神经内镜高血压脑出血手术3D打印训练模型及培训方法_朱俊豪.pdf

2023 年 4 月Vol.50 No.2第 50 卷 第 2 期Apr.2023国际神经病学神经外科学杂志Journal of International Neurology and Neurosurgery神经内镜高血压脑出血手术3D打印训练模型及培训方法朱俊豪1，唐超1，苑锋1，蔡祥铭2，杨进1，耿渊明3，衣力亚尔 艾力3，马驰原11.南京大学医学院附属金陵医院神经外科，江苏 南京 2100022.东南大学医学院，江苏 南京 2100003.南京医科大学附属金陵临床医学院，江苏 南京 210002摘要：目的设计一款用于神经内镜下高血压脑出血手术血肿清除以及渗血止血操作训练的3D打印模型。方法模型分为颅骨部、血肿部以及渗血部。使用猪血模拟血肿，用琼脂溶液模拟脑组织。学员在内镜下清除血肿，并进行渗血止血操作训练。记录下学员清除血肿的重量以及止血操作所用时间来计算训练得分。结果共有32位学员完成清除血肿操作，15位学员完成止血操作。有内镜经验组相比于无内镜经验组，其清除血肿重量、止血操作所用时间和总得分均表现更好（P0.05）。使用该模型进行训练和通过传统方式学习（手术视频讲解）的住培学员调查问卷结果显示，该模型在教学上的价值高于传统学习方式。结论研发了首款可同时用于练习血肿清除以及渗血止血操作技术的3D打印模型。国际神经病学神经外科学杂志,2023,50(2):40-43关键词：神经内镜；高血压脑出血；3D打印模型；渗血止血中图分类号：R615.12DOI:10.16636/ki.jinn.1673-2642.2023.02.008Design and development of a three-dimensional printed training model for neuroendoscopic evacuation surgery for hypertensive intracerebral hemorrhageZHU Junhao1，TANG Chao1，YUAN Feng1，CAI Xiangming2，YANG Jin1，GENG Yuanming3，ALI Alleyar3，MAChiyuan11.Department of Neurosurgery，Jinling Hospital，Affiliated Hospital of Medical School，Nanjing University，Nanjing，Jiangsu 210002，China2.School of Medicine，Southeast University，Nanjing，Jiangsu 210000，China3.Jinling Hospital of Medical School，Nanjing Medical University，Nanjing，Jiangsu 210002，ChinaCorresponding author：MA Chiyuan，Email：machiyuan_Abstract：ObjectiveTo design and develop a three-dimensional printed training model for practicing the skills of hematoma evacuation and hemostasis of oozing bleeding in neuroendoscopic evacuation surgery for hypertensive intracerebral hemorrhage.MethodsThe model was divided into skull part，hematoma part，and oozing bleeding part.Pig blood was used to simulate hematoma，and agar solution was used to simulate brain tissue.Trainees needed to evacuate the hematoma under an endoscope and practice the hemostasis of oozing bleeding.The weight of the hematoma evacuated and the time needed for hemostasis were recorded for each trainee to calculate the training score.ResultsA total of 32 trainees completed hematoma evacuation and 15 trainees completed hemostasis.Compared with the group without experience in endoscopy，the group with experience in endoscopy had better performance in the weight of the hematoma evacuated，the time needed for hemostasis，and total score（P0.05）.A questionnaire survey was performed among the resident trainees who used this 论著 收稿日期：2022-03-19；修回日期：2023-04-13作者简介：朱俊豪（1995），男，南京大学医学院附属金陵医院神经外科医师，医学博士，主要从事脑出血、脑肿瘤的临床与基础研究，Email:。