外科医生视角:3D可视化技术在腮腺肿瘤手术中的感知评估与临床价值探索

【字体: 时间:2025年09月23日 来源:Frontiers in Oncology 3.3

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  本综述聚焦高分辨率MRI与三维重建技术革新,系统评估了2D屏幕模型、3D打印模型及增强现实(AR)全息技术在腮腺肿瘤手术中的应用。研究证实三维可视化可显著提升面神经与肿瘤关系的空间感知(p<0.05),尤其AR技术在肿瘤可见性评分中表现最优(中位数评分最高)。尽管3D打印模型在患者沟通中展现潜力,但屏幕模型与AR被外科医生评为更具临床实用性(PU=6)和操作便利性(PEOU=6)。研究为面神经保护策略提供了创新技术支撑,强调三维模型应作为传统MRI的补充工具而非替代方案。

  

引言:面神经损伤仍是腮腺肿瘤手术的核心并发症,显著影响患者生活质量。随着高分辨率MRI神经成像序列(如NerveVIEW序列)的发展,面神经与肿瘤的空间关系得以通过三维重建技术实现多维度可视化。本研究首次系统评估外科医生对三种可视化方法(2D屏幕模型、3D打印模型、AR全息模型)的感知差异,并探讨其技术可行性与临床适用性。

材料与方法:研究纳入15名常规开展腮腺手术的外科医生(耳鼻喉科与颌面外科专家),通过前瞻性设计评估4例临床病例(含良恶性肿瘤)。采用定制化问卷与技术接受模型(TAM)量表,以7分Likert评分系统量化解剖结构清晰度、临床效用及使用意愿。统计学分析采用Friedman检验与Wilcoxon符号秩检验,辅以Spearman相关性分析。

三维模型构建流程涵盖:MRI数据采集(3.0-T Philips扫描仪配合NerveVIEW序列)、3D Slicer软件手动分割、STL文件导出及多模式可视化转换。3D打印采用Formlabs FORM 3B树脂打印机,通过针孔连接与选择性神经增厚技术解决解剖结构脆弱性问题;AR可视化通过HoloLens 2设备与Lumi软件平台实现交互式全息投影。

结果:

解剖结构可见性:AR全息模型在肿瘤可见性评分中获最高中位数分值(p<0.05),而所有三维方法在解剖标志可见性上均优于传统MRI(Cases 2与4显著差异)。3D打印模型因手动增厚处理,在Case 1中评分显著低于其他方法。

手术决策与神经损伤风险评估:三维模型的应用缩小了手术方案选择差异(Case 4中囊外切除共识度提升),并显著改变了对面神经上下分支损伤风险的预期(Case 2上支损伤χ2=12.9, p=0.005;Case 1下支损伤χ2=14.0, p=0.003)。

预期临床应用:传统MRI与2D屏幕模型在患者咨询和术前规划中评分最高(中位数=6),而所有方法的术中应用评分均较低。三维模型的附加价值主要体现在术前规划,其中3D打印模型在Case 1与Case 4中显著劣于屏幕与AR模型(p<0.05)。

技术接受度分析:屏幕模型与AR模型在感知实用性(PU)与易用性(PEOU)上均获中位数6分,显著高于3D打印模型(PU中位数=4, p=0.003)。外科医生经验年限与AR易用性呈中度正相关(ρ=0.49),但与屏幕和打印模型关联微弱。

可视化方法反馈:14名医生能快速适应模型定向,但普遍建议增加血管结构与软骨指针以增强深度感知。屏幕模型因即时可用性受青睐,AR被赞为创新工具但存在物流整合挑战,3D打印模型则因易损性与专业感不足评价较低。

时间与成本:单例模型分割耗时45分钟,打印预处理需45分钟,材料成本约9.7欧元。AR模型加载仅需5分钟,但设备投入与运维成本未纳入计算。

讨论:三维可视化技术通过提供面神经-肿瘤空间关系信息,有效补充传统MRI的局限性。AR与屏幕模型在解剖展示与交互体验上优势显著,而3D打印模型因技术限制与感知偏差评分较低。研究强调三维模型应定位于术前规划与患者教育的辅助工具,而非替代现有影像技术。未来需探索人工智能加速分割、多结构整合及成本效益优化,以推动临床常规应用。

局限性:病例数量与类型限制结论普适性,序列展示顺序可能引入熟悉度偏差。3D打印神经的解剖准确性争议仍需通过材料创新与打印精度提升解决。

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