手术导板辅助增强现实技术与传统技术在椎弓根螺钉放置中的比较

孔会扬¹，王殊轶¹，张璨²，陈赞^2,3

（1.上海理工大学 健康科学与工程学院，上海200093；2.首都医科大学 宣武医院 神经外科，北京100053；3.中国国际神经科学研究所（China-INI）,北京100052） 

摘要：本研究目的是评估手术导板作为增强现实的补充工具在提高脊柱手术中椎弓根螺钉放置的安全性和精度方面的潜力。将4名训练者分为使用手术导板的增强现实导航组和徒手组，每个小组由一名新手和一名经验丰富的脊柱外科医生组成。共植入了80颗椎弓根螺钉。首先，AR组重建三维模型，根据L2腰椎CT数据规划螺钉插入路线;接下来，利用Microsoft HoloLens™ 2识别脊椎模型，将计划的虚拟路径叠加在真实的锥体模型上。接下来，根据投影轨迹放置螺钉。最后，使用Micron Tracker测量螺钉与术前计划轨迹的偏差，并使用Gertzbein-Robbins量表评估椎弓根螺钉。实验结果显示，增强现实导航组有经验的医生和新手训练者的线性偏差分别为(1.59 ± 0.39) mm和(1.73 ± 0.52) mm，角度偏差分别为2.72° ± 0.61°和2.87°± 0.63°。在徒手组中，有经验的医生和新手训练者的线性偏差分别为(2.88 ± 0.58）mm和(5.25 ± 0.62）mm，角度偏差分别为4.41° ± 1.18°和7.15° ± 1.45°。两组间偏差均有统计学意义(P < 0.05)。增强现实导航组的螺钉置入准确率为95%，徒手组的螺钉置入准确率为77.5%。研究结果表明，手术导板与增强现实的结合是一种创新技术，可以显著提高脊柱手术的安全性和精度，并协助没有经验的医生完成手术。

关键词：增强现实，椎弓根螺钉放置，手术导航，手术导板  

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Kong, H., Wang, S., Zhang, C. et al. Augmented Reality Navigation Using Surgical Guides Versus Conventional Techniques in Pedicle Screw Placement. J. Shanghai Jiaotong Univ. (Sci.) 30, 10–17 (2025). https://doi.org/10.1007/s12204-023-2689-5