Multidimensional Validation of a 3D-Printed Simulator for Transurethral Enucleation of the Prostate Incorporating Simulated Bleeding and Laser Hemostasis
本研究验证了一种用于经尿道前列腺电切术的新型3D打印模拟器，该模拟器具有模拟出血和激光止血功能，证明了其良好的表面效度和内容效度，并初步证实了其能够根据手术效率和工作负荷区分专家与新手外科医生。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。 阅读完整免责声明
对于年长的男性来说，前列腺肥大会使简单的如厕过程变成一场艰难的挣扎。当药物无法缓解压力时，外科医生通常会转向一种被称为经尿道前列腺剜除术（transurethral enucleation of the prostate）的手术。在这种手术中，外科医生通过尿道引导一种专门的器械，从器官内部小心地剥离肥大的组织。这是一项精密的任务，要求外科医生识别特定的解剖标志，在不损伤组织层的情况下将其分离，并在一个狭窄、潮湿的空间内控制出血。由于人体结构复杂且容错率极低，传统的技能学习意味着需要在严密监督下在真实患者身上进行练习。然而，医学界长期以来一直在寻求一种方法，让外科医生能够先在模型上练习这些细腻的动作，从而在接触患者之前建立信心并磨练技能。
挑战在于如何创建一个足够真实、具有实用价值的模型。以往使用冻尸的尝试缺乏血液的流动感，而计算机模拟往往感觉过于僵硬，且与外科医生实际使用的器械脱节。中国的一支研究团队致力于开发一种新型培训工具：一种能够模拟真实手术中的外观、触感甚至出血情况的3D打印前列腺模拟器。他们想知道这种人工器官是否能教授正确的技能，以及经验丰富的医生在使用它时，是否能分辨出新手与大师之间的区别。
研究人员构建了一个可重复使用的培训站，其核心是一个可更换的前列腺模型，设计重量为60克。在这个打印模型内部，他们嵌入了一个代表肥大组织的氢凝胶核心，一个代表手术包膜的外壳，以及一个模拟血管的网络。一个泵系统向这些管道中注入液体，以创造持续的模拟血流。这使得模型在被切开时会产生出血，就像真实的前列腺一样，并要求外科医生使用激光来止血，这是实际手术中的关键步骤。该模型还包含一个机械系统，用以模拟膀胱和控制尿流的肌肉的收缩与舒张。
为了测试这一设备，研究团队邀请了12名泌尿科医生在模拟器上进行了一次标准化的操作程序。这组人员被分为两类：六名从未独立完成过完整手术的外科医生，以及六名在真实患者身上进行过五十次以上该手术的专家。每位参与者都使用相同的激光设备并遵循相同的步骤：进行切口、将组织从包膜处剥离，并处理发生的任何出血。研究人员记录了手术所需的时间，并密切观察是否存在错误，例如误切到错误的组织层或损伤了控制排尿的肌肉。
结果显示，该模拟器能够区分这两组人群。专家组外科医生完成组织剥离的平均时间为34.5分钟，而经验较少的组别则耗时约45.7分钟。专家在处理模拟出血和使用激光止血方面也明显更快，耗时约为3.8分钟，而新手则为7.7分钟。虽然专家犯的错误较少（例如误切外层包膜或尿道括约肌），但由于参与人数较少，这些安全性的差异在统计学上尚不具有决定性意义。然而，速度和效率方面的差异已足够清晰，表明模拟器能够对技能水平做出响应。
除了计时器之外，外科医生还评估了模型的真实感。他们对模拟器的整体外观和触感给出了很高的评价，得分高达5.5分（满分7分）。他们特别称赞了内部结构的视觉准确性以及模拟血流的表现。专家们也确认，该模型涵盖了所有必要的教学内容，从识别解剖结构到练习止血。当被问及所需的心理和体力投入时，经验较少的医生报告称，他们感受到的体力需求和时间压力远高于专家。这种感知工作量的差距是培训工具发挥作用的常见迹象，因为它反映了新手在应对复杂任务时所感受到的额外压力。
研究人员谨慎地指出了他们工作的局限性。该模拟器并非每种可能的人体解剖结构的完美复制品；例如，它未能完全捕捉到某种特定类型的前列腺肥大——即组织向膀胱凸出的复杂情况。此外，该研究规模较小，且是在单一医院进行的，因此目前还不能证明在此设备上接受培训能带来更好的实际手术效果。团队将研究结果描述为初步证据，表明模拟器可以帮助区分新手与专家，并提供一个练习基础技能的安全空间。他们总结道，虽然这种3D打印工具为结构化培训提供了一个充满前景的开端，但仍需要更广泛的研究来证实在此处学到的技能是否能真正转化到手术室中。
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