Name: 血管内神经外科模拟器培训 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-05-06T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 8 s
Description: 学习血管内神经外科模拟器培训方法，通过触觉反馈系统在零风险环境中掌握导管操作与血管造影技术。该方案为不同水平学员提供结构化指导，显著提升解剖知识理解及手术技能，有效改善临床培训效果与患者安全。

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作者感谢加州大学圣地亚哥分校（UCSD）所有临床团队每天为神经血管疾病患者护理所做的贡献。

1. 模拟器设置
<ol>
	<li>在进行所有操作之前，按照图1所示组装模拟器并开启电源。完成每次模拟所需模拟设备的完整清单见表1。</li>
	<li>使用连接的笔记本电脑上的软件界面选择患者情景（图1C）。</li>
	<li>从下拉菜单中选择合适的动脉鞘或导引导管&#160;。此步骤无需在模拟过程中实际插入，但将作为股动脉入路点，允许后续导丝和导管进入系统（图1D）。各情景所用鞘管/导管的具体尺寸见下文说明。</li>
	<li>根据具体情景，选择合适的导管、导丝和/或微导管系统，详见下文（图1D）。</li>
	<li>在软件界面上开启A平面（正位）和B平面（侧位）透视功能。使用脚踏板（图1H）启动透视，并使用操纵杆（图1I）调整患者和影像增强器的位置，直至获得正确的正位和侧位图像。</li>
</ol>
2. 第一位患者情景：四支血管血管造影
注意：&#160;本案例描述一名52岁男性，因头部非增强计算机断层扫描（CT）偶然发现左侧颈内动脉末端未破裂动脉瘤。
<ol>
	<li>从下拉菜单中选择5-French股动脉鞘、0.035英寸导丝和4-French诊断导管，作为本模拟中将使用的器械。</li>
	<li>将导丝插入模拟器设备（图1D），直至其在模拟屏幕上显示，提示已建立通路。推进导丝，直至其在降胸主动脉中可见，并继续进入主动脉弓。</li>
	<li>当导丝安全位于主动脉弓内时，固定导丝位置，并沿导丝经模拟股动脉鞘插入诊断导管至主动脉弓。</li>
	<li>撤出导丝，使用透视喷射技术，轻压造影注射器（图1E），模拟造影剂注射，使血管短暂显影，同时将导管推进至目标动脉。</li>
	<li>接下来，创建路图引导&#160;：在踩下透视脚踏板（图1H）的同时，使用造影注射器（图1E）注射造影剂。随后重新插入导丝，选择性插管目标血管，并沿导丝推进导管。为进行后续血管造影，撤出导丝。&#160;右侧和左侧颈内动脉与颈外动脉，以及右侧和左侧椎动脉，均采用此&#160;技术进行插管。</li>
	<li>使用诊断导管和模拟器造影注射器（图1E），在踩下透视脚踏板（图1H）的同时通过注射器注入造影剂，对上述各循环进行血管造影。如有必要，获取动脉瘤的高倍放大图像。在撤出导管前，回顾血管造影图像以确认其充分性。</li>
	<li>获取必要图像后，从模拟鞘管中撤出诊断导管/导丝。本模拟不执行股动脉切口部位的模拟闭合操作。</li>
</ol>
3. 第二位患者情景：颈动脉末端动脉瘤栓塞术
注意：&#160;本场景描述一名52岁男性，已知左侧颈内动脉末端动脉瘤破裂，伴有严重头痛、无局灶性体征，格拉斯哥昏迷评分（Glasgow Coma Scale）为15分。
<ol>
	<li>选择一个&#160;6-French 指引导管、0.035 英寸导丝和 4-French 诊断导管，从下拉菜单中选择。</li>
