基于DSS 系統的外科手術實驗教學平臺建設與實踐

陳競萌，余 丹，劉延麗，薛茂強

（廈門大學 醫學院 臨床技能中心，福建 廈門 361102）

外科手術學是外科學的重要組成部分，是基礎課程向臨床課程過渡的橋梁，是臨床外科的基礎[1]。由于醫學學科的特殊性以及倫理要求，醫學生無法直接在患者身上進行手術練習[2]，使得外科手術學成為學生最難掌握的實驗課程之一。為解決此問題，很多醫學院校引入實驗動物開展外科手術實驗教學。這類手術涉及無菌技術、麻醉、切開、分離、結扎、止血、縫合等一系列操作，能夠起到培養醫學生基本手術實踐能力的作用[3]。外科動物手術作為聯接理論與臨床實踐的橋梁性實驗內容，是外科教學的重要環節[4]。學生通過動物模擬手術操作，能夠進一步深化對外科學理論的消化與吸收，提高其專業技能，為后期從事臨床工作奠定良好的基礎[5]。因此，在醫學人才成長過程中，外科動物手術教學對臨床思維能力的培養、人文倫理素養的提升、手術整體意識的增強及外科手術技能的錘煉均具有十分重要的意義[6-7]。

傳統的外科動物手術實驗教學是教師作手術示范時，學生圍著教師看操作演示。隨著20 世紀末我國大規模的醫學擴招，醫學院校學生人數快速增加，教學任務加重，對傳統臨床實踐教學方式提出了挑戰[8-9]。由于醫學實訓條件有限，許多手術細節學生看不清楚，部分學生沒有機會動手進行外科手術練習。此外，學生不懂的部分又不能反復在活體動物上演示，在很大程度上影響了教學效果，阻礙了學生臨床操作技能和動手能力的提高。醫學是一門實踐性極強的科學，臨床技能訓練是醫學教育過程中的重要環節，沒有足夠的訓練，學生難以成為合格的臨床醫師[10]。由于外科手術實驗需要特定的手術器械、專門的實驗動物和專業的操作環境，課下學生難以復制這些教學條件，因此課上充足的時間和練習機會是至關重要的。如何讓學生更好地理解手術全過程，掌握手術的基本操作手法和技術要領，保證課上教學質量一直困擾著醫學教學工作者。

為解決上述問題，我校臨床技能中心（以下簡稱“中心”）引入DSS（digital surveillance system）數字監控傳輸系統，改善模擬手術室建筑布局，開展外科手術實驗教學，取得了良好效果。

1 DSS 數字監控傳輸系統

DSS 數字監控傳輸系統，可對攝像頭、硬盤錄像機、存儲服務器等多種監控設備進行實時調度、控制。該系統的存儲、轉發、接入量這三個關鍵指標非常穩定，操作界面設計人性化，系統使用簡捷、實用性強。系統安裝完畢后，運行桌面上的DSSClient 程序，點擊中心服務器，輸入服務器IP 地址，再輸入賬號密碼進行登錄。

DSS 系統具備實時預覽、錄像回放、視頻上墻、語音對講等功能。學生通過根節點編碼器選擇攝像頭，觀看全景及近景。學生在觀看教師操作過程中，可通過鼠標右鍵選取相應功能進行個性化調整，如就某些手術動作進行抓圖，便于后期與教師進行交流。還可根據需要調節清晰度，選擇主碼流或輔碼流，確定實時優先或流暢優先，調節畫面畫質，包括亮度、對比度、飽和度、色調等。在示教過程中打開音頻，在答疑討論過程中打開對講進行交流互動；在示教過程中隨時進行錄像，便于課后反復學習。進入云臺，可對攝像頭進行角度、變倍、白平衡、曝光、光圈、聚焦等調整，以便獲得更清晰的圖像效果。錄像回放是學生練習過程中的強化學習手段，使學生對某些難點步驟加深印象。答疑互動過程中選擇正確的或錯誤的學生攝像頭進行視頻上墻和語音對講，可以直觀、及時地反饋學生的操作，保證教學效果。

DSS 系統可解決眾多學生擁擠在一起觀看示范教學的問題，將課堂的物理范圍擴大，示教空間獨立設置，實時傳輸視頻，保證學生獲得同等的學習條件，便于每組學生模仿示教教師的團隊配合及精細手術動作。

