基于评估肌肉活动、双手肌肉协调性以及在模拟腹腔镜手术任务中的疲劳易感性来判定外科手术熟练程度

《Medical & Biological Engineering & Computing》：Assessment of surgical proficiency based on evaluating muscle activity, bimanual muscle coordination, and fatigue susceptibility in simulated laparoscopic tasks

本研究通过肌电图（EMG）分析模拟腹腔镜手术中不同技能水平外科医生（专家、中级、新手）的肌肉活动幅度、双手协调性及疲劳耐受性。结果显示，高技能者表现出更放松的肌肉状态（RMS值更低）、更优的双手协调（MI值更高），而新手在疲劳耐受性（IMDF值下降）方面显著不足。EMG多指标评估为外科手术培训策略和疲劳风险防控提供了客观生理依据。

　　

摘要

手术并发症对患者安全构成重大风险，并带来经济负担，这凸显了进行可靠的外科技能培训的必要性。有效的技能培训需要准确的评估方法。传统的评估方法往往具有主观性且耗时费力。虽然运动指标可以评估手术表现，但它们对生理机制的洞察有限。本研究通过肌电图（EMG）在模拟腹腔镜手术任务中评估了外科医生的熟练程度。研究招募了18名参与者：5名专家、5名中级水平和8名新手。研究人员记录了参与者双臂的二头肌、三头肌、桡侧腕伸肌、腕屈肌和腕伸肌的EMG信号。均方根（RMS）值用于评估肌肉活动幅度，互信息（MI）用于量化双手协调性，瞬时中频（IMDF）用于评估疲劳敏感性。与较低技能水平相比，较高技能水平的参与者在二头肌和三头肌的EMG RMS 值显著更低，表明他们的肌肉状态更为放松；同时，他们的MI 值显著更高，表明双手协调性更好。新手的IMDF平均值在多次试验中显著下降，显示出较高的疲劳敏感性，尤其是在二头肌和三头肌方面。这些发现强调了EMG指标在客观评估外科技能方面的优势，有助于了解运动控制、协调性和疲劳情况。这种多层次的生理学方法可以为培训策略和人体工程学干预提供依据，从而提高手术表现并降低疲劳风险。

图形摘要