	<li>将诊断导管沿导丝插入主动脉弓，步骤同2.2–2.3。</li>
	<li>通过股动脉入路，将引导导管沿诊断导管插入（图1D至主动脉弓。</li>
	<li>移除导丝，使用透视脚踏板创建左侧颈总动脉的路径图导引&#160;使用对比剂注射器注入对比剂（图1E）而透视脚踏板（图1H）受到抑制。</li>
	<li>重新插入导丝，并在透视及影像投影监视器上显示的路图叠加影像引导下，选择性地对左侧颈总动脉和颈内动脉进行导管插入图1B) 通过导丝引导，在获得安全通路后，推进诊断导管和引导导管。</li>
	<li>当引导导管位于颈内动脉内时，撤出诊断导管和导丝，通过踩下透视踏板进行左侧颈内动脉脑循环的血管造影成像图1H注射造影剂时（图1E）。</li>
	<li>使用软件界面中的计算功能测量动脉瘤图1C）。需注意，第一个线圈的直径应比平均直径大1 mm&#160;动脉瘤直径，选择合适的弹簧圈。</li>
	<li>从下拉菜单中选择微导管和微导丝。</li>
	<li>插入&#160;经股动脉入路置入微导管和微导丝（图1D），并在步骤3.6中获取的路图引导下，使用微导管系统选择性地进入动脉瘤。</li>
	<li>取出微导丝，通过股动脉通路插入先前选定的弹簧圈（图1D，并缓慢推进至动脉瘤内。</li>
	<li>线圈完全插入后，通过踩下透视脚踏板进行诊断性脑血管造影（图1H在注射器推注造影剂的同时评估载瘤动脉的通畅性及动脉瘤的充盈情况。目标是保持载瘤动脉通畅，并完全栓塞动脉瘤，或对瘤顶或假定破裂点实现充分覆盖，以适当降低破裂风险。</li>
	<li>在软件界面上断开线圈连接（图1C）并移除弹簧圈导丝。如有必要，重复步骤 3.11 和 3.12，使用额外的弹簧圈，直至实现约 30% 的动脉瘤闭塞。</li>
	<li>从模拟鞘管位置移除微导管和导引导管（图1D不进行股动脉切口部位的模拟闭合。</li>
</ol>
4. 第三位患者情景：左侧大脑中动脉取栓术
注意：本案例描述一名64岁女性患者，其美国国立卫生研究院卒中量表（NIHSS）评分为12分，表现为失语和右侧肢体无力，最后一次确认正常状态为4小时前。头部CT显示左侧大脑中动脉（MCA）高密度征，阿尔伯塔卒中项目早期CT评分（ASPECTS）为10分，未见出血。CT血管造影显示左侧M1段完全闭塞。
<ol>
	<li>从下拉菜单中选择&#160;6-French 导引导管、&#160;0.035 in 导丝以及 4-French 诊断导管&#160;。</li>
	<li>将导引导管插入左侧颈内动脉，并按照步骤 3.2–3.6 所述进行左侧颈内动脉脑循环的血管造影操作。</li>
	<li>从下拉菜单中选择微导管/微导丝和取栓支架装置。&#160;</li>
	<li>将微导管和微导丝插入模拟股动脉入路部位（图 1D），并进入左侧颈内动脉。</li>
	<li>在步骤 3.5 所获得的路径图引导下，将微导丝和微导管向前推进至左侧大脑中动脉，并小心通过闭塞区域。此操作过程中可能出现的并发症包括血管穿孔和/或血栓向远端栓塞。</li>
	<li>撤出微导丝，并将取栓支架装置插入模拟股动脉入路部位（图 1D），推进至闭塞段远端的大脑中动脉。随后撤出微导管，使取栓支架留置于闭塞部位。</li>
	<li>在软件界面上开启模拟抽吸（图 1C），并通过回拉微导丝将取栓支架装置撤入导引&#160;导管内。</li>
	<li>从模拟股动脉入路部位（图 1D）撤出取栓支架。</li>
	<li>通过导引导管注入造影剂的同时踩下透视踏板（图 1H）进行血管造影，以确认闭塞已解除。</li>
	<li>从模拟鞘管插入部位撤出导引导管（图 1D）。不进行模拟股动脉切口的闭合操作。</li>
</ol>

