综述：神经肿瘤外科模拟工具：围手术期和训练应用的范围综述

《Journal of Neuro-Oncology》：Simulation tools in neuro-oncological surgery: a scoping review of perioperative and training applications

这篇综述探讨了神经肿瘤外科模拟工具的应用，分析其现状、优势与局限。

　　### 神经肿瘤外科模拟工具的研究现状与进展
在神经肿瘤外科领域，手术的复杂性和高风险对精准操作和有效培训提出了极高要求。近年来，模拟技术逐渐成为提升手术效果和培训质量的重要手段。这篇综述对神经肿瘤外科模拟工具的围手术期和训练应用进行了全面梳理，展现了该领域的研究现状与发展趋势。

模拟工具在神经肿瘤外科的应用背景

神经肿瘤外科在整合模拟技术方面落后于其他神经外科亚专业。肿瘤病理的复杂性、手术方式的多样性以及针对性模拟技术发展较晚等因素，共同导致了这一现状。然而，随着医疗技术的进步，模拟技术在神经外科的应用日益广泛。虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）等现代工具，开始逐步取代传统的依赖动物模型和人体尸体标本的培训方法。这些先进技术能够提供多样化、沉浸式的体验，不仅有助于培养未来的神经外科医生，还能辅助经验丰富的医生规划和执行复杂手术。

研究方法

本研究采用了范围综述的方法，遵循 Arksey 和 O’Malley 提出的方法框架，并按照 PRISMA-ScR 指南进行报告。研究人员提出问题：“与传统或无训练方法相比，围手术期模拟和神经肿瘤学训练对神经外科医生的手术技能获取、患者预后和安全性有何影响？”

为了回答该问题，研究人员在 PubMed、Scopus 和 ClinicalTrials.gov 等数据库进行了全面搜索，检索词涵盖 “神经肿瘤学”“胶质瘤”“高级别胶质瘤” 以及 “训练”“模拟”“虚拟现实”“增强现实” 等相关词汇。搜索截止到 2024 年 5 月，随后由两位作者独立评估论文，如有争议则由第三位资深作者进行裁决。研究还对纳入研究的训练部分使用医学教育研究质量工具（MERSQI）进行评估，运用 Cochrane ROBINS-I 工具评估术前和术中模拟研究的偏倚风险。

模拟工具的分类及应用效果

通过文献搜索，共获得 5518 条记录，经过筛选最终 51 项研究符合纳入标准，并被分为六类：3D 模型在术前规划和术中导航、AR 在术前规划和术中导航、MR 在术前规划和术中导航、VR 在术前规划和术中导航、AR 在手术训练、VR 在手术训练。

3D 模型在术前规划和术中导航方面，应用相对较少，仅 5 篇文章涉及。这些研究主要聚焦于 3D 模型在术前规划的优势，通过 3D 打印技术精确复制患者特定的手术场景，帮助医生优化手术策略。研究设计多样，涵盖亚洲地区的病例对照研究、调查研究和病例系列研究等。评估指标既有客观指标如肿瘤切除范围、并发症发生率和术中失血量，也有主观指标如医生问卷调查反馈。不过，部分研究存在报告不完整的问题，尤其是在混杂因素和数据完整性方面。

AR 在术前规划和术中导航的研究最为广泛，有 25 篇文章。其中多数研究集中在肿瘤定位和术中引导，部分研究探索了 AR 辅助神经外科手术规划。一些团队利用基于 iPhone 或智能手机的 AR 应用进行肿瘤定位，还有多种 AR 模拟器如 Trans-visible navigator、Sina 系统和 HoloLens 等被应用于手术中。AR 技术的优势在于能提供高保真的解剖学表现，减少医生对 2D 图像的转换误差，提高手术效率。但多数研究样本量较小，限制了其结论的普遍性，且研究中对混杂因素和偏倚的控制存在一定问题。

