协和医院综述3D打印手术模拟训练：农场主新知

医学教育和手术训练正迎来一场革命性的变革。

来自中国医学科学院北京协和医院眼科的团队，在《Frontiers in Medicine》杂志上发表了一篇名为《3D打印模拟器在外科培训中的应用现状》的综述文章（DOI：10.3389/fmed.2024.1443024）。

这篇文章系统梳理了目前各个外科领域应用 3D打印模拟器进行医学培训的研究进展，为我们展现了3D打印技术将如何重塑未来医生的培养方式。

原文章中没有图片，全是干货，AM易道此篇文章仅对该篇文章做精要解读，如对具体应用细节感兴趣的读者，请务必阅读文献原文。

3D打印模拟训练器的价值和市场前景

AM易道一直以来认为，医疗3D打印模拟训练器具有巨大的应用价值。

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一方面，它可以帮助医生更直观地了解患者的解剖结构，制定更加精准的手术计划。

另一方面，医学生可以在虚拟环境中反复操练，积累经验，提高技能。这不仅降低了真实手术的风险，也大大缩短了医生的学习曲线。

从市场角度来看，据Grand View Research，全球医疗3D打印市场规模预计将从2021年的16亿美元增长到2028年的54亿美元，年复合增长率高达 19.2%。

其中，模拟训练器领域是增长最快的细分市场之一。

可以预见，随着技术的不断成熟，3D打印模拟训练器将迎来广阔的商业机会。

3D打印模拟器的成本效益

3D打印模拟器的成本效益是其广受关注的重要原因。

等下在下文的研究可以看到，这些模拟器的直接材料成本通常相对较低。大部分为FDM的常见材料。

最经济的例子是3D打印牙齿模型，成本仅为0.60美元，而最昂贵的是用于机器人辅助肾移植训练的模型，成本达5,000欧元。

大多数3D打印模拟器的平均成本在30至300美元之间，这是一个相当经济的选择。

AM易道想说，开发模拟器不能只算经济账。

3D打印模拟器的直接材料成本较低，专业人员在整个过程中投入的时间和精力较高，而开发新的模拟器模型往往可以给医生或医工团队带来学术和商业价值。

以下内容比较干，没有图片辅助，请对技术细节不感兴趣的读者，直接跳到文章结尾。

3D打印模拟训练器的应用现状

杨等人的综述显示，目前 3D打印模拟训练器已经在多个外科领域得到应用，包括口腔颌面外科、耳鼻喉科、眼科、神经外科、骨科、胃肠外科、泌尿外科以及血管外科等（表 1-4）。

口腔颌面外科：精准模拟，效果显著

在口腔颌面外科领域，3D打印模拟器展现出了独特优势。研究中提到的Seifert等人开发的个性化3D打印模型在本科口腔颌面外科课程中表现出色。

这个模型使用聚乳酸（PLA）丝材和熔融沉积3D打印机制作，成本仅为3.46欧元。

相比传统尸体模型，其在解剖准确性和手术模拟方面更胜一筹。

尽管在软组织触感反馈方面还有待改进，但其成本效益显著。

更令人兴奋的是Nica等人的研究。他们利用数字3D打印机制作的层压光固化树脂模型进行离体训练，显著缩短了实际手术时间，平均减少20%。这不仅提高了手术效率，还为患者带来了更好的体验。

