單孔腹腔鏡操作平臺“STAR-PORT”的研發過程：基于IDEAL框架開展外科技術創新的體會

余江，王亞楠，李國新

南方醫科大學南方醫院普外科，廣東 廣州 510515

從真正意義上的現代外科手術誕生至今，已經過去了將近2個世紀，隨著科學技術的發展和人類社會的進步，手術本身也在發生質的飛躍，技術創新不斷推動著外科的進步，外科手術的邊界也在不斷延伸。從19世紀X射線的發現到今天的機器人微創手術，從早年的拔牙、截肢到現在的開顱手術、心臟手術，在短短數百年間，外科發生了翻天覆地的變化，技術創新是外科不斷取得進步的源源動力。

然而，手術必然意味著創傷，為了最大限度地減少各項外科創新技術可能給病人帶來的不必要的創傷，必須遵循一定的規范開展相關的技術創新和推廣，才能夠讓外科回歸到治病的初心，正如西方醫學之父希波克拉底所說：首要之務是不可傷害，然后才是治療，這是醫療的原則，也是外科的原則。

針對手術技術及相關器械設備的一系列創新有可能讓病人獲益，但也有可能讓病人付出巨大代價(包括身體上的和經濟上的)，傳統的經驗醫學難以解決這種不確定性的問題，而外科臨床研究的最大貢獻就在于能夠減少這類問題，進而改變治療決策。

當前對于外科新技術的評價研究，大多采用主觀描述的方式，經過嚴謹設計的對照研究并不多見。如何客觀評估外科創新技術一直是外科發展的主要挑戰之一。在新藥研發領域，隨機對照試驗(RCT)已被廣泛使用，并成為監管機構評審藥物有效性和安全性的金標準。同樣，外科新技術的評價，尤其是改進型新技術，也需要一套嚴謹、科學的客觀評價模式。2009年發表在Lancet的IDEAL(idea， development， exploration， assessment， and long-term follow up)框架是目前得到廣泛認可的外科領域臨床研究方法學框架[1-2]。在2009年剛提出時，IDEAL框架包括5個基本階段：設計階段(idea)、開發階段(development)、探索階段(exploration)、評價階段(assessment)和長期隨訪階段(long-term follow up)，其中開發和探索階段往往相互重疊或緊密序貫發生，可視為同一大階段(第2階段)的兩個部分。此后該體系不斷完善——2016年，IDEAL協作網推出“IDEAL-D框架”，推薦了醫療器械評估和管理的方法體系；2018年，IDEAL框架中又增加了臨床前的研究和評價部分，稱為“Pre-IDEAL更新”，我國學者對此進行了詳細介紹和解讀[3-4]。目前IDEAL框架是國際認可的外科領域臨床研究方法學。

結合筆者單位圍繞單孔腹腔鏡胃腸手術所研發的一個新產品——“STAR-PORT”，談談基于IDEAL框架開展外科技術創新的體會。

隨著手術技術和腔鏡設備的不斷進步，腹腔鏡手術朝著更加微創、美容的方向不斷發展，單切口腹腔鏡手術(single-incision laparoscopic surgery，SILS)得到越來越多的應用。筆者團隊早年就用3個穿刺器直接利用臍部小切口完成闌尾切除手術，后又將切口改至恥骨聯合上方并予以報道[5](圖1)，但深感該入路氣密性不好，容易導致CO2氣腹氣體泄漏，且3個穿刺器距離太近，互相干擾，導致操作鉗“筷子效應”明顯等諸多弊端，進而對單切口操作平臺進行改進：用小號切口保護套套上手套、再將穿刺器綁在手套的指頭上即完成一個簡易的單孔操作平臺(圖2)，具備不漏氣、腹腔氣腹壓力穩定、器械活動范圍大、材料易獲得等優點[6]。彼時市面上也有一些進口的產品，但存在價格昂貴、組裝放置繁瑣、操作空間有限、取標本不方便等問題，于是筆者團隊就針對這些SILS當中的“痛點”問題，在原有的簡易平臺上加以改進，形成具有自主知識產權的用于SILS的創新型產品“STAR-PORT”，并遵循IDEAL框架，不斷完善該產品，最終加以推廣應用。以下就按照IDEAL各個階段對該創新產品的產生過程作一剖析。

圖1 經恥骨聯合上小切口闌尾切除術 圖2 用手套自制簡易單孔操作平臺

一、IDEAL第1階段(Stage 1)——設計階段

早期切口保護套加手套組合的“簡易”單切口操作平臺雖能完成一些簡單的腹腔鏡手術，但存在組裝繁瑣、連接固定不穩、器械無支點等弊端，因此必須加以改進。筆者團隊基于IDEAL框架的步驟首先進入創新設計階段(idea)，即對原簡易的單孔操作平臺進行設計改良，用固定的一體化裝置取代手套和穿刺器的組合(圖3)，并申請專利、尋求企業合作，該設計獲得廣州市產學研協同創新重大專項(201508020047)資助。在前期通過非人體研究驗證該產品的可行性，并在充分知情和倫理批準的前提下，在高度選擇的少量病人中審慎地進行了研究驗證，證明其安全可行。

