺血的风险由于血流量的改变。
微血管吻合技术是重要的血管再生手术头臂动脉和颈动脉,复杂的脑动脉瘤,即使在切除脑瘤的阻碍主要脑动脉。成功的表现如此复杂的过程需要先进的神经外科培训项目的要求。此类培训应包括实践吻合手术伤口的深度在条件有限的血管流动和有限的时间。
由于其复杂性,microanastomosis技术不能获得通过观察更有经验的外科医生。培训在显微外科需要相当多的时间和资源。外科医生发展显微外科技能培训课程期间或在当地医院实验室通过练习各种仿真模型,使用合成和生物材料(3]。分析神经外科训练的居民透露的不满日益增多,培训质量百分之四十的年轻外科医生认为显微外科培训不足(4]。在这方面,神经外科培训项目可能受益于增加关注实际显微外科培训。
在本文,我们将简要讨论微血管手术的历史,审查当前文献的仿真模型强调他们的优点和缺点,和描述的观点和意见微血管的未来在神经外科训练。
2。Microanastomosis技术发展的历史
不能想象没有现代手术血管缝合。在血管外科干预的历史至少可以追溯到古代印度文明,希腊和罗马(24]。指令和经验进行结扎手术局部逮捕出血可以追溯到从克理索到盖伦,Oribasius, Rhases,阿维森纳,阿威罗伊,Cauliac的家伙,Lanfrancus,安布罗斯削减。古代和中世纪的熟练的外科医生或训练有素的医务人员旅行与军队经常出血血管周围放置了绷带。他们知道如何使用止血带,动脉夹,绑扎阻止血液流动。这是常识在古老的静脉和动脉把血液的外科医生;很明显这些武器对付可怕的伤害如剑,刀和矛造成灾难性的外围受伤士兵和角斗士。罗马医生努力保持尽可能多的士兵功能和有许多精致的工具来处理出血血管。钩子、探测器和其它细长的金属工具允许高效的小块的组织和有效的操纵。这些工具主要用于解剖和血管识别和隔离。
第一个记录在案的船复苏哈洛威尔在1759年进行的手术,病人缝合的侧墙的损伤肱动脉(25]。1877年俄罗斯医生艾克第一次执行之间的吻合“并列”两个容器:门户和下腔静脉26]。1889年Jassinowski使用薄结节缝合当缝纫一个损坏的船在一个人,这表明血管缝合不应该穿透血管的内膜(27]。然而,最重要的技术突破发生在1902年,当卡雷尔报道(28交织的三角测量技术在某种程度上,他的船于1912年被授予诺贝尔奖。正是这种吻合技术开发的想到,今天仍然被使用着。第二年,效果报道肢体再植成功在一只狗29日]。这些先驱者的工作为微血管手术的后续发展奠定了基础。
介绍临床实践的抗凝血剂是血管外科手术的关键事件之一。肝素是由麦克莱恩在1916年发现的第一个成功的临床试验发表在1930年代(30.,31日]。控制凝血能力发展的一个重要步骤微血管手术。
最后创新促使微血管的开始手术操作显微镜的引入到临床实践。1954年,在瑞典,Nylean尝试耳朵的兔子开窗法在显微镜下迷宫瘘增加10 - 15放大(32]。1922年,他的上司Holmgren发明了世界上第一个双目显微镜和介绍它的使用在耳科33]。
1963年,美国神经外科医生Kurze显微镜引入神经外科实践消除第七神经的神经瘤(33,34]。然后,1960年,雅各布森和苏亚雷斯第一次描述了技术进行血管microanastomoses使用操作显微镜,这标志着微血管的开始手术(35]。
1962年雅各布森一起多纳吉报道第一个从大脑中动脉动脉内膜切除术,使用显微外科重建[36]。1965年Potts执行之间的吻合颞浅动脉和大脑前动脉,用人造假肢分流(37]。血管再生手术的广泛发展的时代开始于10月30日,1967年。经过一年的训练多纳吉显微外科实验室,显微首次演出的叠加extra-intracranial (EC-IC) microanastomosis颞浅动脉与大脑皮层的大脑中动脉分支阻塞患者颈内动脉(38]。