2 DSS 系統在外科手術實驗教學中的應用

2.1 建筑布局及設備配置

模擬手術室盡量按照臨床實際的手術環境構建。為了保證教學效果，結合DSS 實時監控傳輸系統的教學優勢，中心在考察了多家醫院的手術環境后，建立了基于DSS 系統的外科手術實驗教學平臺，包括更衣室、刷手區、麻醉室、消毒間、手術室等區域?？臻g布局仿照醫院設計，以提升模擬教學效果，模擬手術室空間布局如圖1 所示，三維立體圖見圖2。模擬手術室內增加了設備儲放間及監控室，便于課中實驗技術人員維護傳輸系統。同時，為了保證手術室的無菌性，上課期間，實驗動物從緩沖間進入麻醉室和消毒間，進行麻醉消毒后再進入手術間。手術后的污物處理走專用的污物通道，手術室的門采用腳觸式感應門，便于直接進入?！叭齾^兩通道”的設計符合臨床實際，增強了學生的無菌概念。手術室安裝層流空氣過濾消毒設施，采用方向向下的空氣層流設計，可使實驗動物備皮時產生的毛發不飄散到空氣中。

中心引入了真實的手術設備，如手術床、無影燈、麻醉機、中控臺等標準手術單元。模擬手術室共配備13 個標準手術單元，其中1 個為示教手術單元，將其獨立設置在一個房間，避免教師示教時受到干擾，稱為獨立手術室（見圖3），其余12 個手術單元共同放置于大手術室（見圖4）。每個手術單元配有醫氣終端、1 臺臺式一體式計算機、1 個可升降和移動的設備平臺、1 個影像看片箱、1 張手術床、2 個無影燈、1 個器械柜。同時，每個手術單元配有2 個超高清攝像頭，1 個用于全景監控，另1 個安裝在無影燈中，確保精細手術動作的攝錄。所有計算機通過DSS 系統進行聯接，保證統一教學。

圖3 獨立手術室

圖4 大手術室

2.2 DSS 系統功能的實現

2.2.1 教師示教

外科手術示教分術前、術中、術后三部分，學生除了關注術中操作技能外，還能學習術前準備和術后處理，同時還能培養手術過程中學生的團隊協作能力。教師示教時，將12 組學生手術單元的DSS 監控視窗同時開啟2 個，1 個為全景監控，另1 個為手術區域精細監控。在全景監控視窗，學生可以清晰地看到教師示教術前準備分工以及術后處理環節。

（1）術前。教師通過IP 對講器向學生講解本次手術的目的、內容以及注意事項，分配手術角色（主刀、一助、二助、麻醉師、巡回護士、洗手護士）。之后，讓學生觀看教師的術前準備，包括備皮、麻醉、手術器械開包、消毒、鋪巾、穿手術衣、戴無菌手套等。學生此時按照5~6 人一組在大手術區各自的手術單元就位。通過DSS 系統全景監控，觀看術前準備，選擇主碼流、流暢優先，調整畫質亮度，調節云臺攝像頭角度、變倍、光圈、聚焦等，開啟音頻，開始錄像。實驗技術人員在監控區同時開啟 13 個手術單元的DSS 視窗，以便發現問題及時處理。

（2）術中。教師示教手術過程及注意事項，學生在自己的手術單元觀看DSS 系統監控，監控為實時圖像傳輸，教師佩戴頭麥，邊演示邊講解，學生可實時觀看手術教學（見圖5）。此時學生選取手術區域精細監控畫面，選擇主碼流、實時優先，提高畫質亮度和飽和度，調節云臺角度，擴大光圈面積，通過鼠標自行調整視窗大小。對于有疑問的地方隨時進行抓圖標記，待教師示教結束后進行提問。DSS 系統位于無影燈中的攝像頭，分辨率非常高，教師在手術過程中的結扎、止血、縫合、打結等精細動作能得到清晰地攝錄。

圖5 學生觀看教師手術示教實景

（3）術后。教師將對實驗動物進行處理，清點器械，脫除無菌手套、無菌手術衣等，此時再將DSS 系統調整為全景監控，選取主碼流、流暢優先，調整畫質亮度，結束錄像，開啟對講。

