林口總院醫教電子報
 

第138期106年2月15日發行
執行編輯: 謝明儒醫師

 
醫學教育專欄

  林口長庚紀念醫院為全國最大的外科訓練中心,自十年前購入第一代達文西機器人手臂以來,本院即不斷更新與增購機器人手臂,目前共有兩台新型達文西機器人手臂分別置放於醫學大樓中央開刀房與兒童醫院開刀房,在許多有經驗的資深醫師應用下,已經嘉惠了眾多的病患。

  由於醫療科技不斷推陳出新,許多新科技的醫療方式不斷衝擊著現今的醫療環境,對於此類新醫療技術的學習與教育的研究則顯得十分重要,此次醫學教育中心與本院胸腔外科團隊的研究,對此外科新醫療技術的傳承與學習,提供一個嶄新的思考,我們的醫學教育研究團隊應繼續進行後續之研究,並希望藉以提升年輕外科醫師對於機器人手臂手術的學習成效。

機器人手臂手術與住院醫師之學習歷程

長庚醫學研究中心  研究助理員              陳盈諭小姐

林口長庚醫院      達文西機器人手術中心趙盈凱醫師

林口長庚醫院      專責教學主治醫師       謝明儒醫師

  台灣自2004年引進「達文西機器人手臂手術」以來,截至2015年3月止全台共23家醫院,設置共25套「達文西機器人手臂手術」系統,手數量於2012年開始歷經爆炸性成長,從2004年至2014年,十年間共累積執行10,405例(黃昭淵 & 蔣智宏, 2016)。不同於傳統的開腹手術及腹腔鏡手術,「達文西機器人手臂手術」有遠端手術控制及提供立體視覺之特性(Kaul, Shah, & Menon, 2006,比起傳統內視鏡手術更能提供多維角度的手術範圍與靈敏精確度,但是另外也有作者報告機器人手臂手術所需要的訓練時間較長,及較陡的學習曲線(BenMessaoud, Kharrazi, & MacDorman, 2011),因此「達文西機器人手臂手術」之訓練與學習議題在近年來逐漸受到重視。

   本次研究目的在於探究影響本院年輕外科醫師對於「達文西機器人手臂手術」學習成效之因素,先前的機器人手臂手術學習研究中,受訪者在經過練習之後,相較於未練習者或練習前,在機器人手臂的操作上,皆有較佳表現(Stegemann et al., 2013)。另外,亦有文獻指出內視鏡手術之經驗,能夠移轉到機器人手臂手術上,特別是操作上困難的動作,如:體內縫合(Panait, Shetty, Shewokis, & Sanchez, 2014)。而受訪者的電玩經驗是否影響其機器人手臂手術的操作上,部份的研究指出,特定的電玩遊戲所需要的操作技巧,能夠增加受訪者的精細動作控制、手眼協調、視覺空間表現,以及時間反應之能力。但是,也有其他研究指出,電玩者與非電玩者在機器人手臂手術的測驗表現上,並無明顯差異(Kato, 2010)。另有文獻指出,電玩遊戲所發展出的「嚴肅型遊戲」仍在醫學教育上扮演重要腳色。「嚴肅型遊戲」可運用於手術模擬,進而增加學習成效及動機,並且提升教學品質(吳寂禎 & 蔡淳娟, 2016)。
    使用者是否認為機器人手臂手術有用處、是否易於使用,以及對於機器人手臂手術的看法,影響使用者的使用意願。研究中也發現,相較未使用機器人手臂手術的醫師,使用機器人手臂手術的醫師,對於新科技抱持著較為開放,並且更享受學習新技術的樂趣(BenMessaoud et al., 2011)。

    「達文西機器人手臂手術」之模擬手術學習可分為三類,分別為結構化非動物性實物模擬(Structured Inanimate Tasks)、虛擬實境模擬(Virtual Reality Exercises on Simulator),以及動物器官模擬(In Vivo Animal Tasks),研究指出這三類模擬學習的表現皆有高度相關性(Hung et al., 2013)。考量時間與場地,本次研究採用工作坊方式,舉辦虛擬實境模擬競賽,並且透過問卷詢問受訪者,對於機器人手臂手術的學習經驗與對於此新技術的看法,用以衡量機器人手臂手術學習成效。此次工作坊競賽參與對象包含,一般科醫師、住院醫師以及主治醫師(如表1)。  

1.受訪者背景資料之次數分配表

背景

類別

人數

有效百分比(%)