自1970年代以来,重建血管手术已经开始vertebrobasilar盆地。Sundt执行EC-IC绕过枕动脉和大脑后动脉之间脑循环障碍患者(39]。血管手术导致了发展的进一步发展intra-intracranial (IC-IC) microanastomosis技术。1979年米勒等人进行了一次microanastomosis脑膜中动脉和大脑皮层的大脑中动脉分支在一个61岁的病人旁矢状面的脑膜瘤(40]。这种技术已经发达的1990年代初以来,已经发现在重建中的应用干预治疗复杂的脑动脉瘤。
3所示。定义的概述
有效性是一词借用文献知识的评估和认证的问题。的上下文中使用仿真与传统的不同。在知识的背景下评估,在最简单的形式,有效反映了充足的方法测量的结果。对模拟,有效性是教高级认知的能力,情感,和精神运动技能一样预计现实主义实现的程度。
评估仿真模型,几种类型的有效性是有区别的(3]。“有效性”是用来确定形势的现实主义和展示了实验模型反映了实际操作;“内容效度”是评估适当的模拟,该模型在多大程度上预测一个特定的技能,而不是其他方面,例如,解剖知识;“建构效度”决定成功的通过模型与实际操作技能,从而区分初学者和专家;“预测效度”确定获得的技能模拟器训练过程中反映了技术水平在现实操作戏剧和转化为临床实践(41]。
4所示。仿真模型的Microanastomosis“干燥”培训
在各种模型用于microanastomosis技能的培训(表1),干燥模型是最简单的。
在“干”显微外科培训,仿真模型模拟生物组织创建的各种材料。对外科医生开始这样的模型是有用的,因为它们是经济可行的,不需要复杂的技术设备与一个伦理委员会或协调。缺点包括低的脸和内容效度。因此,这种模型只适合练习显微镜的基本技能,培训与随后的生活过渡到模型外科医生开始,和维护的技巧更有经验的外科医生(42]。
在初始阶段的微血管训练,硅胶管,使叠加的基本原理的解释不同类型的吻合(43]。它们可用卡片的形式使用一组管的不同的直径:2.0毫米、1.0毫米、0.7毫米。除了硅胶,管也可以由聚氨酯(5),一层薄薄的橡胶(44),或根据聚乙烯醇水凝胶(45]。microanastomosis的一个简单的模型也可以由传统的外科手套(6]。这个模型是由两个纵向切口的手套,手套的网站然后由节点缝缝制。手套橡胶适用于测试的获得管吻合技术。
这样的模型可以有潜在的建构效度高。然而,他们面对的观点缺乏有效性较低相似性与生活组织自弹性管不对应的属性生活器皿。因此,他们不能完全取代“湿”的培训。用硅胶管,最好训练反压技术,在不同方向缝合和打结。
交织在一个很深的开发技能领域,先进的合成模式可以使用人工颅骨和脑,允许使用大脑的牵引器(46]。建模的动脉和脑结构的地形位置进行计算机断层扫描数据和可能产生一个特定的病人。这种模式非常适合锐化处理的技能microinstruments在深外科领域,用手牵手技术休息对颅结构,和锻炼缝合血管位于与变量的深度(47]。
5。组织“湿”训练的仿真模型
下一阶段的训练更有经验的外科医生是生物组织与无生命的模型。类似于人工模型、非生物的生物模型不需要复杂的技术设备,配合道德委员会(人体组织除外),以及实验室的可用性和成本相对较低。他们有一个潜在的脸和构造的有效性高,因为它们提供处理生物组织的经验。这种模式的主要缺点是缺乏生活功能组织和血液流动。
最简单的组织模式是使用鸡血管从机翼(48]。一些作者报道,使用鸡翅动脉生活模型的使用减少了80 - 100% (49]。的平均大小皮质大脑中动脉的分支是1毫米(范围0.6 - -1.4毫米),这对应于径向的大小动脉的鸡翅50]。更有效的替代鸡船只可以使用火鸡翅膀(7]。比较研究显示的优越性土耳其船只的大血管和降低了变异性(51]。在大腿等血管存在,但这些需要解剖等部分鸡或火鸡更贵,因为他们更喜欢食品级产品。鸡和火鸡翅膀很少喜欢消费,因此更少的成本获得。容器的顶部翼很容易识别和切割,和许多的翅膀可以存储在冰箱里解冻和使用的学生当方便练习。
