综述：头颈部皮瓣和植皮手术训练模拟模型的叙述性综述

《Porto Biomedical Journal》：Simulation models for training skin flap and graft surgery in the head region: a narrative review

本文系统回顾了2004-2023年间13项关于头颈部皮瓣与植皮手术模拟模型的研究。综述表明，尽管模型在真实感、复杂性和制作工艺上存在差异，但模拟训练能有效提升外科医生的整体表现、手术规划与执行力及自信心。未来模型发展应优先考虑更高的解剖准确性、成本效益以及集成客观反馈机制，以最大化其教育价值。

　　

头颈部皮瓣和植皮手术模拟模型的挑战与前景

引言

外科训练领域近年来面临诸多挑战，包括手术机会减少、亚专科化兴起、外科服务集中化以及患者安全问题，这些都限制了动手培训的机会。住院医师期间的培训为获得最佳功能和美学患者效果提供了必要的技术技能。

随着各种形式皮肤癌病例的增加，非黑色素瘤皮肤癌已成为西方世界最普遍的恶性肿瘤。头面部区域是最常受累的部位，占头颈部病变的80%以上。解决方案通常涉及手术切除癌细胞，因此掌握手术技术至关重要。

皮瓣和植皮手术因其复杂性和精细性而尤为突出，其中皮瓣手术难度最大。皮肤移植涉及将一部分皮肤完全转移到另一个区域，而皮瓣则仍附着于供体部位。这些手术的并发症包括面部张力、缺血、血液学和感染问题，甚至因面部内部结构和血流动力学而导致的坏死。为了降低这些风险，正确操作组织至关重要。此外，选择最合适的方法并进行精确的术前规划对于成功的结果也极为重要。

2013年至2014年间对美国42个皮肤病学住院医师项目主任进行的一项调查显示，住院医师作为主要外科医生参与此类重建手术的比例仅为52%。要获得足够的实践以熟练掌握这些程序是复杂的，而在头部手术中，专业知识尤为重要，因为需要同时保持视觉和谐和功能完整性。

模拟在外科教育中的作用

外科实习生和住院医师传统上通过理论课程、在皮肤垫和动物模型上动手实践以及与患者直接互动相结合的方式学习。与传统方法相比，模拟提供了一个安全、低压力的环境；促进技术技能的获取；并减少了操作时间和术中错误。最终，它改善了患者的治疗效果。事实上，皮肤病学手术模拟研究获得了积极反馈：2013年的一项调查显示，75%的皮肤病学住院医师同意模拟器有利于获取、评估和加强程序性技能，91%的人支持模拟应成为住院医师培训的强制性组成部分。

对于皮瓣和植皮，真实的模拟模型变得至关重要。专业知识涉及组织操作、三维概念化以及掌握各种重建选项的技术。经验学习是理解影响皮瓣和植皮设计因素的关键，这最好通过动手实践来发展。

头颈部模拟模型的特性

模拟头颈部手术的模型需要复制人类皮肤特性和下面部结构，以提供更精确的训练。该区域的重建可能特别具有挑战性，因为某些设计和技术的几何形状复杂。这凸显了真实头模的重要性，它们提供了宝贵的实践机会，使受训者能更好地为这类手术做好准备。

所分析的模拟器在支持的技术、组成、制造方法、解剖细节和验证方法方面表现出可变性。受评估的技能包括基本技术和更具挑战性的皮瓣相关技术。值得注意的是，没有模型专门探索皮肤移植重建。

解剖准确性在众多模型中各不相同。皮肤是最关键的区域，被模拟为一到三层，包括表皮、真皮和皮下组织。九个模型使用了面部模具，而非完整的头部表示。皮肤和面部在所有训练工具中 consistently 存在，但一部分模型具有附加特征，如肌肉和模拟病变（如肿瘤）。

使用的材料包括合成材料和生物材料。七个模型选择硅胶作为人类皮肤的最佳代表，但一些模型也选择了泡沫。猪皮和鸡皮也被尝试用于增强真实感。制造方法从手动组装到基于计算机断层扫描（CT）或磁共振成像（MRI）数据的3D打印模型。

验证涉及在模拟器中进行实践训练。许多研究没有正式评估参与者的反馈，而是选择自由形式的方法，而其他研究则通过调查来评估真实感、教育价值和实用性等方面。一些验证更为全面，包括先前的讲座和用于评估模型性能和有效性的练习。

模型材料的真实感水平是另一个需要考虑的相关方面。一些研究收集了参与者对此的反馈。硅胶因其与人类皮肤的相似性而受到称赞，但也注意到其局限性，例如其持缝能力不如预期。此外，在模拟组织活动度方面也显示出挑战。与皮肤相比，硅胶在复制脂肪组织方面的真实感评分更高。另一方面，发现明胶模型能保持其形状，但未能很好地复制组织活动度和灵活性。