級別

主治醫師

14

21.88

住院醫師

47

73.44

一般科醫師

3

4.69

科別

大腸直腸外科

10

15.63

心胸外科

5

7.81

耳鼻喉科

15

23.44

一般外科

13

20.31

神經外科

1

1.56

婦產科

7

10.94

泌尿科

5

7.81

一般科

8

12.50

    工作坊模擬競賽包含三項任務,分別為:積木堆疊、球體位移與放置,及縫合組織之運針動作。第一項任務衡量受訪者對於機械手臂的基本操作,包含機器人機械手臂的定位,轉換機械手臂與鏡頭控制時的離合器使用。此項任務的重要性在於,實際使用機器人機械手臂手術時,機械手臂並無觸覺反饋,並且離合器操作為新的所需技能(Stegemann et al., 2013)。第二項任務衡量,受訪者操作機器人手臂手術系統時的手眼協調、深度感知,和鏡頭的使用。不同於傳統內視鏡手術,機器人手臂手術必須控制鏡頭,因此鏡頭的操作也是必要技能(Stegemann et al., 2013)。第三項任務縫合針使用,包含如何安全的使用機械手臂的縫針操作、使用機械手臂進行縫合。前兩項任務屬於人機互動(Human Machine Interface);而最後一項任務為進階任務,唯主治醫師參加。每項任務完成後,皆由模擬器顯示成績,用以評價任務完程度。

  本次問卷針對工作坊參與者發放,共發出64份問卷,回收64份,總計有效問卷64份。問卷經統計軟體SPSS分析,分析方法採用敘述統計、獨立樣本T檢定,及單因子變異數分析,用以分析模擬練習、過往的電玩經驗,以及受訪者對於機器人手臂手術的看法,對於學習成效的影響。

    參與機器人手臂手術工作坊之受訪者中,高達72.7%之受訪者表示,此次的參與動機在於,個人對於機器人手臂手術有興趣,另外有19.7%表示,對於往後行醫有幫助。訪問其學習機器人手臂手術成功的主要因素為何,有38.1%表示為,有足夠的模擬機器及學習機會,17.1%有空閒的時間來練習,另有17.1%認為,個人天分為主因,15.2%則認為是學習動機,而11.4%則認為是科內的發展與業績壓力。對於機器人手臂手術是否成為科內手術的主流之看法上,42.2%表示會成為主流,但短期之內較無機會,29.7%認為器人手臂手術在短期內會成為主流,另外有25%表示可能會,僅3.1%認為可能不會。

   問卷結果顯示如下表2,參加工作坊前半年曾進行機器人手臂手術模擬練習者,在模擬競賽上有較佳表現(p=0.036)。但練習的次數或練習的時間長短,並未在競賽結果上表現出顯著差異。在參加工作坊之前,是否進行內視鏡手術模擬練習,亦沒有在競賽結果上無顯著差異(p=0.649)。

2.學習經驗對「機器人手臂手術模擬競賽」之成績的獨立樣本T

層面

人數

平均值

標準差

T

半年內曾為加機器人手臂手術模擬練習

51

53.45

10.80

2.148*

13

45.72

14.38

曾擔任機器人手臂手術的助手

36

55.15

9.62

2.500*

28

47.67

13.36

半年內曾為加內視鏡手術模擬練習

25

52.73

11.91

0.457

39

51.33

12.03

電玩經驗

43

52.90

12.21

0.986

21

49.78

11.25

玩過操作技巧高的遊戲類別

15

51.87

12.19

-0.278

30

50.82

11.73

*p<.05,即於統計上有顯著差異

  在受訪者個人過往的電玩經驗上分析如表3,共有(71.9%)有此經驗,其中(69.6%)已經停止電玩遊戲之練習。無論先前是否有過電玩經驗,於模擬競賽中的表現並無明顯差異(p=0.328)。遊戲的操作技巧上,即便先前有練習過操作技巧較高、動作控制細緻的遊戲類別,如:動作、動作角色扮演、射擊、運動、賽車及格鬥,在機器人手臂手術工作坊的競賽表現上,與沒有玩過這些類別的受訪者相比,並無明顯差異(p=0.782)。以練習電玩遊戲的頻率而言,無論是每週一次或者每週數次乃至於每天一次,這些遊玩頻率對於模擬競賽結果而言也無明顯差異(F(5,40)=0.245,p=0.645)。

3.電玩頻率對「機器人手臂手術工作坊模擬競賽」成績單因子變異數分析

電玩頻率

人數

平均數

標準差

F

 

每兩週一次

22

52.16

11.60

0.245

 

每週一次

6

50.14

10.93

 

每週兩次

8

54.88

11.85

 

每週三次

2

59.75

20.86

 

每天一次

6

51.75

16.23

 

大於每天一次

2

52.50

0.71

 

 

*p<.05,即於統計上有顯著差異

 

   本次研究結果顯示,參與工作坊之前,是否有進行機器人手臂手術之練習,或是曾經擔任機器人手臂手術之助手,對於模擬競賽之結果造成差異。除此之外,其他的因素,諸如是否曾進行內視鏡模擬手術練習、個人過去的電玩經驗,或是對於機器人手臂手術是否有積極看法等,並未造成競賽結果之差異。

   對於內視鏡手術之經驗,能否移轉到機器人手臂手術上,由於本次的問卷僅就是否在參加工作坊之前進行練習,並無詢問受訪者練習的項目,且本次工作坊的競賽中,僅主治醫師參加第三項,縫針使用的競賽。所以,就內視鏡手術之經驗,是否能過轉移到機器人手臂手術上,可再就內視鏡手術的練習項目進行更深入的探究。