<ol><li>See, K. W., Chui, K. H., Chan, W. H., Wong, K. C., Chan, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+for+Endovascular+Simulation+Training%3A+A+Systematic+Review%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Vascular+and+Endovascular+Surgery%22%5BJournal%5D)">Evidence for Endovascular Simulation Training: A Systematic Review.</a> European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 51 (3), 441-451 (2016).</li>
<li>Pannell, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulator-Based+Angiography+and+Endovascular+Neurosurgery+Curriculum%3A+A+Longitudinal+Evaluation+of+Performance+Following+Simulator-Based+Angiography+Training%5BTitle%5D)+AND+%22Cureus%22%5BJournal%5D)">Simulator-Based Angiography and Endovascular Neurosurgery Curriculum: A Longitudinal Evaluation of Performance Following Simulator-Based Angiography Training.</a> Cureus. 8 (8), 756(2016).</li>
<li>Liebig, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metric-Based+Virtual+Reality+Simulation%3A+A+Paradigm+Shift+in+Training+for+Mechanical+Thrombectomy+in+Acute+Stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Metric-Based Virtual Reality Simulation: A Paradigm Shift in Training for Mechanical Thrombectomy in Acute Stroke.</a> Stroke. 49 (7), 239-242 (2018).</li>
<li>Spiotta, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diagnostic+angiography+skill+acquisition+with+a+secondary+curve+catheter%3A+phase+2+of+a+curriculum-based+endovascular+simulation+program%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurointerventional+Surgery%22%5BJournal%5D)">Diagnostic angiography skill acquisition with a secondary curve catheter: phase 2 of a curriculum-based endovascular simulation program.</a> Journal of Neurointerventional Surgery. 7 (10), 777-780 (2015).</li>
<li>Spiotta, A. M., Rasmussen, P. A., Masaryk, T. J., Benzel, E. C., Schlenk, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulated+diagnostic+cerebral+angiography+in+neurosurgical+training%3A+a+pilot+program%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurointerventional+Surgery%22%5BJournal%5D)">Simulated diagnostic cerebral angiography in neurosurgical training: a pilot program.</a> Journal of Neurointerventional Surgery. 5 (4), 376-381 (2013).</li>
<li>Fargen, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experience+with+a+simulator-based+angiography+course+for+neurosurgical+residents%3A+beyond+a+pilot+program%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Experience with a simulator-based angiography course for neurosurgical residents: beyond a pilot program.</a> Neurosurgery. 73, Suppl 1 46-50 (2013).</li>
<li>Fargen, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulator+based+angiography+education+in+neurosurgery%3A+results+of+a+pilot+educational+program%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurointerventional+Surgery%22%5BJournal%5D)">Simulator based angiography education in neurosurgery: results of a pilot educational program.</a> Journal of Neurointerventional Surgery. 4 (6), 438-441 (2012).</li>
<li>Cates, C., Lönn, L., Gallagher, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prospective%2C+randomised+and+blinded+comparison+of+proficiency-based+progression+full-physics+virtual+reality+simulator+training+versus+invasive+vascular+experience+for+learning+carotid+artery+angiography+by+very+experienced+operators%5BTitle%5D)+AND+%22BMJ+Simulation+and+Technology+Enhanced+Learning%22%5BJournal%5D)">Prospective, randomised and blinded comparison of proficiency-based progression full-physics virtual reality simulator training versus invasive vascular experience for learning carotid artery angiography by very experienced operators.</a> BMJ Simulation and Technology Enhanced Learning. 2, 1-5 (2016).</li>
<li>Guo, J., Jin, X., Guo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+the+Operational+Safety+of+a+Vascular+Interventional+Surgical+Robotic+System%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Study of the Operational Safety of a Vascular Interventional Surgical Robotic System.</a> Micromachines. 9 (3), 119(2018).</li>
<li>Tedesco, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation-based+endovascular+skills+assessment%3A+the+future+of+credentialing%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vascular+Surgery%22%5BJournal%5D)">Simulation-based endovascular skills assessment: the future of credentialing.</a> Journal of Vascular Surgery. 47 (5), discussion 1014 1008(2008).</li>
</ol>

