建立胆石症动物训练模型用于十二指肠镜、胆道镜和腹腔镜技术培训

摘要

本文介绍了一种建立多镜联合动物训练模型的方案，旨在提高青年医生对多镜联合技术的操作熟练度和理解能力。

摘要

胆石症是一种以胆囊和/或胆管内形成结石为特征的疾病。熟练运用十二指肠镜、腹腔镜和胆道镜技术在胆石症的治疗中起着关键作用。为了提高年轻医生对多镜联合技术的应用能力，本研究采用活体猪模型建立了十二指肠镜、胆道镜与腹腔镜的联合训练模型。首先，通过口腔、食管和胃插入十二指肠镜，进入十二指肠以观察十二指肠乳头。随后将镜管插入胆总管，并置入导丝。接着置入穿刺套管（trocar），建立气腹，以便进行腹腔镜胆囊切除术。之后切开并探查胆总管，取出其中的导丝。再使用胆道镜探查胆总管远端及肝内胆管。最后，在十二指肠镜引导下，置入鼻胆管或塑料胆道支架，随后对胆总管进行一期缝合关闭。建立多镜联合的动物模型，可通过实践操作进一步提升年轻医生对多镜联合技术的掌握水平。

引言

胆石症是一种常见的消化系统疾病，其特征是在胆囊和/或胆管内形成结石。成人胆结石的发病率估计为10%至20%^1,2，其中约5%至15%的患者同时伴有胆总管结石或肝内胆管结石。胆总管结石可导致急性胆管炎或胆源性胰腺炎等严重并发症。

胆总管结石（CBDS）通常由胆囊迁移而来，但少数也可直接在胆管内形成。在有症状的胆囊结石患者中，合并胆总管结石的发生率为3%–16%^3,4。根据2021年基于证据的胆石症临床实践指南，对于合并胆囊结石的胆总管结石，推荐采用内镜下胆总管结石取出术联合胆囊切除术，或手术取石联合胆囊切除术^5,6。为了实现微创和快速康复，临床上通常采用内镜逆行胰胆管造影术（ERCP）联合腹腔镜胆囊切除术（LC），或腹腔镜胆总管探查T管胆道切开术（LCBDE）联合LC进行治疗。这些治疗方法需要应用多镜联合技术，例如ERCP技术与腹腔镜技术联合，或腹腔镜技术与胆道镜技术联合。目前这些技术主要作为治疗手段，而操作者经验不足会增加不良事件的风险^7,8。因此，多镜联合技术的培训与教学日益重要⁹。然而，目前尚缺乏可用于多镜联合技术培训与教学的理想模型。

本文介绍了一种利用活体猪模型进行十二指肠镜、胆道镜和腹腔镜联合多镜技术操作的培训方案。通过建立多镜联合动物模型，年轻医生可通过实际操作经验提高对多镜联合技术的熟练程度和理解能力，从而促进其在该领域整体技能的发展与认知水平的提升。

方案

活体猪实验的操作程序遵循国际规定，并已获得动物护理委员会（WebLab020-FY202403）的批准。

1. 模型制备

1. 对小型猪进行12小时禁食处理，并在手术当天早晨停止饮水。
2. 进行气管插管，以5–10 mL/kg/min的流速给予浓度为0.5–2%的异氟烷与氧气1:1混合气体，以诱导全身麻醉。使用薄膜敷料保持猪的眼睛闭合。
   注意：采用躯体运动反应评估麻醉深度。当猪在手术过程中无反应，且心率和呼吸均保持稳定时，视为麻醉深度适宜。
3. 将猪仰卧位固定于手术台上进行实验。
4. 使用心电图监护仪监测心率和血氧饱和度。
5. 用碘伏对腹部皮肤进行消毒，然后覆盖无菌巾。

