用于外部脑室引流培训的模块化 3D 打印模型设计与评估

《World Neurosurgery》：A Modular Cranial Phantom for External Ventricular Drain Placement Simulation: Design and Evaluation

　　

摘要

背景

基于模拟的训练是现代神经外科教育的关键组成部分，它为手术操作练习提供了一个可重复的环境。外部脑室引流（EVD）的放置是神经外科培训早期阶段常见的紧急手术。本研究介绍了一种模块化模型的设计、制作和评估，该模型针对特定的脑区，旨在复制EVD插入的机械和操作过程，与现有的全脑模型相比，提高了材料效率和可重复使用性。

方法

根据医学影像数据生成了一个人类颅骨模型，并以两种配置进行了3D打印。这两种模型都内置了一个可更换的聚维酮（PVA）水凝胶脑样本，其中包含一个脑室腔。通过机械测试比较了三种水凝胶变体在导管受控推进过程中的稳定性和触觉真实性。一项针对七位经验丰富的神经外科医生的用户研究通过问卷调查和半结构化访谈对模型的真实感、人体工程学和模拟逼真度进行了初步的定性评估。

结果

与标准配置（约0.4牛顿）相比，改进的水凝胶设计（具有扩大或加固的脑室）表现出更高的机械稳定性和更大的插入阻力（约0.6牛顿），力-位移曲线表明在进入脑室过程中提供了更一致的触觉反馈。外科医生对颅骨模型的真实感评价较高（视觉评分M = 4.43，触觉评分M = 4.00），尽管大脑的视觉真实感评分较低（M = 2.71），这可能反映了缺乏脑膜和皮质表面细节。

结论

所提出的模型是一个用于EVD模拟的早期平台，具有可重复性、低成本以及模块化特性，支持重复使用和解剖结构定制。需要通过更大规模和更多样化的受试者群体进一步验证其教育价值。

Alessandro Iop|Andrii Matviienko|Ingemar Markstr?m|Jan Van Frankenhuyzen|John Van Den Dobbelsteen|Massimo Bottini|Victor E. Staartjes|Victor Gabriel El-Hajj|Erik Edstr?m|Adrian Elmi-Terander|Mario Romero