MR 在术前和术中应用的研究有 6 篇，主要为病例系列研究，多使用 HoloLens 系统。MR 技术能创造一个真实与虚拟元素充分融合且可实时交互的环境，在术前和术中规划方面展现出显著优势。然而，当前 MR 系统存在一些挑战，如依赖缺乏深度和空间背景的 2D 图像显示、可视化视野有限、重新注册问题以及手术器械可视化和跟踪困难等。风险偏倚评估表明，该领域研究在混杂因素和参与者选择方面存在问题，需要更完善的报告和标准化方法。

VR 在术前规划和术中导航的研究有 4 篇，一半关注术前规划，另一半关注术中应用。VR 技术借助 3D VR 技术和相关 DICOM 查看软件，帮助医生更好地识别手术通道，还能在手术中实时整合图像与患者解剖结构。例如，Qiu 等人的研究利用磁共振扩散张量成像（DTI）在 VR 环境中可视化锥体束（PT）；Delion 等人则创新性地将 VR 应用于清醒开颅手术患者的语言映射任务。不过，VR 研究也面临着混杂因素和参与者选择偏倚的问题，需要更严格和标准化的报告。

AR 在手术训练方面，有 5 篇研究，主要是队列研究，多数涉及神经外科住院医生的培训。研究围绕 AR 模拟器展开，重点是提高白质纤维解剖技能。Gurses 等人开发的 AR 和 VR 教育模型，利用先进的摄影测量技术创建 3D 模型，在土耳其为神经外科住院医生和医学生提供神经解剖学学习资源，取得了较好的效果。但目前该领域研究数量有限，且多数依赖主观评估，缺乏客观的熟练度指标。

VR 在手术训练方面有 6 篇研究，均使用 NeuroTouch 系统（NeuroVR），该系统能提供触觉和图形反馈，是神经外科手术培训的重要工具。这些队列研究主要评估 VR 模拟对手术技术技能培训和评估的作用，涉及不同经验水平的神经外科医生。研究表明，VR 能有效降低认知负荷，减少手术压力持续时间，精确量化手术医生的表现，促进手术熟练度的评估和跟踪学员的进步。

模拟工具应用面临的挑战与局限

尽管模拟技术在神经肿瘤外科的研究日益受到关注，但仍面临诸多挑战。从技术应用角度看，模拟工具在神经肿瘤学中的应用范围不如其他亚专业广泛和先进，不同技术在不同应用场景下的有效性差异较大。在训练方面，对模拟训练的研究相对较少，且过度集中于 AR 和 VR 模拟，对 3D 打印模型和混合现实的潜力挖掘不足。

研究方法上，多数研究缺乏客观指标，主要依赖主观评估，这使得研究结果的可靠性受到影响。虽然部分研究在尝试纳入客观性能指标，但整体上仍缺乏统一的标准。在验证模拟工具的有效性方面，多数研究仅建立了表面效度和内容效度，很少有研究提供结构效度和预测效度的证据，导致模拟工具对提高手术熟练度和患者安全性的作用在很大程度上仍停留在理论层面。

此外，模拟训练向手术室的转化证据不足，很少有研究探索模拟训练对术中效率、并发症发生率或手术成功率的直接影响。在实际推广中，模拟技术还面临着成本效益、设备可用性差异、培训阶段和时长不统一、人体工程学等问题。例如，VR 设备的笨重和可能导致的晕动症影响用户体验和训练效率；远程训练系统虽有发展潜力，但面临网络基础设施和训练结果临床验证等障碍。

研究结论与展望

本综述表明，神经肿瘤外科模拟工具的研究文献数量呈增长趋势，模拟技术在手术训练和围手术期规划方面具有很大的潜力。然而，目前在研究深度和模拟方法的标准化方面仍存在显著差距。未来的研究需要进一步探索如何将模拟训练更好地转化为实际手术中的表现，建立统一的客观评估指标，明确关键手术技能，优化模拟技术的应用。同时，要解决模拟技术在成本效益、设备普及和培训标准化等方面的问题，推动模拟技术在神经肿瘤外科的广泛临床应用和与神经外科教育的深度融合，从而提高神经肿瘤外科手术的质量和患者的预后。