2. 内镜逆行胰胆管造影术（ERCP）操作步骤（图1）

1. 结合成像系统检查十二指肠镜及其功能，包括抽水、CO₂吸入和吸引能力。
2. 持握十二指肠镜，将其插入口腔，经食管进入胃腔（图1A，B）。
3. 通过幽门（图1C）进入十二指肠，观察十二指肠乳头（图1D）。
   注意：通常通过幽门较为困难且容易滑脱，因为幽门肌肥厚，而十二指肠乳头位置靠近幽门。操作和控制十二指肠镜的人员应经过良好培训。
4. 使用带有胆道导丝的切开刀进行十二指肠乳头插管（图1E）。
5. 用导丝插入胆总管（CBD），并将导丝保留在胆总管内（图1F）。

3. 建立气腹

1. 在脐部上方做10 mm切口，然后使用两把巾钳夹住并提起切口两侧的皮肤。通过切口将气腹针插入腹腔。
   1. 若失败，则逐层切开腹壁至达到腹腔的深度。
2. 通过气腹针（连接二氧化碳气体泵）注入二氧化碳气体，并维持气腹压力为12 mmHg。

4. 穿刺器放置

1. 将观察孔置于靠近脐部的位置，以便全面探查腹腔。
2. 切开皮肤后，在剑突下方约 2 cm 处插入一个 12 mm 穿刺套管。
3. 切开皮肤后，在右侧锁骨中线肋缘下方约 2 cm 处插入一个 5 mm 穿刺套管。
4. 切开皮肤后，在右侧腋前线肋缘下方 2 cm 处插入一个 5 mm 穿刺套管。
   注意：应小心操作，避免损伤可能粘连至腹壁的肠管。

5. LC 操作步骤（图2）

1. 用胃钳将肝叶向后牵开，暴露胆囊。
2. 用另一把钳子夹住胆囊壶腹部，以显露胆囊三角。
3. 仔细分离胆囊管和胆囊动脉，随后结扎并切断（图2B）。
4. 轻柔地将胆囊从肝后分离，直至完全切除（图2A）。

6. 胆总管探查术（图3）

1. 使用胃钳将肝叶向后牵开，暴露胆总管（CBD）的位置。
2. 使用电钩分离胆总管，直至完全游离（图 3A）。
3. 沿纵轴切开胆总管，暴露位于其中的导丝（图 3B）。
4. 使用胆道镜向下探查胆总管下段及十二指肠乳头（图 3C、E），向上探查肝总管及肝内胆管（图 3D、F）。
   注意：若存在残留结石，可进行内镜取石篮取石。根据胆总管的直径，考虑选择一期缝合或放置T管进行最佳处理。

7. 术后处理

1. 缝合腹部切口，并在麻醉下注射 20 mL 氯化钾溶液处死猪。

结果

多镜联合技术的培训方案在一只体重35 kg的雌性家养小型猪上进行。在对猪实施麻醉并进行监测后，对其腹部皮肤进行消毒并覆盖手术巾。将十二指肠镜经口插入，通过食管进入胃腔（图1A、B），再经幽门引导进入十二指肠（图1C），观察到十二指肠乳头（图1D）。使用切开刀和导丝对胆总管进行选择性插管（图1E），随后保持导丝位置固定（图1F）。建立气腹并放置套管针后，实施腹腔镜胆囊切除术（图2）。使用电钩分离胆总管（图3A），并沿纵轴切开，暴露导丝（图3B）。随后使用胆道镜对整个胆总管及肝内胆管进行探查（图3C-F）。在取出器械前，对切口进行一期缝合。最后，在麻醉状态下对猪实施安乐死。

我们对五头猪进行了该操作。最初，我们先在一头猪上实施了该操作，结果取得成功。随后，我们组织了20名受训人员，向他们展示操作流程及相关视频，并利用另外四头猪进行培训。在这20名受训人员中，有4名具有内镜逆行胰胆管造影（ERCP）操作经验的医师在30分钟内成功完成了ERCP操作。相比之下，8名此前缺乏或几乎没有ERCP经验的受训者在最初的30分钟内遇到了困难；然而，其中4人在接受导师指导并经过两到三次尝试后，在后续的30分钟内成功完成了ERCP操作。此外，有4名受训者在30分钟内成功完成了腹腔镜胆囊切除术（LC），另4名受训者在相同时间内完成了腹腔镜胆总管探查术（LCBDE）。因此，共有四组受训人员成功完成了全部操作流程（表1）。