AAK 之前已从 Covidien Ltd. 和 Penumbra Inc. 获得竞争性资助，并与 Stryker Neurovascular、Covidien Ltd. 以及 Penumbra Inc. 拥有医师培训方面的咨询协议。JSP 曾担任 Stryker Neurovascular 和 Dart NeuroScience LLC 的医学顾问。AAK 和 JSP 在本研究中无直接经济利益关系。其余作者对本研究中所使用的材料或方法，或本文中所述的研究结果均无相关披露事项。

血管内手术是一个不断发展的领域，为多种疾病提供了微创治疗方案。然而，与血管损伤相关的重大风险带来了独特的教育挑战。随着基于模拟的培训技术的进步，学员现在可以在模拟真实病例的无风险环境中进行练习。因此，基于模拟的血管内培训已被证明能够持续改善各类参与者（如患者、医学生、住院医师和外科医生）的操作时间、透视时间和造影剂用量等绩效指标1,3。常用的模拟培训系统包括 ANGIO Mentor 模拟器（Simbionix Ltd.，以色列机场城）以及 VIST-C 和 VIST G5 模拟器（Mentice AB，瑞典哥德堡）。
通过使用 ANGIO 介入模拟器进行重复性模拟训练，可提升基本血管造影/导管操作技能，同时改善多项操作指标，如总手术时间、透视时间、造影剂使用量、图像质量、减少不安全操作技术以及总体李克特量表（Likert scale）评分2,4<s...

基于模拟的培训是医学培训人员公认的教育工具，在神经血管介入手术等高风险领域尤为有益。目前存在多种采用导管系统的虚拟现实培训设备，例如 ANGIO Mentor 模拟器（Simbionix Ltd.，以色列机场城）和 VIST-C 与 VIST G5 模拟器（Mentice AB，瑞典哥德堡），已有大量数据证实了这些模拟器在提升操作技能方面的培训价值1。尽管这些模拟器具有实用价值，但其使用的分步操作指南仍显不足。
本文介绍了一种使用 ANGIO Mentor 模拟器的详细操作方案，该系统可提升各级学员在常见血管内神经外科手术中的操作能力，包括诊断性脑血管造影、&#160;机械取栓术以及动脉瘤弹簧圈栓塞术2。既往研究表明，各级学员在 ANGIO Mentor 模拟器上完成五次模拟血管造影、五次取栓术和十次动脉瘤弹簧圈栓塞术后，其手术操作时间、透视剂量与造影剂用量以及不良技术事件均显著改善2。
以下分步说明按病例情景划分，可轻松整合到医学生、住院医师或进修医师的学术培训课程中2。但需注意，为了充分发挥该模拟装置的教学潜力，学习者应具备脑动脉解剖、血管造影以及卒中和动脉瘤治疗方面的基础知识。
以下所述的所有操作（即诊断性脑血管造影、颈内动脉末端动脉瘤弹簧圈栓塞术、机械取栓术）均可由单名操作者使用 ANGIO Mentor 模拟器（Simbionix Ltd.）完成（图1）。该培训设备可使不同技能水平的神经外科受训人员在临床前环境中接触血管内介入技术，所采用的三种患者情景基于先前发表的基于模拟器的血管造影培训课程2。为高保真地重现血管内介入技术，该模拟器使用真实的导管和导丝，经由类似股动脉鞘隔膜的入口导入。导丝和导管连接至内部滚轮，以记录旋转和线性移动动作，相关操作图像将显示在监视器上。模拟器操作者还可观察到器械选择和患者生命体征信息。

