沉浸式虚拟技术在泌尿外科手术中的突破性应用

导读近期一项开创性的研究首次将沉浸式虚拟技术引入泌尿外科，特别是应用于机器人辅助和腹腔镜部分肾切除术（RAPN和LPN）的术前规划中。该研究不仅展示了沉浸式虚拟技术的实用性，更通过详细的临床数据和手术结果证实了其在提升手术精准性和安全性方面的巨大潜力。

随着虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和人工智能（AI）等新兴技术的不断发展，沉浸式虚拟逐渐从科幻概念走入现实，成为医疗领域中的重要创新力量。近期一项开创性的研究首次将沉浸式虚拟技术引入泌尿外科，特别是应用于机器人辅助和腹腔镜部分肾切除术（RAPN和LPN）的术前规划中_[1]。该研究不仅展示了沉浸式虚拟技术的实用性，更通过详细的临床数据和手术结果证实了其在提升手术精准性和安全性方面的巨大潜力。

一、沉浸式虚拟技术的首次临床应用

这项研究首次将沉浸式虚拟技术应用于泌尿外科手术中，医生通过虚拟现实头盔进入虚拟空间，使用三维虚拟模型（3DVM）讨论手术方案（图1）_[1]。这种沉浸式体验打破了传统手术规划的局限，为远程合作提供了全新的可能性。

图1（右上角的二维码是YouTube视频，用于展示整个沉浸式虚拟平台的讨论过程） _[1]

二、高精度三维虚拟模型的引入

该研究使用了由Medics3D创建的高精度三维虚拟模型（HA3D），这些模型能够以极高的精度显示肾脏、肿瘤及血管的解剖结构（图2）_[1]。医生通过虚拟现实技术，不仅能够查看这些结构，还可以“进入”肾脏内部，详细分析血管与肿瘤的相互关系。这种可视化手段极大地提高了术前规划的精准性，特别是在复杂手术中，帮助医生制定更为个性化的手术方案。

图2 _[1]

三、远程协作和手术规划的创新

研究中，手术团队通过虚拟平台进行远程协作，无需亲临现场即可参与术前讨论。这种创新的合作方式为跨地域的手术讨论和专家会诊提供了全新的解决方案，在全球化医疗合作中具有深远的应用前景。

四、实际数据支持

1. 病例概述（表1）_[1]

该研究共纳入了9名患者，这些患者均接受了机器人辅助或腹腔镜部分肾切除术。患者的年龄跨度较大，手术涉及不同性别、病理类型和肿瘤大小的个体，为该技术在不同病例中的应用提供了全面的支持。

- 患者基本信息：患者年龄从37岁到75岁不等，病变大小从33mm到57mm不等，临床分期多为cT1，部分病例为pT1。

- 手术类型：5例为机器人辅助手术，4例为腹腔镜手术，所有手术均在虚拟平台讨论后进行。

2. 手术讨论时间和效果

术前讨论是手术规划中的关键环节。在虚拟平台中进行的术前讨论时间较短，但效率极高。每次讨论的中位时间为8分钟（IQR：8-9分钟）_[1]，表明虚拟现实技术在手术规划中的高效性。医生们能够在短时间内通过三维虚拟模型分析患者肾脏的血管分布和肿瘤位置，从而制定合理的手术策略。

3. 术前和术中的数据对比

根据三维虚拟模型的灌注分析，研究对9例手术制定了详细的血管阻断策略：

- 术前建议的阻断策略：1名患者建议进行全局阻断，4名患者建议选择性一阶阻断，4名患者建议选择性二阶阻断。

- 术中实际实施的阻断策略：尽管术前有明确的阻断建议，但手术中部分医生出于安全性考虑，选择了更为保守的全局阻断（5例患者）。最终，5名患者实施了全局阻断，1名患者实施了选择性一阶阻断，3名患者实施了选择性二阶阻断。

4. 手术结果与并发症情况

研究显示，所有患者的手术均成功完成，并取得了较为理想的结果：

- 温缺血时间：全局阻断患者的中位温缺血时间为17分钟（IQR：17-18分钟），选择性阻断患者的温缺血时间更短[16 min（IQR 16–17.5）]，显示了选择性阻断策略在减少肾脏功能损伤方面的潜力[1]。

- 失血量：手术过程中患者的中位失血量为400立方厘米（IQR：300-400立方厘米），这对于部分肾切除术来说属于可控范围_[1]。

- 并发症：未发生术中或术后并发症，所有患者的手术切缘均为阴性，显示出沉浸式虚拟技术在提升手术安全性和精准性方面的显著优势。

表1 [1]

五、手术规划中的实际应用

沉浸式虚拟技术在该研究中的应用为手术规划带来了巨大的优势。通过精确的三维模型和虚拟现实技术，医生能够更清晰地了解患者的解剖结构，提前制定精细的手术方案。手术中，医生还可以通过实时参考虚拟模型，确保每一步操作的准确性，尤其是在血管阻断和肿瘤切除中，避免了传统手术中常见的盲区和误判。

六、持续优化的手术体验

沉浸式虚拟技术通过沉浸式体验和精确的3D模型，帮助医生在手术前充分了解患者的具体情况，并在术中做出更为明智的决策。未来，随着技术的进一步发展，医生们可能会通过更加智能化的虚拟模型和人工智能算法，进一步优化手术流程，减少并发症，提高手术的成功率。

七、结论

该研究通过实际的临床数据和详细的手术结果，证明了沉浸式虚拟技术在泌尿外科手术中的可行性和实用性。三维虚拟模型的引入显著提高了手术规划的精确性，远程协作为全球化医疗合作开辟了新的途径。尽管沉浸式虚拟技术仍处于发展的早期阶段，但其在手术规划、远程医疗和医疗教育中的广阔前景不可忽视。随着技术的不断优化和成本的降低，沉浸式虚拟平台有望成为未来医学中的重要工具，推动医疗技术的进一步革新与进步。

参考文献：

[1] E. Checcucci, D. Amparore, G. Volpi et al., Metaverse Surgical Planning with Three-dimensional Virtual Models for Minimally Invasive Partial Nephrectomy, Eur Urol, https://doi.org/10.1016/j.eururo.2023.07.015