模拟训练的效果评估

在结果评估方面，13项研究中有11项证明模型至少改善了一项选定的结果（整体表现、信心、规划与设计或执行）。一项研究（Ueda等）未能提供关于训练有效性的明确数据，使得难以用所选参数评估模型。另一项研究（Shay等）未侧重于模型的验证。在多项研究中，无法分析次要结果，因为它们未被具体提及。关于投票计数，11项研究支持干预措施，1项研究结果不明确，1项研究在验证中未应用这些标准。这些结果反映了支持干预措施的证据趋势。

随着模拟技术的进步和外科培训需求的增长，已有两种产品商业化，为皮肤病学和头部重建手术提供培训机会。一项研究对Il Duomo Basic with Tumor模型进行了性能验证。参与者将解剖结构和可重复使用性评为最高分参数，但皮肤纹理缺乏真实感。医学生认为该模拟器对于学习基本技能来说过于复杂，而皮肤病学住院医师则赞赏其价值，并认为其具有作为练习工具的潜力。

头颈部模型的比较分析与现存差距

头模最显著的区别因素在于解剖准确性的水平。包含生物材料（如鸡皮或猪皮）的模型因其与人体组织的密切相似性而被使用。然而，在复制特定面部特征（眼、口等）周围的复杂解剖结构和运动方面，这些材料并不那么可靠。

硅胶是模拟皮肤最常用的选择。因此，它被广泛认为是创建皮肤外科模拟器（尤其是在头部和面部）的最佳材料之一。与其他材料相比，它能相对较好地复制皮肤的纹理，提供更真实的触觉体验。

在制造过程方面，较新的模型（如Powell等开发的模型）在真实感方面提供了显著改进。使用3D打印技术，结合CT和MRI数据，可以实现个性化定制和精确的解剖特征。据报道，模型精度获得了高度满意度，表明其有潜力最终取代尸体或动物为基础的模拟。然而，即使是这些先进工具，在模拟组织的复杂性和感觉方面也存在局限性，尤其是皮肤的灵活性。

一些模型显示能提高信心、技术技能和手术规划能力，而几乎所有模型都证明能有效提高受训者的整体表现。这证明了动手经验在技能发展中的关键作用，这是理论或虚拟模拟无法完全复制的。有11项研究支持干预措施，表明头模的有效性得到了有力支持。

模拟中一个反复出现的问题是成本与真实感之间的平衡。一些被回顾的模型提供了潜在的廉价解决方案，但由于其简单性，可能不是代表高级手术场景的最佳选择。这对于解剖结构和感觉至关重要的高级培训来说令人担忧。另一方面，3D打印模型提供了更详细、解剖结构更精确的面部特征表示，但成本更高。然而，即使是最昂贵、最先进的Il Duomo模型，也无法完全模拟人类皮肤的动态特性。挑战在于确保模型易于获取，同时不牺牲培训质量。

头模中存在的一个显著差距是专门为皮肤移植手术设计的模拟器极少受到关注，因为只有一个商业化模型（Cosmo）用于此目的，但并非专用。这种不平衡可能是因为移植是一种较少使用且技术要求较低的方法。然而，这忽视了对移植特定挑战（如实现适当的贴附和固定）进行模拟的重要性。

识别出的最实质性差距是模型缺乏集成的反馈机制来客观评估表现。虽然大多数模拟器被认可能提高外科技能，但缺乏评估工具阻碍了提供关于技能获取的定量数据，例如施加的力或组织张力。此类指标对于改进技术和识别实习生和住院医师需要加强练习的操作至关重要。增加基于传感器的系统和能够跟踪这些参数的软件，可以显著提高工具的教育价值。

关于反馈时机，Shay等的研究得出结论，在任何阶段提供反馈都能增强长期表现，这与心理学研究结果一致。然而，在练习过程中接收反馈能带来更大的即时改进。

因此，纳入反馈系统将很有价值，使用户能够进行自主练习并实时了解其表现。这些机制可以检测错误、提出改进建议并监控进展，最终丰富学习体验。

局限性与未来展望

所纳入的研究存在局限性，阻碍了比较和综述结果的可靠性。缺乏标准化的方法、评估标准、指标和报告结果限制了对主题的客观评估。研究也侧重于短期结果，如满意度或即时技能提高，而未考虑长期效益。此外，缺乏对照组和小样本量也降低了结果的可靠性，而基于效应方向的投票计数方法缺乏对所观察到的积极效应程度的洞察。

由于数据库访问限制、语言障碍或选择标准，相关研究可能被排除在综述之外。SWiM报告项目是提高综述质量和结构的宝贵方法，但某些项目（如确定性评估）实施不完整可能会限制研究结果的标准化和稳健性。

结论

模拟模型通过提供结构化的动手学习环境，有可能改变皮肤手术的外科培训。头模对于头颈部皮瓣和植皮手术的训练特别有益。它们提高了解剖真实感，提供了一个在可控和可重复条件下练习技术的平台。随着技术的进步，这些模型有潜力包含全面的培训体验。集成反馈系统将是一个重要的增强功能，能够实现自主和客观的技能发展。

因此，未来的方向应集中于开发具有解剖和感觉真实感、结合反馈机制并降低生产成本的头模。这些发展将使这些模拟器成为头面部皮肤重建外科教育中可行且有效的工具。