图1：ERCP 操作过程。（A）胃的贲门。（B）胃小弯。（C）幽门。（D）十二指肠乳头。（E）带有胆道导丝的切开刀，用于插入十二指肠乳头。（F）选择性插入胆总管（CBD）后，导丝保留在胆总管内。请点击此处查看该图的放大版本。

图 2：腹腔镜胆囊切除术（LC）的操作步骤。（A）将胆囊从肝脏后方分离。（B）夹闭胆囊管。请点击此处查看该图的放大版本。

图3：LCBDE 手术步骤：（A）分离胆总管。（B）纵向切开胆总管以暴露导丝。（C）使用胆道镜向下探查胆总管下段及十二指肠乳头。（D）使用胆道镜向上探查肝总管及肝内胆管。（E）胆总管下段。（F）肝门部胆管。请点击此处查看该图的放大版本。

描述		受训人员数量	操作
在30分钟内成功完成ERCP操作		4	ERCP
无经验的受训人员在最初30分钟内遇到困难			ERCP
无经验者在最初2-3次尝试中遇到困难，随后30分钟内在导师协助下完成		4	ERCP
无经验者在最初2-3次尝试后，在导师协助下于随后30分钟内成功完成操作		4	ERCP
在30分钟内成功完成LC操作		4	LC
在30分钟内成功完成LCBDE操作		4	LCBDE
受训人员总数		20

表1：培训项目的代表性数据。

讨论

胆石症是一种常见且易复发的疾病，在临床管理中存在诸多挑战。随着技术的进步，微创技术特别是多镜联合技术在胆石症治疗中的应用日益广泛。根据结石的大小和分布情况，结石处理模式可分为以下几类：（1）对于直径小于1 cm的胆总管结石（CBDS），无论是否合并胆囊结石，建议采用保留乳头功能的内镜逆行胰胆管造影术（ERCP），通过缓慢球囊扩张取石，可联合或不联合腹腔镜胆囊切除术（LC）。（2）对于直径大于1 cm的胆总管结石，无论是否合并胆囊结石，建议在保留乳头功能的ERCP下经缓慢球囊扩张后，使用液电碎石或取石篮取石，可联合或不联合LC；也可通过腹腔镜胆总管探查术（LCBDE）取石，可联合或不联合LC。此外，ERCP下置入胆道支架联合LC，以及不放置T管的LCBDE，也是可行的选择。（3）对于肝内胆管结石，治疗方式可根据结石的具体情况和分布，选择腹腔镜肝切除术或经皮经肝胆道镜取石术。对于同时存在胆囊结石和胆总管结石的患者，单独使用腹腔镜或十二指肠镜治疗往往难以达到理想的疗效。多镜联合技术的应用为胆石症的微创治疗带来了革命性变化¹⁰。Lv等¹¹的研究表明，三镜联合治疗胆囊结石合并胆总管结石安全有效，可缩短住院时间并降低治疗成本。显然，熟练掌握十二指肠镜、腹腔镜和胆道镜技术在胆石症治疗中起着至关重要的作用。由于经验不足可能增加不良事件的风险，相关培训与教学的重要性日益凸显。传统上，ERCP技术的培训主要依赖计算机模拟器¹²或ex vivo¹³训练模型，而腹腔镜技能则通过干箱¹⁴或ex vivo箱¹⁵方法进行训练。然而，这些训练模型往往难以有效整合ERCP与腹腔镜技术的优势。因此，亟需一种新型的训练模型，以促进多镜联合技术的综合培训。