<table><tbody><tr><td>ANGIO Mentor 模拟器</td><td>Simbionix Ltd., Airport City, Israel</td><td>N/a</td><td>ANGIO Mentor 模拟器的设置包括如图1所示的模拟器主机（A）、用于图像投影（X射线、血管造影）的外部显示器（B）、用于与 Simbionix 软件交互的笔记本电脑（C）、模拟股动脉鞘（包含外层导引导管、内层诊断用微导管及导丝，如D所示）、造影剂注射器（E）、用于球囊充气的注气装置（F）、支架输送装置（G；在本系列患者场景中未使用）、用于透视、路图引导和血管造影采集的脚踏板（H），以及位于模拟器主机上的操作控制面板（I），操作者可通过该面板控制患者体位和影像增强器的位置。</td></tr></tbody></table>

神经介入手术模拟训练

Simulator Training for Endovascular Neurosurgery

基于模拟的培训已成为各医学专科领域的常见实践，尤其适用于在高风险环境中进行复杂技能的学习。在血管内神经外科领域，对无后果且无风险学习环境的需求推动了模拟设备的发展，这些设备对医学培训人员具有重要价值。本方案旨在为在学术环境中使用血管内神经外科模拟器提供指导性规范。该模拟器使培训人员能够获得有关其解剖学知识的真实反馈，以及反映其操作导管系统成功与否的触觉反馈，且不会产生任何负面后果。本文还讨论了该特定方案与其他神经血管内培训方式相比的实用价值。

既往研究表明，在学术环境中，ANGIO Mentor 模拟器可提升不同神经血管介入经验水平的外科受训者在模拟诊断性血管造影、取栓术及破裂动脉瘤弹簧圈栓塞术中的操作技能2。本研究对一名医学生、一名神经外科住院医师、两名诊断性神经放射学专科培训医师以及一名血管内神经外科专科培训医师，在为期30天的过程中完成了上述各项操作的绩效指标评估。受训者在接受120分钟的理论授课并观看每项操作一次后，各自完成了每项操作共10次（即总计30次）。操作评估由一名经验丰富的神经介入主治医师根据总操作时间、透视时间、造影剂用量、技术不安全事件发生频率（例如导丝未充分超选时的推进动作、快速前移或非可视化器械移动、意外血管插管、弹簧圈在动脉瘤外释放以及术中意外破裂次数）、填塞密度、使用弹簧圈数量以及取栓支架尝试通过次数等指标进行。
根据方差分析（ANOVA）和图基诚实显著性差异（HSD）检验，所有参与者在三种手术的特定性能指标上均表现出统计学意义上的显著改善，包括对比剂使用量、透视时间及总手术时间（图2...

复杂且高风险手术的模拟对于医学生培训至关重要。本文介绍了一种在受控学术环境中基于模拟器的血管内神经外科培训方案。该方案包含针对不同水平学员的分步指导，并讨论了此模型的优势与局限性。

