大脑半球切除术模拟器如何用于癫痫手术培训？

发布时间：2026-05-12 18:32:47 | 阅读：次| 关键词：大脑半球切除术模拟器如何用于癫痫手术培训？

James T. Rutka鲁特卡教授发表了《Design and validation of a hemispherectomy simulator for neurosurgical education》（用于神经外科教育的大脑半球切除术模拟器的设计与验证）。

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　　James T. Rutka鲁特卡教授曾担任世界神经外科学院院长，三十余年间始终专注于小儿神经外科领域的前沿探索。在他的带领下，研究团队不断攻克难题，从脑肿瘤的分子分型、精准治疗方案、新型药物治疗、微创技术等多个维度持续突破，为全球无数神经外科疑难病患儿带来了新的希望。

《Design and validation of a hemispherectomy simulator for neurosurgical education》（用于神经外科教育的大脑半球切除术模拟器的设计与验证）

摘要

　　研究目的：外科模拟训练已被早期采用者证实能够有效改善术中表现。这类技术的引入将为神经外科教育带来新的发展契机，尤其是在精细程度要求极高的癫痫外科领域。本研究推出了一款具备实际操作功能的大脑半球切除术模拟训练系统，并对其在癫痫外科教学中的应用效果进行了系统评估。

　　研究方法：两位癫痫外科专家对模拟器的解剖逼真程度及其作为教学工具的有效性进行了评价。通过让13名参与者完成指定任务，记录其任务完成时间，以此来评估模拟器的结构效度。

　　研究结果：泊松回归分析显示模型整体拟合效果良好（χ²=30.11, p<0.0001）。培训工具使用时的熟练程度与既往大脑半球离断手术经验及从业年限之间的关联具有统计学意义（χ²=7.30, p=0.007）。其中，既往接触大脑半球离断手术的经验（χ²=6.71, p=0.009）和从业年限（χ²=14.21, p<0.001）均呈显著相关。参与者平均完成任务时间为25.59 ± 9.75分钟。基于预测公式推算，需要完成约10例真实的大脑半球离断手术病例，才能达到接近专家水平的熟练程度。

　　研究结论：大脑半球手术模拟器可作为癫痫外科培训的有效工具，为神经外科教育提供更多术前练习的机会。

引言

　　外科模拟训练有望克服能力培养过程中面临的诸多障碍，同时通过构建对患者安全的术前练习平台来提升学习效果。对于癫痫手术病例相对较少的医院和学术机构而言，外科模拟的应用将带来更为显著的优势。早期引入外科模拟的外科领域已报告了模拟训练对术中表现的积极作用。

　　模拟器验证涉及三种效度评估：表面效度主要评价模拟器对解剖结构的还原程度；内容效度评估模拟器作为培训工具的实际效用；结构效度则衡量模拟器区分不同水平学习者（从新手到专家）的能力。OSATS评分系统可对以下变量进行量化评估：组织处理方式、时间与动作效率、器械操作水平、器械知识掌握、手术流程熟悉度、助手配合能力以及特定手术知识储备。

方法

　　设计流程：该模拟器的设计数据来源于病童医院（The Hospital for Sick Children）DICOM档案库中一名14岁药物难治性癫痫患者的脑部MRI和头部CT影像。图像分割纳入了以下手术相关的特异性解剖结构：脑回与脑沟、胼周动脉、大脑中动脉穿支、灰质-白质交界区域、软脑膜、海马体以及脑室系统。模拟器采用J750数字解剖3D打印机制作完成，并与7D外科手术导航系统进行配准融合。

图1：半球切除术模拟器与神经导航参考框架。

　　表面效度与内容效度评估：由两位癫痫外科专家担任评估人员，他们各自完成的大脑半球离断手术病例均超过100例。评估采用李克特量表问卷形式，涵盖两个领域共5个锚点，采用1至5分制评分。任何单个问卷项目的得分若为1分或2分，将触发质询回应；问卷总分范围设定为17分（最低）至85分（最高）。

图2：模拟器与真实脑部MRI在7D手术神经导航系统上的融合。屏幕上的十字光标沿着预设轨迹瞄准侧脑室颞角的位置。

　　结构效度评估：研究纳入13名神经外科学员作为参与者，其中包括5名研究员、2名神经外科教员以及6名住院医师（2名PGY1、1名PGY3、2名PGY4）。测试流程包括：介绍模拟器定位（即模拟患者的体位摆放）、播放专家实施大脑半球离断术的分步骤视频教程、收集参与者的PGY培训年资及既往大脑半球手术经验数据。统计分析采用二次表达式对数据进行线性化处理，通过回归分析确定皮尔逊相关系数，并运用广义线性模型和泊松分布进行建模。

结果

　　表面效度与内容效度：两位评估专家对所有问卷项目的评分均超过预设阈值，模拟器被认定为适合用作实际操作培训模型。

图3：专家外科医生表面（真实感）和内容（感知有效性）效度评分的比较。

表1：模拟器表面效度和内容效度的汇总统计

　　结构效度：模型整体拟合检验具有统计学显著性。职业长度与既往经验产生的联合效应对结果有显著贡献（χ²=7.30, p=0.007）。职业年限长度（χ²=14.21, p<0.001）和模拟前接触大脑半球离断手术的经验（χ²=6.71, p=0.009）均表现出显著相关性。职业年限与既往经验之间的皮尔逊相关系数为0.89。预测分析表明，参与者在完成约10例真实的大脑半球离断病例后，任务完成时间将趋于优化，大约在神经外科培训的第9年左右达到熟练水平。

表2：所有参与者的任务完成时间

图4：任务时间与模拟前接触大脑半球切除术以及职业生涯长度之间的关系。

讨论

　　模拟器在解剖保真度方面的设计亮点包括：模拟软脑膜结构，可增强软膜下剥离操作的真实性；海马体、脑室、灰质-白质界面等关键解剖标志；大脑中动脉分叉处的烛台样结构；以及覆盖于胼胝体表面的胼周动脉。基于这些设计，建议在学员正式进入手术室协助操作之前，首先进行术前模拟练习。该模拟器的应用范围还可拓展至分级分离性癫痫手术的模拟训练，包括胼胝体切开术、皮质切除术和颞叶切除术等。此外，更广泛的应用场景还包括半侧巨脑畸形模拟、深部脑肿瘤切除术训练、术前手术计划的优化制定，以及个性化手术护理方案的术前规划等。