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虚拟现实训练对乳突切除术表现的影响：一项前瞻性随机研究
1. 研究作者及发表信息
本研究由Jesse Tapiala（芬兰东芬兰大学医学院和库奥皮奥大学医院耳鼻喉科）、Matti Iso-Mustajärvi、Tomi Timonen、Hana Vrzáková（东芬兰大学计算机学院）和Aarno Dietz共同完成，发表于European Archives of Oto-Rhino-Laryngology期刊（2024年，第281卷，701–710页）。研究通过随机对照试验，探讨了虚拟现实（Virtual Reality, VR）技术在乳突切除术（mastoidectomy）培训中的应用效果。
2. 学术背景
乳突切除术是耳科手术中一项复杂且高风险的操作，需精确处理颞骨（temporal bone）内的关键结构（如面神经、半规管）。传统培训依赖尸体颞骨解剖，但尸体标本稀缺且成本高昂。同时，现代外科培训面临手术室资源有限、患者安全要求提高等挑战。VR技术因其可提供三维交互式解剖模型和无限重复训练的机会，被视为潜在的替代方案。然而，此前研究多聚焦VR模拟器（simulator），而本研究首次评估了纯解剖学VR模型（无模拟器功能）对新手培训的效果，旨在验证其能否提升学员的解剖理解和手术表现。
3. 研究流程与方法
3.1 研究对象与分组
- 样本：30名无乳突切除术经验的医学生（四年级至六年级），随机分为两组：
- VR训练组（VRT组，n=16）：使用VR三维颞骨模型（基于CT扫描重建，通过HTC Vive Pro头显和控制器交互）。
- 传统训练组（TT组，n=14）：使用解剖书籍和 dissection guide（解剖指南）。
3.2 培训与评估流程
- 统一理论学习：所有参与者观看15分钟视频讲座，学习乳突切除术的解剖和步骤。
- 分组训练：
- VRT组通过VR模型学习颞骨结构，可自由旋转、切割模型（使用Adesante SurgeryVision™软件）。
- TT组通过二维解剖图和文字说明学习。
- 模拟手术：两组在3D打印的颞骨模型上完成乳突切除术，使用真实手术显微镜和钻具。手术分为6个子任务（如定位关键结构、清除气房等）。
- 评估指标：
- 操作时间：记录完成手术的总时间。
- 求助次数：统计学员需专家指导的次数。
- 自我评估：学员填写技术表现问卷（基于Andersen量表）。
- 专家评分：两名专家盲评手术结果，采用改良Welling量表（评估解剖结构的保护程度和整体操作质量）。
3.3 数据分析
- 主要结局变量为复合Z分数，综合操作时间、求助次数和Welling评分（标准化后加权计算）。
- 统计方法：Mann-Whitney U检验（非参数检验），显著性阈值p<0.05。
4. 主要结果
4.1 训练方法评价
- VRT组对培训的满意度显著更高（p<0.001），尤其在三维解剖感知（3D perception）方面优于TT组（4.3分 vs. 3.3分）。
- TT组的缺点是二维图像难以传达空间关系，而VRT组的不足是模型缺乏颜色标记和软组织。
4.2 手术表现
- 求助次数：VRT组显著少于TT组（10.7次 vs. 15.5次，p=0.022），表明VR培训可能提升独立操作能力。
- 操作时间和手术结果：两组无显著差异（VRT组平均75.5分钟，TT组67.7分钟；Welling评分分别为10.7和13.1，p=0.142）。
- 错误率：两组均有50%的学员损伤关键结构（如砧骨、面神经），提示技术难度与培训方法无关。
4.3 复合Z分数
两组无显著差异（p=0.984），表明VR培训虽提升学员信心，但未显著优化整体手术表现。
5. 结论与价值
- 科学价值：首次证明纯解剖VR模型可达到与传统方法相当的效果，且学员满意度更高，为VR在手术培训中的推广提供了证据。
- 应用价值：VR可作为尸体解剖的补充，降低培训成本，尤其适合资源有限的地区。未来需结合模拟器功能（如触觉反馈）以进一步提升效果。
- 局限性：样本量较小（n=30），且未评估长期培训效果。
6. 研究亮点
- 创新性：首次评估无模拟器功能的VR解剖模型在乳突切除术培训中的作用。
- 方法学严谨性：采用多指标评估（时间、求助次数、专家评分），并通过复合Z分数量化整体表现。
- 临床意义：为VR技术在复杂手术培训中的可行性提供了直接证据。
7. 其他有价值内容
- 技术细节：VR模型基于真实CT数据重建，但缺乏软组织和色彩标记，未来需优化。
- 培训设计：强调结构化教学（统一视频讲座+分组训练），减少偏倚。
- 开放数据：研究数据可向通讯作者申请获取，支持结果复现。
此研究为外科教育技术创新提供了重要参考，尤其对耳科手术培训的数字化转型具有启示意义。