利用混合现实技术改善胸外科手术

通过全息叠加和实时3D成像实现术前规划的飞跃

波恩大学医院为胸外科引入了一种变革性的混合现实系统。这种创新方法使用全息叠加和实时3D成像来优化胸壁手术的术前规划。通过详细的术前患者解剖结构可视化，该技术旨在改善手术结果并提高患者护理质量。

Arensmeyer, J.; Bedetti, B.; Schnorr, P.; Buermann, J.; Zalepugas, D.; Schmidt, J.; Feodorovici, P. 一种使用视频透视头戴式显示器的实时渲染3D重建成像的混合现实全息叠加系统——未来胸壁手术导航的途径。J. Clin. Med. 2024, 13, 2080. https://doi.org/10.3390/jcm13072080

外科革命简介

在胸外科取得显著进步之际，波恩大学医院的一组研究人员开发了一种开创性系统，该系统利用混合现实和3D成像技术来改进手术规划，特别是在复杂的胸壁手术中。 他们的研究，《A System for Mixed-Reality Holographic Overlays of Real-Time Rendered 3D-Reconstructed Imaging Using a Video Passthrough Head-Mounted Display》，不仅为术前规划开辟了新途径，还为提高手术精度和患者预后奠定了基础。

核心创新

这一创新的核心在于利用高分辨率成像技术，将三维重建的患者解剖结构全息投影直接映射到他们的身体上。这使得外科医生能够实时可视化和操作解剖结构，从而在进行第一次切口前更清晰地理解手术部位。该系统利用最先进的视频透视头戴显示器，并连接到高性能工作站，实时渲染这些图像，使外科医生能够操纵和探索各种手术场景和方法。

该研究通过三个肿瘤病例展示了该系统的有效性，每个病例因肿瘤的大小和位置而具有独特的挑战。通过将3D全息图像投影到患者身上，外科医生能够获得关于肿瘤与关键解剖结构之间空间关系的宝贵见解，从而促进更明智的决策和手术规划。

手术规划中的全息精度

这种混合现实方法显著不同于传统的术前规划方法，后者通常依赖于2D成像或静态3D模型。全息叠加的动态特性结合混合现实环境提供的直观交互，为患者解剖结构提供了更全面的理解，这在胸腔内的复杂手术任务中尤为重要。

在复杂病例中的验证效果

此外，该系统的潜力超越了术前规划。在未来，此类技术可以集成到实际的手术程序中，提供实时指导和导航，从而减少对术中成像的依赖并降低辐射暴露。这对于较小的病变或触觉反馈有限的微创和机器人辅助手术尤为重要。

面临的挑战与未来的可能性

然而，这项技术在外科手术环境中的广泛采用之路并非没有挑战。目前的设置虽然先进，但需要连接到工作站的有线连接，限制了移动性。此外，尤其是在术中使用方面，还需要解决监管障碍。然而，随着混合现实硬件和云计算的快速发展，这些障碍可能会减少，使此类复杂系统更易于访问并更适用于手术应用。

这项研究不仅强调了混合现实和实时3D成像在提高手术规划和执行方面的重要潜力，还突出了需要进一步研究以探索其适用性、准确性和对临床结果的全面影响。当我们站在外科技术新时代的边缘时，很明显，混合现实系统的集成可能会重新定义胸外科及其他领域的手术精度和患者护理标准。