2.2.2 學生操作

（1）術前。每班學生按5~6 人自行分組，并選出組長，根據手術內容確定角色，如主刀、一助、二助、麻醉師、巡回護士和洗手護士，在后面的動物實驗中進行角色輪換，使每名學生都有親自動手的機會。學生術前需檢查每組的手術物品，包括手術器械、敷料、無菌巾、消毒液、備皮包、靜脈輸液物品等。在對實驗動物進行麻醉和備皮后，學生須按照無菌操作的原則進行刷手、穿手術衣。由于這兩項內容是之前學習過的內容，為保證學生操作的準確性，利用每組的計算機，統一播放刷手和穿脫手術衣的視頻，學生可以依照視頻反復強化技能，加深記憶，避免了所有學生擁擠在一起觀看視頻或不看視頻僅憑自己的記憶進行錯誤操作的情況出現。視頻播放完畢，學生統一刷手、穿手術衣，此時教師通過DSS 系統查看12 組學生的動作，如發現有違反無菌操作原則的動作，及時通過IP 對講器提醒學生。DSS 監控系統使學生可以分散在各組進行操作，不必擁擠在一起，保證了無菌性和動作的規范性。

（2）術中。學生進行手術操作時，1 名教師選取12 組學生區域的DSS 圖像，在學生操作過程中及時標記每組的問題，進行記錄，其余教師進行巡回指導。在巡回指導過程中若發現某組學生的某個動作做得非常好或出現典型錯誤時，則通過視頻上墻和語音對講功能，指導學生掌握正確動作，規避錯誤手法。

（3）術后。教師對DSS 監控系統發現的問題進行總結，對每組學生進行反饋，便于學生知曉自己的問題，下次課可以有針對性地改進。同時，教師將錄制的視頻發給學生，使學生在課后能夠反復學習觀看手術內容。在DSS 監控系統的輔助下，教師可以示教整個手術流程，真實模擬臨床實際，學生不僅可以學到細微的手術動作，還可以觀摩手術者之間的配合，有助于提高學生的團隊協作能力，強化手術操作技能。

3 基于DSS 系統的外科手術實驗教學平臺的優勢及實踐效果

新技術手段在模擬教學中的運用為學生提供了一個寬松、清晰、標準的學習環境，為接軌臨床實踐提供了契機。相對于傳統擁擠的示教環境，使用DSS 系統進行外科手術實驗教學的優勢明顯。

（1）良好的演示效果?；贒SS 系統的外科手術實驗教學平臺最大的優點是具備清晰的演示和實時傳輸能力，高分辨的攝像頭使精細動作能在學生眼前得到清晰地呈現，學生無須擔心站在后排看不清楚示教，每名學生可獲得同等的教學資源。視像的實時傳輸、教師的及時講解、個性化的視窗調節有利于學生掌握精細的手術動作，為進入臨床實踐打下良好基礎。

（2）界面簡潔、操作簡單?；贒SS 系統的外科手術實驗教學平臺在完善建筑布局及設備配備的基礎上，操作非常簡便，不需要提前培訓，學生就可以應用自如。

（3）提高反饋互動效率。在傳統的示教過程中，教師無法對學生的某些操作手法進行統一點評，學生也不能觀看到其他學生的操作，不利于取長補短?；贒SS 系統的手術示教使學生之間互相學習成為可能，同時提升了教師的答疑效率，增加了反饋互動機會。

目前，中心基于DSS 系統的外科手術實驗教學平臺已連續運行6 年，學生反饋良好。在學生反饋中，“合理運用現代化手段”一項，選擇“非常好”的比例為100%。在教學反饋訪談中，學生普遍認為基于DSS 系統的模擬手術室提高了實驗教學效率，使學生有更多的動手機會，增強了臨床實踐信心；臨床指導教師認為該教學方式能夠提高學生的學習興趣，增強團隊協作能力，增加手術操作技能的練習機會，有效提高了學習效率和教學效果。

4 結語

基于DSS 系統的外科手術實驗教學平臺的建立，改善了外科手術實踐的條件，基本解決了眾多學生擁擠在一起觀看示教的問題，增加了學生的實踐機會，緩解了教學資源不足的困境。此外，DSS 數字監控傳輸系統使遠距離統一教學成為可能，使每名學生都可以看到高清的手術操作及團隊配合，有效提高了外科手術實驗教學效果。