通信作者：马驰原（1975），男，南京大学教授、博士生导师，南京大学医学院附属金陵医院神经外科主任，医学博士，主要从事颅脑肿瘤、颅脑外伤等方面的研究，Email:machiyuan_。电子、语音版model or conventional learning method（explanation of surgery videos），and the results showed that this model had a better teaching value than the conventional learning method.ConclusionThis study develops the first three-dimensional printed model for practicing the basic skills of hematoma evacuation and hemostasis of oozing bleeding at the same time.Journal of International Neurology and Neurosurgery,2023,50(2):40-43Keywords：neuroendoscopy；hypertensive intracerebral hemorrhage；three-dimensional printed model；hemostasis of oozing bleeding高 血 压 脑 出 血（hypertensive intracerebral hemorrhage，HICH）指由高血压引起的脑血管破裂所致脑实质内出血，其总体预后不佳，30 d病死率约为30%，1年病死率约为54%1-3。随着神经内镜技术的成熟与推广，内镜治疗HICH较传统开颅血肿清除术及穿刺引流联合溶栓治疗显示出了一定的优势，其在微创治疗的同时保证了良好的手术视野，具有较高的血肿清除率及安全性4-7，而在真正进行内镜手术前进行一定的训练十分重要8。本研究设计了一款用于神经内镜下HICH手术训练的3D打印模型，可用于血肿清除以及术中止血的训练，并建立了相应的培训及评价方法。1材料与方法1.1模型设计与制作采用3D打印方法制作模型，模型分为颅骨部、血肿部以及渗血部（图1 A）。以颅骨部冠状缝前23 cm、中线旁开34 cm处为中心设计一3 cm 3 cm骨窗，骨窗下为放置血肿部的通道，通道底部指向基底节区。血肿部为可替换模块，放置于颅骨部的骨窗开口内。血肿部的最下层放置渗血部，模拟的血肿（猪血）放于渗血部之上，血肿的上层放置模拟的脑组织（2 g琼脂 100 mL的水）。渗血部为表面有一薄膜的储血装置，并通过细管道与泵血装置相连（图1 B）。泵血装置的流速为5 mL/min。1.2训练本次培训依托国家卫生健康委脑出血外科诊疗能力提升项目系列培训南京站（2021年10月24日），所用设备及器械，包括便携式内镜及摄像系统（海南海同顺医疗器械有限公司）、可吸收止血流体明胶（强生）、透明导管鞘以及吸引器等。操作者在训练时，首先置入透明导管鞘，置入时应减少对模拟脑组织的损伤，然后置入内镜观察并清除血肿（图1 C），适当改变透明导管鞘的角度来更好地观察和清除血肿，记录操作者在5 min内清除血肿的重量。操作者完成血肿清除操作后，打开泵血装置，渗血部开始渗出血液，操作者需用流体明胶及棉片等进行止血（图1 D和E），直至完成止血（最多操作5 min），记录止血所用时间。1.3操作评分办法评分原则为清除越多的血肿，止血操作所用时间越短，则得分越高。具体计算公式为：S=30+W+50 cos(/10)(T/60)。其中 W 为吸除的血肿的重量，T 为止血所用时间。1.4问卷调查为了评判该模型的临床教学应用价值，向本单位使用过模型训练的5位住培学员和5位通过传统学习方式（手术视频讲解）学习的住培学员发放调查问卷，以调查该模型与传统学习方式对学员所带来的帮助。1.5统计学方法采用SPSS 26.0软件进行分析，计量资料采用均数标准差（-x s）表示，比较采用t检验；以P0.05）；有内镜经验组（n=24）高于无内镜经验组（n=8）（P0.05）。A：模型的颅骨部、血肿部以及渗血部；B：渗血装置安装示意图；C：内镜下清除血肿；D：内镜下观察到渗血部在出血；E：内镜下使用流体明胶进行止血。