微血管吻合的技术也可以复制使用人类或牛胎盘(9]。人类胎盘吻合模型包括胎儿胎盘表面的清洁,其次,隔离或三阶的动脉分支2 - 3毫米直径,长度超过30毫米。这个分支然后解剖免费,削减远侧地,走向附近的动脉分支执行end-to-side吻合术1 - 2毫米。人类胎盘动脉和牛胎盘血管很方便,在解剖学上相关材料,外科训练是一个有用的模型。牛胎盘血管有一些结构上的差异相比,人类的胎盘,但他们可以很容易地,不断获得当地的奶牛场。人类和牛胎盘都是广阔的,允许一些学生工作在不同尺寸的船只。他们可以存储在生理盐水unperfused冰箱至少一周。这些模型有很高的脸、内容和建设性的有效性。尸体的船只也被描述模型(11]。人类尸体模型的优点是实践的可能性有关人类各种尺寸和直径的船只。然而,这种优势有感染的风险和需要合适的采集和处理尸体的物质基础。
所有的上述模型可以通过创建扩展人工灌注使用一个封闭的系统,模拟循环,使用硅胶管静脉输液(52]。标准的输液泵可以连接到系统模拟动脉压力和脉动可以模拟这些泵。系统充满生理盐水,可以有色实现相似之处的血。染料的一个缺点是血管壁的频繁的染色。血液灌注最准确地模拟生活模型由于粘度和流动性的生活模型的对应关系,但可能是不切实际的(53]。
灌注尸体的大脑是一个艰苦的模型设置但最接近真正的手术环境54]。的蛛网状的水池,血管解剖,microanastomosis可以执行非常实际的模型虽然该船的实际“感觉”通常是改变(即。,加筋)灌流液的影响。
6。“湿”培训使用动态模型
微血管训练使用动态模型可以被认为是一个训练的最佳基质的微血管吻合的存在自然血液流动。尽管巨大的各种模型设计来取代使用动物训练,生活模型仍然是全世界显微外科课程不可或缺的一部分。
训练进行实验动物的脸和建设性的有效性指标高(8]。使用动物血管使可行的彩排的主要阶段大脑血管重建手术,直接microanastomosis [55]。自然的存在血流,血栓形成的可能性,相对相似的生活动物组织人类让学员练习技术的可行性和现实主义。
一个纯种老鼠是最常用的实验动物在微血管实验室(图1)。
微血管缝合可以练习在多个大型动物血管包括股、髂,颈动脉和静脉,主动脉和下腔静脉。可以执行多种类型的吻合在大鼠血管包括端到端,end-to-side,左右吻合和各种动脉循环(8]。静脉(56)、动脉和人造血管移植(57)也可以用来练习生活的动物。
性能吻合的深层承压外科领域可以模拟一个塑料扶手上面放置的操作区域。这给了一个开放的领域宽3厘米和3厘米深。动脉和静脉的吻合然后进行通过这个开口8]。
船只的老鼠也适合亚毫米波microanastomoses,像在远端股骨神经血管束容器直径0.5 - 0.8毫米(58]。这样的小直径血管可以用于儿童烟雾病的治疗。然而,否则,亚毫米波在神经外科血管很少网状。
组织工作与生活提供了巨大的商机的技能培训和评估外科医生。最严重的并发症之一EC-IC旁路操作的脑缺血与血管血栓形成有关。血栓形成的频率已经报道在专门的中心(低至1.7%59]。血栓形成的存在不能被估计在无生命的模型;因此实验室动物模型给机会识别和分析错误产生的原因和发展的方法来防止其进一步发生。
与动物工作的另一个优点是能够充分评估手术期间对周围组织的损害。在训练与无生命的模型,最小的伤害,外科医生对周围组织并不总是显而易见的。生活模型可以揭示这种缺陷和为操作员提供有价值的反馈。同时,时间是一个重要的限制条件当工作在实验动物麻醉状态。
然而,当使用实验动物,有额外的要求配备实验室,协调物流与采购和处理动物和培训,获得伦理委员会批准,确保足够的药物控制,手术期间和照顾动物。的购买和维护实验动物施加严重的材料成本的组织微血管培训实验室。为了减少经济损失,使用各种方法:减少使用动物的初始阶段,代之以合成或利用低温贮藏的组织模型动物血管离开训练后更有经验的学员(60]。学员与活体动物应当要求练习尽可能多的合适的船只,不仅在颈动脉,还在各种体内动脉和静脉如前所述,甚至包括输精管。
尽管经济困难,他们的组织、显微外科课程使用动态模型有很多优势。他们提供一个优秀的衬底来提高手术技巧和临床操作提供高精度的模拟。生活模型的使用在高级课程培训计划内microsurgeons是一个很好的仿真模型对复杂程序显微外科重建。活鼠是一种最普遍的模型世界各地的显微外科的课程,显微手术和50年后首次开发,开发显微外科的实验室老鼠模型仍然是有效的技巧。