圖3 改良后的單孔操作平臺

二、IDEAL第2a階段(Stage 2a)——開發階段

此階段(development)是復雜干預和器械開發的必然階段，筆者團隊在此階段專注于產品的不斷優化和改良，先后克服了老款3個器械通道互相干擾等缺陷，選擇了軟質材料并采用錯落布局增加了操作器械的自由度，極大地避免了操作時器械之間的互相干擾；通過小規模地擴大研究人群(一般不超過30例病人)，獲得了穩定、成熟的單孔操作平臺的最終定型設計方案。在此階段，最初的設計幾經改良，最終定型為“STAR-PORT”這件創新產品(圖4)并獲得上市。

圖4 最終設計定型的STAR-PORT單孔操作平臺

三、IDEAL第2b階段(Stage 2b)——探索階段

經過前期設計和開發，我們的單孔操作平臺STAR-PORT已完成優化并定型，之后進入到探索階段(exploration)，在該階段團隊則專注于平臺的操作穩定性和質量評價。此階段納入了更多的研究者和特定胃腸癌病人作為研究對象進行探索應用，來評估STAR-PORT單孔操作平臺的安全性和短期效果，通過探索形成穩定的手術技術路線并評價手術學習曲線，同時對手術質量加以控制，以達成技術操作共識，并為后續評價性研究的樣本量計算、核心結局選擇以及可行性收集關鍵信息，為下一步RCT奠定基礎[7-9]。

四、IDEAL第3階段(Stage 3)——評價階段

當STAR-PORT單孔平臺的安全性和便捷性在探索階段(exploration)通過小樣本的隊列得到初步證實并獲得了所需的關鍵信息(如可能合適的適應證、標準操作流程等)后，便進入到IDEAL框架的評價階段(assessment)，即通過規范的RCT進一步評價該單孔平臺的安全性和有效性，開展以當前標準治療(傳統五孔)為對照的大樣本多中心臨床研究，從而進一步確認STAR-PORT單孔操作平臺的安全性和微創效果[10-12]。

五、IDEAL第4階段(Stage 4)——長期監測階段

經過前面的IDEAL進程，STAR-PORT單孔平臺應用于腹腔鏡結直腸癌手術的安全性和有效性得到確證，我們進而將其用于更加復雜的腹腔鏡胃癌手術[13-15]，期望該平臺能夠有更廣泛的應用，并通過長期隨訪階段(long-term follow up)了解是否存在任何遲發或罕見的不良反應，以及其適應證或手術操作質量是否隨時間發生了變化，初步結果令人滿意。日前，該平臺已進入全國23個省(直轄市)120多家醫院推廣應用，大大推進了我國SILS的技術進步。

綜上，基于IDEAL框架層層推進的STAR-PORT誕生和應用的過程，很好地遵循了外科技術創新所需的規范流程和評價方法。(1)在STAR-PORT的研發和推廣過程中，基于IDEAL框架的各個階段并非截然獨立但又有各自的側重點，其中設計階段(idea)、開發階段(development)主要解決創新單孔操作平臺的可行性問題，即解決“能不能”的問題，涉及產品或技術的優化迭代，此階段一般采用個案報道或小樣本單中心前瞻性隊列研究的方法；(2)探索階段(exploration)的主要目的是進一步優化并形成穩定的技術路線或操作流程，即解決“怎么做”的問題，確保STAR-PROT這一產品使用的穩定性和安全性，并確定下一階段確證性臨床研究的可行性及關鍵參數，此階段一般采用病例對照研究的方法；(3)評價階段(assessment)則主要評估產品或技術的臨床結局，即解決“好不好”的問題，通常是療效和安全性等指標，此階段需要大樣本的研究病例，通常按照嚴格的納入排除標準進行篩選，與經典或標準的方法相對比，通常采取多中心RCT的研究方法；(4)長期隨訪階段(long-term follow up)即進入廣泛推廣應用的階段，此階段應專注于長期療效評價，了解創新的產品或技術是否存在任何遲發或罕見的不良反應，以及其適應證或干預質量是否隨時間發生了變化，此階段推薦的研究設計是注冊登記研究。上述各階段環環相扣，層層遞進，提供了一整套外科技術創新應遵循的原則和方法。

不同于經典的藥物類臨床研究，外科領域臨床研究在干預措施方面更需要考慮到手術技術和設備應用的固有特點，IDEAL框架正是針對外科技術特點建立的一套科學嚴謹的評價體系，并根據所處階段推薦相應的設計要素，是值得借鑒的外科臨床研究方法學。

創新，是外科的靈魂，基于IDEAL框架的外科創新，是外科永葆生命力的鑰匙。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突