耳鼻喉科：从鼻窦到颅底，全面覆盖

在耳鼻喉科领域，3D打印模拟器的应用同样令人瞩目。

Alrasheed等人开发的内窥镜鼻窦手术训练模型使用工业级多材料光聚合物打印机制作。

Barber等人则聚焦于儿科内窥镜耳科手术，他们使用硫酸钙半水合物粉末和喷墨3D打印技术制作模型。

这个模型不仅成本低廉（约100美元），还显著提高了手术技能。尽管目前模型缺乏外耳的解剖特征，但其在提升手术效率方面的贡献已得到充分认可。

值得一提的是，Narayanan等人开发的内窥镜颅底手术3D打印模型。

这个模型特别适合学习注册、导航和颅底钻孔技术，为复杂的颅底手术培训提供了宝贵工具。

表一来自文献，目前口腔耳鼻喉科手术3D打印模拟器列表。

表一翻译版本，来自拙劣的图片机翻，仅作阅读辅助，有很多翻译错误请读者以原表格为准。

眼科手术：精益求精的艺术

在眼科领域，Famery等人开发的人工前房和3D打印虹膜模型为角膜内皮移植手术（DMEK）培训开辟了新天地。

这个模型不仅能模拟DMEK的所有手术步骤，还可以通过改变前房深度来调整手术难度，为初学者和经验丰富的外科医生提供了理想的训练平台。

另一项由Vatankhah等人进行的研究则聚焦于眼眶解剖、异常和骨折的教学。

他们的3D打印模型显著提高了眼科住院医生的学习成果，特别是对一年级住院医生的帮助最为明显。

神经外科：从脑室到血管，无所不包

神经外科是3D打印模拟器应用的另一个重要领域。

Nebor等人开发的经鼻内窥镜硬脑膜修复模型使用PLA材料和FDM3D打印机制作，成本仅为30美元。

Zheng等人的多材料、多色3D打印模型在经鼻内窥镜垂体腺瘤手术培训中展现出卓越性能。

Licci等人开发的神经内窥镜脑室病变切除模型使用聚乙烯醇材料PVA和FDM3D打印机制作，成本为94美元。

骨科手术：从手部到脚踝，全面覆盖

骨科领域也是大量应用所在。

Papavasiliou等人开发的屈肌腱模型使用FDM聚乳酸（PLA）丝材制作，为塑料外科住院医生提供了标准化的模拟训练模块。

Neijhoft等人的研究则聚焦于踝关节骨折的手术培训。他们使用FDM打印技术制作的3D打印模型显著提高了对复杂骨折的理解，尽管在触觉反馈方面还有待改进。

Ferràs-Tarragó等人开发的关节镜手术培训模型使用FDM打印的PLA材料制作，成本仅为12美元。这个模型被证明是一种可及、经济且有效的培训工具。

以下表二来自文献，目前用于眼科、神经外科和骨科手术的3D打印模拟器列表。

表二翻译版本，来自拙劣的图片机翻，仅作阅读辅助，有很多翻译错误请读者以原表格为准。

胃肠外科：从传统到微创，全方位覆盖

在胃肠外科领域，Habti等人开发的小肠吻合术训练模型使用硅胶材料和FDM3D打印机制作，成本仅为35美元。

尽管硅胶质地还需改进，但这个模型已被证明是一个有效且经济的训练工具。

Yang等人开发的腹腔镜胰肠吻合术训练模型使用硅胶材料和双头硅胶打印机制作。这个模型不仅接近临床实际，还显著提高了手术技能。

Xia等人的研究则聚焦于腹腔镜胆管空肠吻合术培训。他们使用硅胶材料和FDM 3D打印机制作的模型显著缩短了手术时间，尽管目前模型还无法模拟血管和术中出血。

文献表3目前用于胃肠手术的3D打印模拟器列表。

表三翻译版本，来自拙劣的图片机翻，仅作阅读辅助，有很多翻译错误请读者以原表格为准。

泌尿外科：从基础到高级，全面覆盖

泌尿外科领域Campi等人开发的RAKT Box是首个完全3D打印的机器人辅助肾移植训练模型，使用硅胶材料制作。

虽然每个模型成本高达5000欧元，但其在提高手术技能和缩短学习曲线方面的效果显著。

Wong等人开发的微创尿道膀胱吻合术训练模型使用FDM打印机制作。

Reilly Scott等人的研究则聚焦于部分肾切除术。他们使用FDM3D打印机制作的模型成本在270-290美元之间。

文献表4目前泌尿和血管外科3D打印模拟器列表。

表四翻译版本，来自拙劣的图片机翻，仅作阅读辅助，有很多翻译错误请读者以原表格为准。

3D打印模拟训练器的优势

与传统的手术培训方法（如尸体解剖或动物模型）相比，3D打印模拟训练器有诸多优势：

第一，高度逼真。医生可以在手术前"预演"，更直观地了解病情，制定更精准的手术计划。

第二，可重复使用。3D打印模型可以重复使用多次，不像尸体或动物模型那样昂贵且难以获得。这大大节约了培训成本。

第三，个性化定制。基于患者的影像数据，3D打印可以制作个性化的模型。针对不同病例，提供更有针对性的培训。

第四，降低风险。医学生可以在虚拟环境中反复练习，而不用担心对真实患者造成伤害。

3D打印模拟训练器的局限性

尽管 3D打印模拟训练器优势明显，但目前仍存在一些局限性，主要体现在：

触觉反馈差、无法复制所有解剖结构、缺乏血流动力学模拟这几大方向。

而这些痛点，需要3D打印材料、设备、机械、电子、产品设计力量的交汇解决，也同样意味着医工团队和3D打印企业的机会。

写在最后

AM易道认为，尽管目前还存在不足，但3D打印模拟训练器仍然代表了外科培训的未来方向。

未来，研究人员可以开发新型材料，以提供更逼真的触觉反馈；将人工智能技术与 3D打印结合，简化影像处理和模型构建流程，降低人力成本；开发动态模型，模拟血流情况，提供更全面的外科培训。同时，我们也呼吁行业制定3D打印模型的标准规范，以保证模型质量。

总的来说，3D打印技术为医学培训开辟了一条全新的道路。

它有望从根本上改变外科医生的培养模式，让更多的医学生和青年医生能够在虚拟环境中反复练习，更快地成长为精湛的外科医生，造福患者。

同时，3D打印模拟训练器领域也蕴藏着商业机遇，值得产业界和资本市场的关注。

最后AM易道想说，看到本文案例越来越多的研究团队采购FDM设备而不是更大更贵的工业设备，再次印证了之前AM易道对于Stratasys诉BambuLab事件发生的核心原因猜测。

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也希望所有的FDM设备大量持有者的农场主从龙和蛋上面转移注意力，认真思考医疗3D打印市场的进一步拓展。

（正文内容结束）