图1模型结构及操作示意图402023，50（2）朱俊豪，等：神经内镜高血压脑出血手术3D打印训练模型及培训方法http:/model or conventional learning method（explanation of surgery videos），and the results showed that this model had a better teaching value than the conventional learning method.ConclusionThis study develops the first three-dimensional printed model for practicing the basic skills of hematoma evacuation and hemostasis of oozing bleeding at the same time.Journal of International Neurology and Neurosurgery,2023,50(2):40-43Keywords：neuroendoscopy；hypertensive intracerebral hemorrhage；three-dimensional printed model；hemostasis of oozing bleeding高 血 压 脑 出 血（hypertensive intracerebral hemorrhage，HICH）指由高血压引起的脑血管破裂所致脑实质内出血，其总体预后不佳，30 d病死率约为30%，1年病死率约为54%1-3。随着神经内镜技术的成熟与推广，内镜治疗HICH较传统开颅血肿清除术及穿刺引流联合溶栓治疗显示出了一定的优势，其在微创治疗的同时保证了良好的手术视野，具有较高的血肿清除率及安全性4-7，而在真正进行内镜手术前进行一定的训练十分重要8。本研究设计了一款用于神经内镜下HICH手术训练的3D打印模型，可用于血肿清除以及术中止血的训练，并建立了相应的培训及评价方法。1材料与方法1.1模型设计与制作采用3D打印方法制作模型，模型分为颅骨部、血肿部以及渗血部（图1 A）。以颅骨部冠状缝前23 cm、中线旁开34 cm处为中心设计一3 cm 3 cm骨窗，骨窗下为放置血肿部的通道，通道底部指向基底节区。血肿部为可替换模块，放置于颅骨部的骨窗开口内。血肿部的最下层放置渗血部，模拟的血肿（猪血）放于渗血部之上，血肿的上层放置模拟的脑组织（2 g琼脂 100 mL的水）。渗血部为表面有一薄膜的储血装置，并通过细管道与泵血装置相连（图1 B）。泵血装置的流速为5 mL/min。1.2训练本次培训依托国家卫生健康委脑出血外科诊疗能力提升项目系列培训南京站（2021年10月24日），所用设备及器械，包括便携式内镜及摄像系统（海南海同顺医疗器械有限公司）、可吸收止血流体明胶（强生）、透明导管鞘以及吸引器等。操作者在训练时，首先置入透明导管鞘，置入时应减少对模拟脑组织的损伤，然后置入内镜观察并清除血肿（图1 C），适当改变透明导管鞘的角度来更好地观察和清除血肿，记录操作者在5 min内清除血肿的重量。操作者完成血肿清除操作后，打开泵血装置，渗血部开始渗出血液，操作者需用流体明胶及棉片等进行止血（图1 D和E），直至完成止血（最多操作5 min），记录止血所用时间。1.3操作评分办法评分原则为清除越多的血肿，止血操作所用时间越短，则得分越高。具体计算公式为：S=30+W+50 cos(/10)(T/60)。其中 W 为吸除的血肿的重量，T 为止血所用时间。1.4问卷调查为了评判该模型的临床教学应用价值，向本单位使用过模型训练的5位住培学员和5位通过传统学习方式（手术视频讲解）学习的住培学员发放调查问卷，以调查该模型与传统学习方式对学员所带来的帮助。1.5统计学方法采用SPSS 26.0软件进行分析，计量资料采用均数标准差（-x s）表示，比较采用t检验；以P0.05）；有内镜经验组（n=24）高于无内镜经验组（n=8）（P0.05）；有内镜经验组（n=11）短于无内镜经验组（n=4）（P0.05），有内镜经验组（n=11）高于无内镜经验组（n=4）（P0.05）。见表1。2.3与传统学习方法的比较调查问卷结果显示，使用本模型训练的住培学员与通过传统方式学习的住培学员在对手术整体操作步骤掌握、对止血操作掌握和作为教学训练工具价值方面的得分比较，差异有统计学意义（P0.05），本模型得分均高于传统学习方式。见表2。3讨论内镜手术相比于传统开颅血肿清除术具有一定的优势，如可抵近观察、角度内镜使视野盲区更小等，理论上可取得更好的疗效。Cho等4比较了内镜手术与传统开颅血肿清除术治疗基底节区脑出血的效果，结果发现，内镜手术用时更短、失血更少、血肿清除率更高，同时患者术后并发症发生率及死亡率也更低，有更好的预后。Zhang等5和Feng等9的随机对照临床试验也得出了相似结论。从显微手术切换到内镜手术，由此带来的视角变化、空间感的变化等，都需要一定的适应过程8。因此，在真正进行内镜手术前进行一定的训练十分重要。目前亟须一套标准完善的训练模型，在进一步推广内镜技术的同时保证培训的质量。对于内镜下脑血肿清除术，国内外已有少量关于训练模型的报道（见表3），包括使用椰子、自制模具、尸头、3D打印模型等10-14。在尸头上进行训练，成本高昂，而动物又与人存在解剖上的差异，因而均无法大规模推广。使用椰子等较简易的模拟物，则无法很好地模拟手术的步骤和场景。3D打印技术可以根据临床真实患者构建模型，精准地模拟解剖结构，同时经济成本适中，因而非常适合用于手术训练15。本模型为3D打印制作而成，血肿部与渗血部可替换，兼顾了对解剖的还原以及训练成本的控制，具有较好的实用性以及训练效果。此外，本模型还配备有相应的评分体系，可以量化训练者的操作成绩，客观评估训练者的训练成果。在脑出血手术中，除了尽可能多地清除血肿外，最为关键的便是操作过程中的止血，但是目前相应的训练模型较少，国内仅有何洁等12于2020年报道了用于模拟动脉出血的训练模型。