    Rosser 等人(2007)針對個人先前的電玩經驗,以及模擬腹腔鏡手術之成績所進行的研究發現,雖然先前有過電玩經驗的受訪者,完成模擬手術任務的時間,皆較無電玩經驗者短,但如果電玩練習時間小於每週3小時,無論是否有過電玩練習經驗,對於模擬手術的表現皆無顯著影響。

   根據本次的問卷結果,僅6位(9.4%)受訪者曾有過電玩練習時間大於每週3小時,但其中的3位已經停止電玩練習。比較這六位受訪者習慣使用的電玩遊戲發現,並無受訪者有過需高度精細控制、手眼協調、視覺空間表現,以及時間反應之能力的電玩經驗。此外,多數的受訪者在成為住院醫師之後,漸無時間於電玩練習上,因此電玩練習經驗對於此次受訪者的機器人機械手臂手術模擬競賽並無顯著影響。

   即使此次的研究並未發現,受訪者的個人過往的電玩經驗,與機器人手臂模擬手術有顯著關連,但由參加工作坊之前,是否有過模擬練習,由於此一模擬練習亦屬於「嚴肅型遊戲」,故類似的模擬練習是學習機器人手臂手術上重要的一環。另外本次研究詢問受訪者對於機器人手臂手術工作坊的參加動機,多數的受訪者表示對於此項新技術有興趣。而詢問機器人手臂手術是否成為科內手術主流時,多數受訪者持正面意見。本次的研究僅針對參加工作坊之前的練習經驗進行詢問,由於機器人手臂手術的訓練期間與學習曲線長,倘若能針對受訪者做之後的學習追蹤,或能更清楚地發現學習動機與學習成果之間的關連。

   本次的研究發現,機器人手臂手術的學習成效,受到是否進行機器人手臂手術模擬練習,或是曾經擔任過機器人手臂手術之助理有明顯影響。至於個人過去的電玩經驗,本次的受訪者在成為住院醫師之後,逐漸停止電玩練習,所以電玩經驗對於本次的競賽成果無明顯影響。

 參考文獻

1.BenMessaoud, C., Kharrazi, H., & MacDorman, K. F. (2011). Facilitators and Barriers to Adopting Robotic-Assisted Surgery: Contextualizing the Unified Theory of Acceptance and Use of Technology. PLoS ONE, 6(1), e16395. doi:10.1371/journal.pone.0016395

2.Hung, A. J., Jayaratna, I. S., Teruya, K., Desai, M. M., Gill, I. S., & Goh, A. C. (2013). Comparative assessment of three standardized robotic surgery training methods. BJU International, 112(6), 864-871. doi:10.1111/bju.12045

3.Kato, P. M. (2010). Video games in health care: Closing the gap. Review of General Psychology, 14(2), 113-121. doi:10.1037/a0019441

4.Kaul, S., Shah, N. L., & Menon, M. (2006). Learning curve using robotic surgery. Current Urology Reports, 7(2), 125-129. doi:10.1007/s11934-006-0071-4

5.Panait, L., Shetty, S., Shewokis, P. A., & Sanchez, J. A. (2014). Do laparoscopic skills transfer to robotic surgery? Journal of Surgical Research, 187(1), 53-58. doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.jss.2013.10.014

6.Stegemann, A. P., Ahmed, K., Syed, J. R., Rehman, S., Ghani, K., Autorino, R.,  Guru, K. A. (2013). Fundamental Skills of Robotic Surgery: A Multi-institutional Randomized Controlled Trial for Validation of a Simulation-based Curriculum. Urology, 81(4), 767-774. doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.urology.2012.12.033

7.吳寂禎, & 蔡淳娟. (2016). 「嚴肅型遊戲」與醫療人員教育. [Serious Games and Health Personnel Education]. 台灣擬真醫學教育期刊, 3(1), 40-44. doi:10.6582/JTSSH.2016.3(1).06

8.黃昭淵, & 蔣智宏. (2016). 我的醫生不是人醫療與人工智慧的結晶-台大醫院『達文西機器手臂手術』簡介.20160920日,取自https://www.tmua.org.tw/ptEdu-daVinciSurgery.html

◎宣導事項
 *全院性演講

   ●時 間:2017/03/03(星期五)上午 07 : 30 至 08 : 30  
   ●地 點:第一會議廳(復健大樓1樓)
   ●主講人:趙盈凱 、鄒永寬 、陳煥武 、白冰清 、劉豐源、 彭夢婷和葉琦如 醫師
   ●主持人:薛純醫師
   ●講 題:臨床病理討論會(實習醫學生)
 *全院性演講

   ●時 間:2017/03/03(星期五)上午 07 : 30 至 08 : 30  
   ●地 點:第一會議廳(復健大樓1樓)
   ●主講人:林萍章醫師 、 張宏旭醫師、盧俊瑋醫師
   ●主持人:林萍章醫師
   ●講 題:醫學倫理法律病例討論會