《International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology》:Surgeons’ Perspectives on Patient-specific 3D-printed Temporal Bone Models: What do we need?
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目的:患者特异性3D-printed颞骨(Patient-specific 3D-printed temporal bone, PS-TB)模型可能改善颞骨手术中的演练、规划与导航,然而其最佳使用场景、所需保真度以及有价值的增强功能从外科医生角度仍未明确。本次
目的:患者特异性3D-printed颞骨(Patient-specific 3D-printed temporal bone, PS-TB)模型可能改善颞骨手术中的演练、规划与导航,然而其最佳使用场景、所需保真度以及有价值的增强功能从外科医生角度仍未明确。本次研究旨在调查外科医生对PS-TB模型的首选使用场景、物理相似度要求以及有价值的增强功能。方法:研究人员对来自国家和国际社会的耳外科医生进行调查,时间在2024年12月至2025年4月。被调查者被分为高手术量(High-volume, HV)外科医生(每年进行≥50例乳突切除术)和低手术量(Low-volume, LV)外科医生。调查包含88个问题,包括李克特量表(Likert-scale)评分(1–5)和自由文本回答。组均值采用Welch t检验比较。结果:在87名参与的外科医生中,69人完成了问卷(回复率79%;55名LV / 32名HV)。PS-TB模型被认为在解剖畸形病例的术前演练中最具临床相关性(LV 4.14 vs HV 3.62),而在鼓室成形术和镫骨手术中相关性最低。LV外科医生对术前相关性的总体平均评分高于HV外科医生(2.80 vs 2.36;p<0.01)。术中使用也类似(2.67 vs 2.30;p<0.05)。关键的解剖标志结构应具有亚毫米(sub-millimeter)精度,尤其是面神经(facial nerve)和外半规管(lateral semicircular canal)(≥4.3)。支持关键结构可视化的模型增强功能被认为可能增加临床价值。结论:耳外科医生认为PS-TB模型在解剖畸形或其他复杂手术病例中是一种相关工具,尤其是在LV外科医生中。然而,模型需要以亚毫米精度复制关键标志。这些要求定义了提高模型临床价值的发展路径。
### 论文解读:患者特异性3D打印颞骨模型的外科医生视角——需求与展望
#### 研究背景、问题与意义
颞骨手术是耳鼻喉科领域最具挑战性的手术之一,其成功依赖于对外侧颅底复杂三维解剖的精确掌握。天然颞骨存在显著的解剖变异,病理变化(如胆脂瘤侵蚀)、既往手术改变或先天性畸形进一步增加了手术难度。由于面神经、内耳、颈内动脉、乙状窦及硬脑膜等重要结构紧密相邻,手术误差容忍度极低,尤其在儿童患者中,颞骨体积更小,操作空间更为狭窄。因此,近年来患者特异性规划与模拟训练受到越来越多的关注。基于临床影像的患者特异性3D打印颞骨(Patient-specific 3D-printed temporal bone, PS-TB)模型为外科医生提供了个体患者解剖结构的物理再现,可用于术前演练、规划或术中导航参考。
尽管已有文献报道对PS-TB模型的积极态度,但相较于颌面外科、骨科等其他专科中患者特异性模型已获得的充分循证医学证据,PS-TB模型的研究仍显不足。现有研究多聚焦于打印材料选择、触感真实感、成本与打印时间等一般性方面,而缺乏对外科医生终端用户需求的系统性、深入调查。这种知识空白导致模型的发展方向可能与临床实际需求脱节。随着自动化制造流程的兴起,PS-TB模型的可行性进一步提高,但最终用户(外科医生)对最佳使用场景、所需解剖精度及有价值增强功能的需求必须明确。此外,手术量与手术结局之间的关联提示,高手术量(High-volume, HV)与低手术量(Low-volume, LV)外科医生对模型的需求可能存在差异。该研究发表于《International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology》。
#### 研究内容与结论
研究人员开展了首个国际横断面调查,旨在从外科医生终端用户视角评估PS-TB模型的临床价值。研究通过电子邮件向国际耳外科医生分发问卷(2024年12月至2025年4月),来源包括国际同事、国际耳鼻喉科学会联合会(IFOS)成员、欧洲耳科学及神经耳科学会(EAONO)成员以及多国耳科学会代表。最终纳入87名受访者,其中69名完成全部问卷(完成率79%)。受访者按手术量分为HV(年乳突切除术≥50例,32人)和LV(<50例,55人)。问卷含88个问题,涵盖7个主题领域:术前相关性、术前可靠性、术中相关性、术中可靠性、结构重要性、尺寸精度要求及模型增强功能。数据分析采用描述性统计及Welch t检验(p<0.05为显著差异),自由文本进行主题编码。
**主要发现**:
- **背景人口统计学**:受访者多为资深耳外科医生(82.8%为顾问医师),中位乳突手术经验15年,64.4%曾有3D打印颞骨模型钻孔经验。
- **手术特异性相关性**:PS-TB模型在解剖畸形病例的术前(LV:4.14,HV:3.62)及术中(LV:3.95,HV:3.46)相关性评分最高,其次为复发性胆脂瘤手术与人工耳蜗植入。LV医生对术前及术中相关性的总体评分显著高于HV医生(术前:2.80 vs 2.36,p<0.01;术中:2.67 vs 2.30,p<0.05)。鼓室成形术与镫骨手术被认为相关性最低。
- **结构重要性与精度要求**:所有列出的解剖结构均被评为至少中等重要(均值>3),其中面神经和外半规管被评为“非常重要”至“极其重要”(≥4.3),并要求亚毫米(sub-millimeter)精度。LV医生对边界结构(硬脑膜、乙状窦、鼓室盖)的重要性评分高于HV医生。
- **模型增强功能**:彩色引导(color guides)显示关键结构被评为最有价值的增强功能(LV:3.52,HV:3.36),其次是增强现实(Augmented Reality, AR)叠加(LV:3.18,HV:3.31)与打印前虚拟乳突切除术(LV:3.14,HV:3.31)。流体循环与表面涂色评分最低。手术量对增强功能偏好无显著影响(p=0.91)。
#### 讨论与结论总结
讨论部分指出,PS-TB模型在复杂病例(解剖畸形、经乳突入路深部颅底手术)中具有明确临床价值,尤其对LV医生而言,其术前演练与术中辅助作用更为显著。对模型的质疑主要源于对其亚毫米精度能否实现的担忧。研究强调,制造流程(影像采集、分割、打印与灭菌)中的多重数据转换可能引入累积误差,因此需要建立标准化的制造报告指南与验证评估工具,以提升模型质量与外科医生信任。外科医生偏好的增强功能(如彩色引导、AR叠加、打印前自动去除骨性遮盖)均旨在简化关键结构的可视化,而非追求复制流体循环或皮肤触感。
翻译研究结论部分:在这项国际调查中,研究人员发现耳外科医生认为患者特异性模型在手术中具有术前和术中价值,尤其适用于颞骨解剖畸形的病例,例如综合征性儿童的先天性畸形手术。较高复杂度的胆脂瘤手术和人工耳蜗植入病例也被认为具有相关性,其中低手术量外科医生感知到的获益最大。需要高等级证据的试验来探索这是否转化为实际的临床价值。更广泛的临床采纳要求模型中的关键标志结构具有亚毫米精度,而支持这些结构可视化的特征被认为最可能增加临床价值。