基于模拟的培训已在医学各个专科领域成为常规实践，尤其适用于学习在高风险环境下进行的复杂技能……

模拟训练对于学习复杂的高风险技能（如血管内神经外科手术）正变得越来越重要。该血管内神经外科手术模拟器方案可检验受训者的解剖学知识，并在无风险的环境中提供具有触觉反馈的导管系统训练。我们的方案包含针对不同水平受训者的分步指导，内容涵盖教学讲解以及对该模型优势与局限性的讨论。演示该操作的将是神经外科住院医师、前血管内神经外科研究员 Robert Rennert。开始操作前，请先组装模拟器并接通电源。在连接的笔记本电脑上的软件界面中选择患者情景，并从下拉菜单中选择合适的动脉鞘尺寸。根据具体场景选择合适的导管、导丝和/或微系统，并打开A平面和B平面。使用脚踏开关启动透视，并利用操纵杆调整患者和影像增强器的位置，直至获得正确的前后位和侧位影像。对于四血管脑血管造影模拟，请从下拉菜单中选择5 French股动脉鞘、0.035英寸导丝和5 French诊断导管作为本模拟中将使用的器械。将导丝插入模拟器设备，直至模拟屏幕上显示导丝已进入，提示通路已建立。继续推进导丝，直至在降胸主动脉内可见，并延伸至主动脉弓。当导丝安全到达主动脉弓后，固定导丝位置，沿导丝经模拟股动脉鞘管插入诊断导管至主动脉弓。撤出导丝，轻压造影剂注射器活塞，利用透视“puff”技术模拟造影剂注射，在导管推进至目标动脉的过程中短暂显影血管。接着，在踩下路径图透视脚踏开关的同时，使用造影剂注射器注入造影剂以生成路径图引导影像。重新插入导丝，选择性插管目标血管，沿导丝推进导管，依次插管右侧和左侧颈内动脉、颈外动脉以及左侧和右侧椎动脉。当选择性插管至各血管时，使用诊断导管和模拟对比剂注射器对每条血管进行血管造影，必要时获取动脉瘤的高倍放大图像。在拔除导管前，先评估血管造影图像是否充分，然后将诊断导管从模拟鞘管中撤出。对于颈内动脉末端动脉瘤弹簧圈栓塞模拟操作，从下拉菜单中选择6F导引导管、0.035英寸导丝和4F诊断导管。经导丝将诊断导管插入主动脉弓，再通过股动脉入路将导引导管沿诊断导管送至主动脉弓。撤出导丝，并在软件中生成左侧颈总动脉的路径图。踩下透视脚踏开关，使用造影注射器注入造影剂，随后重新插入导丝，以实现对左侧颈总动脉及颈内动脉的选择性插管。当引导导管位于颈内动脉内时，撤出诊断导管，同时踩下透视踏板并注入造影剂，以完成左侧颈内动脉脑循环的血管造影。使用测量功能测量动脉瘤大小，并选择合适的微导管、微导丝及相应尺寸的弹簧圈。通过股动脉通路插入微导管和微导丝，在路图引导下，利用微导管系统选择性地进入动脉瘤内。取出微导丝。通过股动脉通路将先前选定的弹簧圈送入，并缓慢将其推进至动脉瘤内。弹簧圈完全置入后，行脑血管造影检查，评估载瘤动脉的通畅性及动脉瘤的填塞情况。在保持责任动脉通畅的情况下，释放弹簧圈并撤出导丝。根据需要放置额外的弹簧圈，直至实现动脉瘤的完全栓塞或瘤顶得到充分覆盖。完成最终的术后血管造影后，从模拟鞘管插入部位撤出微导管和导引导管。进行左侧大脑中动脉取栓模拟时，从下拉菜单中选择一根6F指引导管、一根0.035英寸的导丝以及一根5F诊断导管。将指引导管插入左侧颈内动脉，并如示范所示对左侧颈内动脉脑循环进行血管造影。从下拉菜单中选择微导管、微导丝和支架取栓装置。将微导管和微导丝插入模拟股动脉通路，并送入左侧颈内动脉。在路图引导下，小心地将微导丝和微导管通过闭塞区域，送入左侧大脑中动脉。撤出微导丝，替换为取栓支架装置，并将该装置向前推进至闭塞部位远端的动脉处。撤出微导管，将取栓支架保留在闭塞部位。在软件中开启导引导管的模拟抽吸，并回撤微导丝，将取栓支架装置拉入导引导管内。从模拟股动脉通路撤出取栓支架，并通过导引导管进行血管造影，以确认闭塞物已被清除。从模拟鞘管位置移除引导导管。在先前一项针对使用该模拟器方案的受训者的研究中，所有参与者在三种手术的特定绩效指标上均表现出具有统计学意义的显著改善，包括造影剂使用量、透视时间以及总手术时间。此外，李克特量表评分也显著提高，其中评分为1表示失败，评分为5表示根据手术技术达到优秀。除了掌握相关的解剖学知识外，成功实施血管内神经外科手术的关键之一是具备精细的触觉感知能力，以避免血管壁穿孔和夹层。尽管该模拟器配备了触觉反馈系统，可将操作并发症与不良技术或过度用力相关联，但在真实环境训练过程中对可接受力度的调节对于安全实施血管内技术至关重要。

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