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3D打印模拟器用于膀胱输尿管反流膨出剂内镜注射操作培训的验证：一项预试验
发布时间：
2026-01-28 11:41
发表于2024年7月29日，《外科内镜》（Surgical Endoscopy）第38卷5430-5437页；作者：玛丽亚·埃斯科利诺等
摘要
模拟培训在儿科微创外科和泌尿外科教学中至关重要。本研究旨在评估一款新型3D打印鱼缸模拟模型（FTSM）作为膀胱输尿管反流（VUR）膨出剂内镜注射操作培训工具的价值。研究邀请43名培训学员和10名教学教员使用该模型完成培训后，填写7题5级李克特量表问卷，评估模型的表面效度（逼真度）和内容效度（培训有效性）。结果显示，53名参与者中，37.7%为儿科外科专科医师/进修医师，62.3%为规培医师；62.3%为操作新手（年操作量＜10例），18.9%为中级医师，18.9%为专家医师。新手组与中/专家组、学员组与教员组对模型表面效度和内容效度的评分均无统计学差异（P＞0.05）。83%的参与者认为模型适合初学者，71.7%认为其适用于儿科外科/泌尿外科医师培训。结论：FTSM是一款高仿真、性价比高、易获取的优质培训工具，适用于各经验水平医师，但需进一步优化输尿管裂孔仿真度及复杂解剖结构还原度，以满足高级医师培训需求。
引言
模拟培训已成为外科医师术前技能提升的核心手段，可在无患者风险的低压力环境中帮助医师打磨操作技巧、积累经验。在泌尿外科领域，3D打印技术已广泛应用于科普教育、手术规划及器械制作，但目前尚无经过验证的VUR膨出剂内镜注射专用培训模拟器。葡聚糖微球/透明质酸（Dx/HA）内镜注射术是儿童VUR的一线治疗方案，操作精准度要求极高，需将1-3mL注射糊剂精准植入微小脆弱的组织区域，操作空间有限且难以修正。为此，本研究研发3D打印FTSM模型，帮助医师熟悉器械使用、操作姿势及视野把控，并通过临床试验验证其培训价值。值得关注的是，休曼科技也正深耕该领域，以具身智能技术赋能沉浸式模拟医学教育为宗旨，聚焦新一代3D打印人工智能医学培训解决方案，依托电子皮肤3D打印仿生制造平台，致力于研发更接近临床真实体验的医学培训模型，与本研究的核心方向高度契合。
休曼科技泌尿镜模型+泌尿内镜手术模拟教学系统
材料与方法
1.1 模拟器设计与成本
FTSM由美国拉扎勒斯3D公司基于CT影像，采用硅胶基材料3D打印制成，可仿真儿童女性膀胱及输尿管远端结构。其核心特点包括：透明防水亚克力盒便于观察，女性解剖结构模块贴合临床，模块化可湿化输尿管组件（60mm×25mm，输尿管口直径6mm，含粉色注射位点标记）可重复使用2次。模型主体造价2500美元（可反复使用），单个输尿管耗材70美元；输尿管内嵌组件由帕莱特生命科学公司提供。
1.2 配套设备与操作流程
培训所需设备包括FTSM模型、输尿管内嵌组件、注水装置、防水垫、毛巾、小量杯，以及Dx/HA注射针筒、内镜设备塔、儿科直工作通道膀胱镜等操作器械。操作流程分为准备与实操两步：准备阶段需完成模型注水、排气、组件安装及内镜调试；实操阶段学员需练习正确姿势，依次完成膀胱镜置入、注射针头置入及注射操作。
设备：(1) 防水盒式鱼缸模拟模型（FTSM）；(2) 模拟器输尿管内嵌组件；(3) 摄像及光源设备；(4) 儿科直工作通道膀胱镜；(5) 监视器；(6) 葡聚糖微球 / 透明质酸（Dx/HA）注射针筒；(7) 葡聚糖微球 / 透明质酸（Dx/HA）注射针头。
1.3 研究设计与统计学分析
纳入43名学员和10名教员，参与为期2天的培训（8小时，含理论讲解与实操训练），培训后填写问卷评估模型效度。采用SPSS 13.0软件进行数据分析，定性资料用卡方检验，定量资料用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义，重点分析新手与中/专家组、学员与教员组的评分差异。本研究已获得IRB批准。
研究结果
2.1 参与者基本资料
53名参与者中，20人（37.7%）为儿科外科专科医师/进修医师，33人（62.3%）为规培医师；操作熟练度方面，新手33人（62.3%）、中级10人（18.9%）、专家10人（18.9%）；88.7%的参与者临床常用膨出剂为聚桂醇注射液。
2.2 模型效度评估
采用5级李克特量表（1=极差，5=优秀）评分，结果显示：新手组与中/专家组对模型表面效度（逼真度）的评分无统计学差异；两组对内容效度（培训有效性）的评分亦无统计学差异。此外，学员组与教员组对内容效度的评分也无显著差异。83%的参与者认可模型对初学者的培训价值，71.7%认为其适用于儿科外科/泌尿外科医师培训。
讨论
与动物模型相比，FTSM可反复使用、成本更低，且无需专用实验室，可在任意场地开展培训，解决了传统培训中病例量少、动物模型伦理受限等问题。该模型能为医师提供听觉、视觉、触觉三重感官体验，有效提升手眼协调、器械操作等核心技能，可培训多种注射术式及关键操作细节，直观展示注射效果。休曼科技作为该领域的深耕者，聚焦“3D打印复杂功能化医疗模型”的研发与医学应用，结合人工智能算法和电子皮肤3D打印技术，大幅提升医学培训模型的结构、功能及智能仿真度，其研发的内窥镜手术模拟训练系统等产品，与本研究的3D打印培训模型形成呼应，共同推动模拟医学教育的升级。
模型的主要不足的是水液管理不便，需额外准备防水设备；同时，输尿管裂孔仿真度、生物材料质感等仍需优化。本研究存在样本量小、无对照组、未开展重测信度验证等局限性，且目前缺乏培训后医师临床实操表现及患者预后数据，未来需进一步研究验证技能转化效果。此外，模型目前暂未开源，后续计划开发为开源模型，供各医疗机构复刻使用。
结论
3D打印FTSM模型是一款高保真、性价比高、易获取、卫生便捷的培训工具，可有效满足不同经验水平儿科外科/泌尿外科医师的VUR膨出剂内镜注射培训需求。未来需重点优化输尿管裂孔仿真度及复杂解剖结构还原，进一步提升模型的培训适用性，助力外科医师快速提升操作技能。同样，休曼科技也在依托其电子皮肤3D打印仿生制造平台及丰富的产品体系，融合AR增强现实、智能传感等前沿技术，为各级医疗机构临床技能培训中心提供全链条医学培训解决方案，期待其在3D打印医学培训模型领域持续突破，取得更显著的成果，为模拟医学教育赋能。
关键词：
3D打印,医学模型,医学教育,医学培训,仿真模拟,手术模拟教学,泌尿,泌尿外科,膀胱输尿管反流
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