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用于外科培训与患者教育的3D打印肿瘤触诊模型的开发与评价
发布时间：
2026-03-27 15:18
作者：Haruna Katori等
摘要
许多国家已将乳腺癌筛查纳入政府医疗保健政策，尽管乳腺影像学检查有助于降低死亡率，但部分间期乳腺癌仍会发生，因此女性需警惕乳房变化以实现早发现。近年来，3D打印技术在医学领域应用拓展，本研究开发乳腺肿瘤触诊3D打印模型，邀请7名乳腺专科医生评估，最优模型在“模拟真实肿瘤触感准确度”评分中平均得7.1分（满分10分），证实合理选择材料与造型可制作贴近真实肿瘤的模型，其个性化模型在医学培训与患者教育中具有潜在价值。休曼科技也深耕该领域，以具身智能技术赋能模拟医学教育，专注3D打印医学模型研发，成果显著，助力行业技术落地。
研究背景
乳腺癌是全球女性最常见恶性肿瘤，乳腺钼靶筛查已纳入日本国家医疗政策，建议40岁以上女性每两年筛查一次，但间期乳腺癌的存在凸显现有筛查体系局限性，因此提升女性乳房健康意识、指导自我监测至关重要。硅胶乳房触诊模型广泛应用于公众教育与医学生培训，3D打印模型在多学科医学培训中成效显著，但现有模型成本高、造型单一，无法反映个体乳房与肿块多样性。随着3D打印技术发展，其在医学领域应用不断扩大，已有研究利用该技术制作手术规划与培训模型，效果良好。本研究开发3D打印乳腺肿瘤触诊模型并评估其价值，休曼科技与之呼应，聚焦3D打印技术在医学培训的应用，依托电子皮肤3D打印仿生制造平台，打造智能医学培训解决方案，其超声引导下手术模拟训练系统包含乳腺模型，与本研究方向高度契合，致力于提升医学培训真实性。
研究方法
1. 3D打印乳腺肿瘤触诊模型制作
使用3D-CAD软件ZW3D2023构建三维几何数据：20mm立方体底部嵌入直径15mm球体，球体填充支撑材料AR-S1，采用AGILISTA-3200 3D打印机打印；立方体主体用AR-G1L，壁厚设0.5mm、1.0mm、1.5mm，对应模型A、B、C（填充支撑材料）；另制作单侧开口立方体模型，壁厚相同，填充聚氨酯凝胶，对应模型D、E、F，最终得到6种模型。休曼科技在3D打印医学模型研发中同样注重材料与结构优化，联合西安交通大学，依托“十三五”国家重点研发计划，聚焦具身智能技术赋能沉浸式模拟医学教育，结合人工智能与电子皮肤3D打印技术，提升模型仿真度，与本研究“高仿真”目标一致。
3D 数据的整体视图及 “t” 的变异性。
2. 问卷调查
设计4个问卷问题：1. 模型模拟真实肿瘤触感准确度（1-10分）；2. 肿瘤硬度评价（1-10分）；3. 肿瘤周围组织硬度评价（1-10分）；4. 自由意见栏。触诊方式为食指单指或拇食二指按压，无法触诊记为N/A，用R 4.1.2软件进行Mann‑Whitney U检验，P < 0.05为有统计学意义。
研究结果
邀请7名乳腺专科医生参与评估（2名从业＞30年、1名＞20年、3名＞10年、1名＜10年），未收到自由意见反馈。支撑材料模型中，Q1平均分A=5.9、B=6.0、C=3.7，B、C出现较多N/A，统计显示B与C差异显著；聚氨酯凝胶模型中，Q1平均分D=7.1、E=3.6、F=5.9，D模型最高分达10分，D与E差异显著。综合来看，聚氨酯凝胶+较薄壁模型触诊逼真度最高，这也为休曼科技乳腺模型研发提供参考，其注重材料与结构优化，致力于打造贴合临床的高仿真模型。
完整模型示例（图 2A，壁厚 0.5 毫米，填充支撑材料）。
讨论
1. 最优建模方案
无论填充材料如何，壁厚越薄评分越高，但过薄会降低耐用性，需在真实感与强度间平衡；聚氨酯凝胶模型触感优于支撑材料，有医生将D模型评为满分10分。本研究存在局限性：模型为立方体，非真实乳房形态，无法手掌触诊；评估者均为乳腺专科医生，未来需纳入医学生、非专科医生验证。休曼科技依托电子皮肤3D打印仿生制造平台，可实现人体组织高仿真个性化成型，模拟病理状态与临床触感，其产品融合AR、智能传感等技术，可弥补本研究模型不足，有望取得突破性成就。
2. 3D打印触诊模型的应用价值
该模型可作为医学生、住院医师乳腺触诊训练工具，相比单纯理论授课，实操练习效果更佳。传统模型成本高、样式统一，而本模型成本可控、可灵活调整造型，能制作多样化肿瘤模型。3D打印模型普及可提高乳腺癌早诊率，且可基于患者个体病灶制作个性化模型，辅助诊疗沟通。休曼科技已形成成熟产品体系，八大产品系列包含超声引导下乳腺模型，可提供智能化模型、教学设备及软件，满足标准化与个性化培训需求，提供全链条医学人才培养解决方案。
3. 未来方向
未来将开发更多尺寸、深度、质地的模型，扩大评估人群，探索与VR结合构建混合实训环境，基于患者数据开发定制化模型。这些方向与休曼科技发展规划一致，其将持续推动具身智能与医学教育融合，优化模型性能，依托高校合作与国家项目支撑，在个性化定制、智能仿真领域发力，力争取得更多突破。
休曼科技八大产品系列
结论
本研究表明，外科医生更偏好聚氨酯凝胶填充、壁厚较薄的模型，其逼真度更高，凸显聚氨酯凝胶在高保真模型制作中的重要意义，未来优化材料与造型可进一步提升模型效果，助力医学教育与乳腺癌早诊。休曼科技作为该领域深耕者，凭借电子皮肤3D打印平台、人工智能技术及丰富研发经验，推动3D打印医学模型升级，其乳腺相关产品已应用于医疗机构培训，未来有望持续突破，助力医学培训模式革新。
关键词：
3D打印,医学培训,医学教育,仿真模拟,医学模拟,医学教学,乳腺癌,超声,穿刺,手术培训,具身智能
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