使用三维成像重建软件作为雪貂颅腔静脉穿刺训练的教学工具
2025年7月15日
我们提出，一种三维虚拟解剖重建软件工具可作为有益的辅助培训手段，用于向实验动物医学培训人员教授雪貂颅腔静脉穿刺技术。
[讲师] 使用三维成像重建软件作为雪貂颅腔静脉穿刺训练的工具。本研究中使用雪貂的方案已获得佐治亚大学机构动物护理与使用委员会的批准。本视频中涉及的所有雪貂在进行静脉穿刺时均已接受镇静处理。静脉穿刺是实验动物医学中的一项基本操作技术。在雪貂中，用于大量采血的常见部位之一是颅腔静脉。尽管总体而言该方法相对安全，但要掌握此技术，必须经过大量训练并深入了解胸腔解剖结构。我们建议，三维虚拟解剖重建软件可作为有益的培训工具，帮助学习者掌握该穿刺技术。具体而言，该软件可对MRI和CT扫描图像进行三维重建。使用者可通过该平台学习，并与程序内嵌的多种功能进行交互。该程序通过标准计算机键盘和鼠标进行操作。打开程序并选择所需的扫描图像后，在扫描图像中添加一个切面。使用鼠标滚轮，将切面由浅至深推进，直至观察到颅腔静脉。对所有这些步骤进行截图或屏幕录制，如同本视频中所做的一样。将图像和视频展示给一组受训人员，并由经验丰富的实验动物兽医提供口头指导。根据需要提供任何补充材料，并认真听取受训人员提出的问题。在受训人员独立操作前，应详细描述整个操作流程。将雪貂置于仰卧位，头部和颈部伸展。通常至少需要一名助手来正确固定动物。雪貂可在清醒、镇静或麻醉状态下进行该操作。使用酒精对胸骨柄区域进行消毒。触诊胸骨，于动物右侧寻找胸骨柄与第一肋之间的凹陷处。将针头插入该凹陷水平，针头倾斜30至45度，方向指向对侧髋部。在凹陷侧进针，并回抽以采集血液。评估并记录受训人员在操作过程中针头垂直角度、针头水平角度以及胸骨柄触诊的掌握情况。记录成功采集血液的受训人数及所采集的血量。来自该三维平台的图像和视频清晰地展示了雪貂的胸腔解剖结构，包括颅腔静脉。在本研究中，穿刺操作的成功与否基于受训人员能否正确调整针头和注射器的角度、在适当位置进针以及从目标部位采集血液。在五名受训人员中，100%掌握了针头的垂直角度，80%掌握了针头的水平角度，100%能正确定位胸骨柄作为穿刺标志，40%在尝试两次以内成功采集到血液。本研究表明，受训人员在展示完成雪貂颅腔静脉穿刺所需技能方面总体上取得了成功。我们认为，将三维图像和视频整合到教学过程中，有助于受训人员掌握该静脉穿刺技术所需的多项技能。
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概述
本研究提出使用一种三维虚拟解剖重建软件工具，以增强雪貂颅腔静脉穿刺训练的效果。该工具旨在通过提供交互式解剖可视化，改善实验动物医学培训人员的教学体验。
关键研究组成部分
科学领域
- 实验动物医学
- 兽医培训
- 三维成像
背景
- 静脉穿刺是实验动物医学中的一项关键技能。
- 前腔静脉是雪貂采血的常用部位。
- 掌握此项技术需要 extensive 的培训。
- 三维成像有助于理解胸腔解剖结构。
研究目的
- 评估虚拟解剖工具在培训中的有效性。
- 提升静脉穿刺技术的学习体验。
- 评估培训人员掌握该操作的熟练程度。
使用的方法
- 使用三维成像软件进行解剖学培训。
- 提供交互式功能，供用户探索解剖结构。
- 在经验丰富的兽医指导下进行实践操作训练。
- 根据特定标准评估受训人员的表现。
主要结果
- 100% 的受训者掌握了针头的垂直角度。
- 80% 的受训者掌握了针头的水平角度。
- 100% 的受训者正确识别了胸骨柄作为解剖标志。
- 40% 的受训者在两次尝试内成功采集了血液。
结论
- 三维成像工具显著促进了学员的学习。
- 学员展现出较高的技能掌握水平。
- 将技术融入培训可提升教育成效。
常见问题
行业重要性概述
三维成像重建软件通过提供交互式、空间精确的解剖结构可视化，增强了复杂操作技术培训的效果。该功能有助于在实验动物模型中实现早期技能获取和操作标准化，直接影响实验的可重复性和操作信心。将此类数字工具整合到研发工作流程中，可减少培训过程中的变异性，并提高开展后续转化研究的准备程度。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 提升对临床前模型中精确体内操作至关重要的解剖学理解。
- 减少操作过程中的不确定性，支持更可靠的生物学样本采集以进行靶点验证。
- 促进实验室人员快速提升技能，降低早期技术风险。
筛选与检测方法开发
- 能够实现动物模型的标准化制备，以确保生物样本采集的一致性。
- 通过培训工作人员识别解剖学标志和掌握正确操作技术，支持实验的可重复性。
- 提供操作准确性的可视化参照标准，有助于提高检测结果的可靠性。
转化与临床前研究
- 将操作培训与疾病相关的动物模型相结合，支持转化研究的连续性。
- 提高样本采集的信心，减少下游生物标志物研究中的变异性。
- 通过确保在关键的临床前工作流程中具备技术熟练度，支持基于风险评估的推进。
流程与工作流整合
这款数字化培训工具适用于早期发现与临床前模型制备的衔接环节，可同时支持以假设为导向的研究和标准化样本采集。
- Discovery Biology：通过从经过验证的解剖部位准确获取生物样本，增强假设检验的可靠性。
- Screening：促进可重复的动物操作和静脉穿刺，支持稳健的检测方法开发。
- Analytics：实现对操作成功率的定量评估，为培训和流程优化提供依据。
- Translational Research：弥合在与疾病相关的模型中开展复杂操作的培训差距，支持生物标志物的一致性验证。
- Enterprise Reuse：提供一个可扩展、可重复使用的平台，适用于多个团队和研究项目中的技术培训。
运营与企业影响
- 科学价值：提高临床前工作流程的预测可信度，并降低技术变异性。
- 运营价值：标准化培训流程，提升实验可重复性，并加快新进人员的上岗速度。
- 战略价值：通过确保技术准备就绪并降低早期阶段风险，支持更优的“推进/终止”决策。
- 项目组合影响：通过提高各研究间操作的一致性，实现基于风险调整的优先级排序。
实施注意事项
- 需要访问3D成像软件及兼容的解剖学数据集。
- 要求受训人员具备基础解剖学知识和数字操作能力。
- 通过跨团队统一培训方案和评估标准可获得更佳效果。
- 针对不同物种或操作变异情况，可能需要进行调整。
- 学习效果依赖于成像数据的质量和软件的易用性。
