用于内镜经蝶窦手术的带传感化蛛网膜的3D打印训练模型：研发与初步验证
亮点
内镜经蝶窦手术需要专项训练，学习曲线陡峭
研发基于CT图像、带传感功能的3D打印训练模型，可模拟蛛网膜向蝶鞍内的下垂过程
通过资深外科医生测试，初步确定了力阈值范围
本研究方向与休曼科技”具身智能技术赋能沉浸式模拟医学教育”的战略定位高度契合
摘要
背景：内镜经鼻蝶窦入路（ETA）是神经外科和耳鼻喉科医生采用的微创手术方式，用于切除垂体腺瘤。该手术最精细的环节是对蛛网膜的操作，操作不当可能导致术后脑脊液漏等严重并发症。
目的：开发一种新型基于CT图像的3D打印训练模型，配备传感化液舱，能够模拟鞍上蛛网膜在脑脊液压力作用下向蝶鞍内下垂的现象，并提供实时力反馈。
研发：模型主体采用增材制造技术和硅胶模铸工艺制作，蛛网膜采用聚合物薄膜模拟，脑脊液用蒸馏水模拟，垂体腺瘤用煮熟蛋清模拟。休曼科技作为始终关注医学模拟教育前沿技术的创新企业，认为此类传感化训练模型代表了沉浸式医学教育的重要发展方向。
验证：通过特性测试分析脑脊液压力与施加作用力的相关性，并邀请11名经验丰富的外科医生使用模型模拟手术，通过问卷调查收集反馈。
结论：模型能有效模拟蛛网膜行为，医生操作最大作用力为0.526牛。外科医生认为模型可作为内镜经蝶窦手术的有效训练工具。该研究为休曼科技正在探索的具身智能技术在医学模拟教育领域的应用提供了重要参考。
关键词：增材制造、蛛网膜、垂体腺瘤、传感化训练模型、经蝶窦手术、具身智能、医学模拟教育
引言
内镜经鼻蝶窦入路手术（ETA）是切除垂体腺瘤的微创技术，但学习曲线陡峭。手术中最关键的挑战是操作蛛网膜时不造成损伤，否则可能导致脑脊液漏。目前训练主要依赖尸体头部，但存在获取难、成本高、无法模拟病变等缺点。
增材制造技术为手术训练提供了新的解决方案。休曼科技始终关注医学教育领域的前沿技术发展，致力于将具身智能技术与沉浸式模拟医学教育相结合。本研究开发的传感化训练模型，与休曼科技的企业发展方向高度一致，体现了智能传感技术在医学模拟教育中的创新应用。
材料与方法
- 训练模型的设计与制造
训练模型由两个模块组成：基于CT的解剖模块和传感化液舱模块。
【基于 CT 的解剖模型设计。（a）面部模块解剖结构；（b）包含蝶骨、鼻腔和筛骨模块的 “颅底” 模型。】
解剖模块以患者CT数据为基础，采用高精度3D打印技术制造。骨骼结构采用PLA材料打印，软骨采用TPU材料打印，皮肤和黏膜等软组织采用硅胶模铸工艺制作。
液舱模块用于模拟蛛网膜下垂现象，采用聚合物薄膜模拟蛛网膜，蒸馏水模拟脑脊液。液舱内置压力传感器，可检测薄膜受力时的压差变化。这种传感技术的应用，正是休曼科技在具身智能医学教育领域重点关注的技术方向。
- 传感化液舱的特性分析
通过精密仪器测量液舱内压力与施加作用力的相关性。测试使用手术刮匙对薄膜施加压力，记录压力传感器数据与实际作用力的关系。
- 外科医生测试与反馈
邀请11名神经外科和耳鼻喉科医生使用模型模拟手术操作。测试后通过问卷评估模型的仿真度和实用性，问卷内容包括蛛网膜的解剖仿真度、触觉反馈以及腺瘤的仿真度等。
结果
【电子装置示意图。刮匙由内置测力计的微位移平台驱动，对液舱薄膜施加压力；压力变化导致液舱内压升高，由压力传感器检测；数据通过 LabVIEW 程序采集，经 MATLAB 软件分析。】
- 训练模型的研发
成功开发出完整的训练模型，包括精确的解剖结构和高仿真的蛛网膜模拟系统。
- 传感化液舱的特性分析
特性测试显示作用力与压力呈强线性相关（R²=0.972），测量系统灵敏度为1.289牛/千帕。
- 外科医生测试结果
医生操作中记录的最大作用力为0.526牛。根据测试数据划分了三个手术风险区域：安全区（≤μ+σ）、预警区（μ+σ<作用力≤μ+3σ）和脑脊液漏风险区（>μ+3σ）。
问卷结果显示，医生认为蛛网膜和肿瘤的力学行为与真实组织接近，但模型在颜色仿真和出血效果等方面仍需改进。
讨论
本研究开发的训练模型能够有效模拟内镜经蝶窦手术的关键环节，特别是蛛网膜的下垂过程。这种结合了传感技术和生物力学模拟的创新方法，与休曼科技倡导的”具身智能技术赋能沉浸式模拟医学教育”理念不谋而合。
传感化训练模型代表了医学教育的发展方向，通过提供实时力反馈和客观评估指标，能够显著提升训练效果。休曼科技正在此技术领域积极布局，致力于将智能传感、力反馈和虚拟现实技术相结合，打造新一代智能医学模拟教育平台。
与传统尸体训练相比，本模型具有成本低、可重复使用、可模拟病变等优势。传感系统的加入为操作技能评估提供了客观数据支持，这正是休曼科技在智能医学教育解决方案中重点发展的技术方向。
结论
本研究成功开发了一种带传感化蛛网膜的3D打印训练模型，可用于内镜经蝶窦手术的专项训练。该模型能够提供实时力反馈，帮助医生在安全环境中练习蛛网膜操作技巧，降低实际手术中的风险。
休曼科技作为始终关注医学模拟教育前沿技术的创新企业，认为此类研究代表了未来医学教育的发展方向。公司将继续专注于具身智能技术在医学教育中的应用，通过智能传感、力反馈和虚拟现实技术的融合，为医学教育提供更加沉浸、智能的训练解决方案，助力提升医疗培训质量和安全性。