7所示。新视野号Microanastomosis进化的仿真模型
显微外科培训一直在建模环境中进行的,和使用实验室老鼠教学模式成为标准,尽管没有客观证据优于其它模型。体外模拟环境正变得越来越有吸引力的基础上,研究表明减少经济成本和限制使用动物。体外实验,掌握显微外科技能培训提供了一种经济有效的手段,在这种环境下,为特定的练习可以建立学习曲线(61年]。现代显微外科培训通常是基于理论的收购和开发技能。结果,验证和建模越来越显微外科仿真的重要组成部分。
当我们继续朝着标准化显微外科的仿真模型,需要选择可靠的评估工具,充分评估显微外科的能力(表2)。
要求客观的方法来评估显微外科技术的发展导致几个全球等级量表。这些尺度显微手术的过程分割成相关的组件,这些发现有助于任务的整体有效性的成就(62年]。录像允许一个评估技能在一个被控制的环境中(63年),随着技术的发展,各种方法来评估能力变得可用,如手运动分析。例如,外科医生的帝国理工学院捕获设备使用运动传感器相连的手来评估手部运动和完成任务的时间64年]。结果表明,该设备应用评估学员microsurgeons [65年]。
未来的发展方向之一,在显微外科技术的发展是机器人系统的使用。执行操作使用这些设备有几个优点。例如,手颤抖的存在与机器人在手术过程中完全消除,这是很重要的,在高放大倍数下工作(66年]。此外,可以增加操作的精度水平,超越人类自由能力(67年]。这些优势提供了在显微外科操作使用机器人的巨大希望。然而,机器人系统的主要限制电流的增加操作所花费的时间比标准技术24 - 60% (67年,68年]。机器人系统连接到手臂或手可能会限制的正常运动,从而显著放缓的过程。当使用宙斯®机器人手术系统,增加时间来完成吻合也与大尺寸的针座安装在这个设备68年]。
使用机器人系统教授显微外科技能可能扮演一个角色在教育microsurgeons的后代。优势包括熟悉远程机器人操纵的方法工具的早期阶段的训练。使用机器人系统,目的是缩小差距的质量和速度之间的吻合经验丰富的外科医生,在显微外科专家并不拥有特殊技能(67年]。然而,这一事实吻合完成时间还短与传统方法相比,一个机器人(68年]表明大量的需要改进机器人在其使用显微外科手术实践或训练可以批准。整合各种微血管吻合的设备如精确(3 m、圣保罗、锰)端到端吻合术和伊莱(伊莱bv,荷兰乌得勒支)end-to-side吻合将导致减少吻合时间,可以推进。
在显微外科手术过程中,运营商是视觉沉浸在最重要的环境彻底用显微镜目镜;因此这种类型的手术是非常适合开发虚拟现实仿真技术(69年]。斯坦福大学已经开发出一种系统,包括一个图形工作站连接到一个立体显示。真正的显微外科器械,运动传感器相连,是用作输入设备。可追踪的工具允许用户执行microanastomoses,系统评估的有效性目标变量的外科医生基于一组(70年]。在这一领域的进一步研究是必要的评估虚拟现实手术教育的作用,特别是对于手工技能发展。然而,飞速发展的三维可视化和触觉反馈传感器,有高可能性,这种模拟器将会扮演越来越重要的角色在外科学习microanastomosis技术。
8。结论
在本文中,我们回顾了几个模型血管显微外科的学习和培训。虽然很少有这些模型的验证,这种手术教育成为一个越来越重要的组成部分。此外,评估显微外科技术正成为当前的一个重要组成部分评估实习生的能力培训。在更高级的水平,可以利用仿真模型来评估水平的外科医生在换发新证过程的能力。重要的是,这样的评估是基于模型进行验证。
现代科技为我们提供高度精确和极其逼真的学习环境。显微外科,在过去的几十年中,在材料领域取得了显著进展,技术,重建方法的范围。然而,尚未努力建立适当的工具和模型训练和评估能力。信度和效度的证据之前必须获得的模型可以包括在培训和认证程序。理想的模型应该是一个可以把高度相关的和有意义的,有高建设性和预测效度,经济高效。实施验证实际的训练模型和现代客观评估工具将进一步推进显微外科培训。
的利益冲突
关于这篇论文没有利益冲突。