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内镜经蝶手术（ETA）用于切除鞍区肿瘤，但学习曲线长，术中处理蛛网膜难度大，现有训练方案存在缺陷。研究人员开发 3D 打印 CT 基础训练模型，经测试得出力阈值，提升训练效果，为 ETA 手术训练提供新途径。
在医学领域，内镜经蝶手术（Endoscopic Transsphenoidal Surgery，ETA）作为一种新兴的微创外科手术，主要用于切除生长在蝶鞍（位于颅底中央，视神经和大脑下方）内的垂体腺瘤（Pituitary Adenoma，PA）。然而，这项手术存在一个棘手的问题：学习曲线陡峭。对于新手外科医生来说，掌握该手术的技巧并非易事。
手术中，处理蛛网膜（Arachnoid）是极为关键且极具挑战的环节。蛛网膜是包裹大脑和脊髓的三层脑膜之一，其内部充满脑脊液（Cerebrospinal Fluid，CSF）。在切除肿瘤时，稍有不慎损伤蛛网膜，就可能引发术后脑脊液漏，这是一种可能危及生命的严重并发症 。当前，虽然有多种训练方式，但都存在明显不足。例如，人体尸体头颅虽解剖相似性高，是训练的 “黄金标准”，但获取困难、成本高昂，还无法模拟病理情况。其他现有的训练模型，也难以真实地模拟蛛网膜在手术中的变化，无法满足外科医生的训练需求。
为了解决这些难题，意大利布雷西亚大学（Università degli Studi di Brescia）和罗马天主教圣心大学（Università Cattolica del Sacro Cuore Rome）等机构的研究人员开展了一项重要研究。他们致力于开发一种新型的 3D 打印基于 CT 的训练模型，该模型带有传感功能，能够模拟手术过程中蛛网膜的变化，并为外科医生提供实时的力反馈。相关研究成果发表在《Heliyon》杂志上。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，采用增材制造（Additive Manufacturing，AM）技术，根据患者的 CT 数据制作出高度还原的解剖模块，精准呈现面部、鼻腔和蝶鞍区域的复杂结构。对于一些需要特殊力学性能的部位，如鼻中隔，使用热塑性聚氨酯（TPU 95A）进行 3D 打印，以更好地模拟软骨的柔韧性。其次，通过硅胶模具铸造技术制作皮肤和黏膜等软组织，增强模型的真实感。在模拟蛛网膜和脑脊液方面，分别选用合适的聚合物薄膜和蒸馏水。此外，还集成压力传感器到特制的传感罐模块中，用于测量手术过程中施加的力。
下面来详细看看研究结果：
- 训练模型的开发：成功制作出 CT 基础解剖模型和传感罐模块，并进行了组装。解剖模型逼真地再现了患者的相关解剖结构，传感罐模块则能有效模拟蛛网膜在手术中的下降情况。
- 传感罐的表征：通过一系列实验，发现力和压力之间存在显著的线性相关性（R2为 0.972，测量系统灵敏度为 1.289 N/kPa）。这一结果为后续将压力数据转换为施加在膜上的力提供了依据。
- 外科医生的体验：邀请 11 位经验丰富的外科医生（包括神经外科医生和耳鼻喉科医生）对模型进行测试。测试中，使用煮蛋清模拟垂体腺瘤，记录手术过程中施加在膜上的力，并收集医生的反馈。通过分析力峰值突出值，定义了三个与手术风险相关的工作区域：安全区（Safe Area，力值低于μ+σ ）、警告区（Warning Area，力值介于μ+σ和μ+3σ之间）和脑脊液漏区（CSF Leak Area，力值大于μ+3σ ）。问卷调查结果显示，模型在模拟膜和肿瘤的力学行为方面接近实际组织，但仍有改进空间，如蛛网膜可更薄更松弛，肿瘤应提供不同的硬度和流动性，还应增加颜色和出血效果等。
综合研究结论和讨论部分，该研究具有重要意义。一方面，开发的新型训练模型具有创新性，能够模拟蛛网膜的下降和测量手术中施加的力，为外科医生提供了更真实的手术模拟环境，有助于提升他们在 ETA 手术方面的技能，减少术中损伤蛛网膜的风险。另一方面，通过实验确定的力阈值和工作区域，为评估外科医生的操作提供了客观标准。不过，研究也存在一些不足，例如模型缺少部分解剖结构，如颈内动脉、视神经等，在模拟的真实性上还有提升空间。未来，研究人员计划进一步优化模型，改进蛛网膜的厚度和硬度，实现垂体腺瘤不同硬度的模拟，同时增加出血效果等，使其更接近真实手术场景，有望成为替代传统训练方式的有效工具，为外科医生的培训和手术安全提供有力支持。