而对于静脉渗血的止血，目前还没有相应的模型进行训练。本模型为首个可用于训练静脉渗血止血操作的模型，训练者可通过使用流体明胶以及棉片等进行止血操作的训练。且本模型可通过调节泵血装置的流速，模拟不同程度地渗血，训练操作者在不同程度渗血情况下的止血技术。学员的训练结果表明，有内镜经验的学员操作成绩要好于无内镜经验的学员，从侧面反映了该模型能准确表1神经内镜高血压脑出血手术培训训练成绩及比较（-x s）项目清除血肿重量/g止血操作时间/s 得分组别高年资组低年资组高年资组低年资组高年资组低年资组具体值13.132.3414.111.7689.0023.59100.7539.1987.374.2886.764.84统计值t=1.133P=0.266t=0.720P=0.485t=0.235P=0.818组别有内镜经验组无内镜经验组有内镜经验组无内镜经验组有内镜经验组无内镜经验组具体值13.882.2712.001.3181.4522.95121.5014.1888.773.7282.892.20统计值t=2.201P=0.036t=3.227P=0.007t=2.934P=0.012表2神经内镜高血压脑出血手术培训调查问卷（n=5，-x s）评分项（每项满分10分）对手术整体操作步骤的掌握对清除血肿操作的掌握对止血操作的掌握作为教学训练工具的价值使用本模型训练的住培学员7.800.847.401.147.200.848.000.71通过传统方式学习的住培学员6.200.846.801.115.000.716.400.55t值3.0240.8494.4914.000P值0.0170.4210.0020.004表3神经内镜高血压脑出血手术训练模型作者陈向荣,等.10Xiong ZW,等.11何洁,等.12Zhu JH,等.13覃建平,等.14年份20172019202020202018模型类型椰壳尸头自制模具3D打印模型3D打印模型是否可模拟止血操作否否是否否422023，50（2）朱俊豪，等：神经内镜高血压脑出血手术3D打印训练模型及培训方法http:/反应操作者的操作水平。对分别使用本模型进行训练和通过传统方式学习的住培学员的调查问卷结果也初步显示，本模型在教学以及训练上的价值高于传统学习方式。本模型也存在一定的局限性，如仅模拟了基底节区规则脑出血，无法模拟不规则脑出血及破溃入脑室内的血肿。此外，本模型对于模拟脑神经功能保护、术中动脉性止血等操作存在一定欠缺，将在今后逐步完善。同时，还需对使用本模型进行训练和通过传统方式学习的住培学员进行随访，对其真实手术操作进行打分，以客观评估本模型的临床教学应用价值。综上，本研究建立了用于模拟神经内镜下高血压脑出血手术的3D打印训练模型及培训方法，且研发了首款可同时用于练习血肿清除以及渗血止血基本操作的模型。参 考 文 献1AN SJ,KIM TJ,YOON BW.Epidemiology,risk factors,and clinical features of intracerebral hemorrhage:an updateJ.J Stroke,2017,19(1):3-10.2HONG KS,BANG OY,KANG DW,et al.Stroke statistics in Korea:part I.Epidemiology and risk factors:a report from the Korean stroke society and clinical research center for strokeJ.J Stroke,2013,15(1):2-20.3KRISHNAMURTHI RV,MORAN AE,FOROUZANFAR MH,et al.The global burden of hemorrhagic stroke:a summary of findings from the GBD 2010 studyJ.Glob Heart,2014,9(1):101-106.4CHO DY,CHEN CC,CHANG CS,et al.Endoscopic surgery for spontaneous basal ganglia hemorrhage:comparing endoscopic surgery,stereotactic aspiration,and craniotomy in noncomatose patientsJ.Surg Neurol,2006,65(6):547-555;discussion 555-556.5ZHANG HZ,LI YP,YAN ZC,et al.Endoscopic evacuation of basal ganglia hemorrhage via keyhole approach using an adjustable cannula in comparison with craniotomyJ.Biomed Res Int,2014,2014:898762.6CHEN CC,LIU CL,TUNG YN,et al.Endoscopic surgery for intraventricular 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