我们开发了一种用于联合多镜联合技术培训的活体猪模型。代表性结果表明，该模型具有良好的培训效果（表1）。内镜逆行胰胆管造影术（ERCP）、腹腔镜手术和胆道镜检查等技术均可通过该模型进行有效训练。该模型具有多项独特优势。首先，该模型有助于模拟人体的生理与解剖结构。例如，它可真实模拟消化道生理环境，用于十二指肠镜操控训练，同时提供利用腹腔镜技术进行止血处理和胆道缝合练习的机会¹⁶。该猪模型为初学者医师提供了宝贵的训练环境。其次，该模型支持混合技术的培训。当十二指肠镜操作失败时，可改用胃镜将内镜插入十二指肠。随后，可通过胆囊管置入腹腔镜引导导丝，经胆总管推进至十二指肠乳头并进入十二指肠。在胃镜引导下观察后，可使用活检钳抓取导丝并将其从口腔引出，再换用十二指肠镜将导丝沿预定路径重新导入十二指肠。此外，该模型在培训过程中强调团队协作，要求团队成员之间密切配合，有助于培养年轻医生的团队合作精神，提升沟通能力。最后，该培训模型体现了微创手术的核心特征，即注重减少创伤，旨在增强年轻医生对微创外科理念的理解和技术熟练度。

出于伦理考虑，我们选择活体猪作为培训模型，因其体型和解剖结构与人类高度相似¹⁷。其较大的体型允许使用所有专为人类设计的设备和器械。此外，其解剖特征为年轻医生提供了练习十二指肠镜操作的宝贵机会。在现有的动物模型中，猪是唯一适合进行多镜联合技术培训的模型。在操作过程中未采取任何镇痛措施；因此，该猪虽无反应，但心率和呼吸在整个过程中保持稳定。安乐死是在麻醉状态下通过注射20 mL氯化钾迅速而有效地完成的。

然而，这种猪模型存在若干局限性。首先，相关成本较高。该模型的主要费用来自猪的采购以及必要的设备和仪器，这可能会阻碍其广泛应用。其次，猪只能一次性使用。由于在生理条件下进行了in vivo实验，且胆道系统在操作过程中受到损伤，因此很难将猪用于后续研究。这也进一步增加了实验成本。此外，该猪模型并不能准确模拟胆石症模型。寻找自然发生胆石症的猪存在显著困难；同时，根据动物护理委员会的规定，构建人工胆石症猪模型可能不被允许。尽管如此，由于猪的体型合适，且其生理和解剖结构与人类相似，它仍然是胆石症多镜联合手术培训的理想模型。即使胆管中不存在结石，仍可有效进行胆石症治疗操作的培训。

未来可通过利用来自屠宰场的完整腹腔器官，并结合湿箱内的人工循环系统以模拟生理和解剖条件，从而改进该模型。这种方法预计更具成本效益。随着技术和人工智能¹⁸的进步，有可能利用虚拟现实^19,20或增强现实技术开发多内镜训练人工模拟器。这一发展将从根本上解决当前模型不可重复使用的问题。

多镜联合技术治疗胆石症的模型是一种创新且实用的教学方法。该方法有助于提高青年医生对多镜联合技术的熟练程度和应用能力。此方法为医务人员提供了宝贵的实践机会，以提升其治疗胆石症的技能。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
麻醉机	Mindray	WATO EX-20
胆道镜	OLMPLUS	CHF-V2
十二指肠镜	OLMPLUS	TJF-260V
电钩	OLMPLUS	A6292
心电监护仪	Mindray	iMEC12
电凝系统	OLMPLUS	ESG-400/USG-400
导丝	OLMPLUS	G-240-3527A
腹腔镜胃钳	OLMPLUS	WA64130L
腹腔镜持针器	OLMPLUS	WA64700A
腹腔镜分离钳	OLMPLUS	WA64320A
腹腔镜	OLMPLUS	OTV-S400
括约肌切开刀	OLMPLUS	KD-V431M-0720
穿刺器（5.5 mm，12 mm）	OLMPLUS	5.5-A5809/12-A5859
超声刀及配套设备	OLMPLUS	TB-0520FCS/TD-TB400
Veress 针	OLMPLUS	SD-301
Vicryl Plus 5-0	ETHICON	VCP433H
视频记录系统	OLMPLUS	IMH-20