增强现实辅助椎弓根螺钉置入在脊柱融合患者中的长期疗效分析：一项前瞻性随访研究

《Acta Neurochirurgica》：Long-term outcomes following augmented reality-assisted pedicle screw placement in spinal fusion patients

本研究针对增强现实(AR)技术在脊柱手术中长期临床效果证据不足的问题，开展了一项回顾性研究结合前瞻性随访，评估AR辅助椎弓根螺钉置入对脊柱融合患者长期预后的影响。结果显示术后Oswestry功能障碍指数(ODI)从44显著改善至24，36项简短健康调查(SF-36)身心评分(PCS/MCS)均超过最小临床重要差异(MCID)，证实AR技术不仅能提高螺钉置入准确性，更能带来持续临床获益。

　　

在脊柱外科领域，椎弓根螺钉置入是脊柱融合手术中的关键技术环节，其置入精度直接关系到手术成败和患者预后。传统技术包括徒手置入、荧光透视辅助、计算机导航和机器人导航等，但均无法达到百分之百的置入准确率。微小的轨迹偏差可能导致神经血管损伤、螺钉松动甚至需要二次翻修手术，给患者带来额外痛苦。近年来，增强现实(Augmented Reality, AR)技术为脊柱手术导航带来了革命性变化。通过头戴式显示器(Head-Mounted Display, HMD)，AR系统可将术前或术中获得的计算机断层扫描(CT)影像数据实时叠加到外科医生对真实手术野的视野中，实现"抬头"导航。这种技术有效解决了传统导航需要反复转头查看外部显示器导致的视线中断和注意力分散问题，使医生能够更专注地进行手术操作。

尽管先前研究，包括约翰斯·霍普金斯大学团队自身的工作，已经证实AR辅助椎弓根螺钉置入能达到98%以上的惊人准确率，但一个关键问题仍未得到解答：这种技术优势是否能转化为患者长期的临床获益？高质量的手术技术最终应当体现在改善患者生活质量、减轻疼痛和功能障碍上。然而，在AR脊柱手术领域，缺乏对患者报告结局(Patient-Reported Outcomes, PROs)的长期随访研究，这使得评估AR技术的真正临床价值存在空白。

为解决这一知识缺口，研究团队在《Acta Neurochirurgica》上发表了这项具有重要意义的研究，首次系统评估了AR辅助脊柱融合手术的长期临床结局。研究团队采用了回顾性数据收集结合前瞻性电话随访的设计。他们纳入了2020年6月至2021年8月期间在该机构接受AR辅助脊柱融合手术的最初59例连续患者，确保所有病例均处于AR技术的早期应用阶段，从而控制技术学习和曲线影响。通过电子病历回顾收集患者人口统计学、临床特征和围手术期数据。在2024年，研究人员通过电话对患者进行前瞻性随访，使用Oswestry功能障碍指数(Oswestry Disability Index, ODI)和36项简短健康调查(36-Item Short Form Survey, SF-36)评估患者术前和术后的功能状态。SF-36进一步衍生出身体成分总结(Physical Component Summary, PCS)和心理成分总结(Mental Component Summary, MCS)两个综合指标。统计学分析采用描述性统计、Wilcoxon符号秩检验比较术前术后PROs差异，并通过多元线性回归分析影响结局改善的因素。

患者基线特征与手术情况

研究队列平均年龄为61.2岁，男性占33.9%，其中57.6%有既往脊柱手术史，反映出这是一个相对高龄且手术复杂的群体。最常见的症状为背痛(96.6%)和神经根病(81.4%)。影像学上，88.1%的患者存在椎管狭窄，47.5%有椎体滑脱。所有患者均使用Augmedics公司的XVision系统进行AR辅助的椎弓根螺钉置入。平均融合节段为4.78个，手术时间平均438.47分钟，失血量平均1345.93毫升。

术后并发症与再手术率

中位随访时间长达3年。术后并发症包括：伤口感染(3.4%)、肺栓塞(6.8%)等。症状性近端交界性后凸(Proximal Junction Kyphosis, PJK)发生率为5.1%，影像学假关节形成率为10.2%。总再手术率为15.3%，再手术原因包括：假关节形成(44.4%)、邻近节段病(Adjacent Segment Disease, ASD)(33.3%)和其他指征(22.2%)。值得注意的是，没有患者因螺钉位置不当而需要再次手术。

患者报告结局的显著改善

ODI评分从术前的44分(代表严重功能障碍)显著改善至术后的24分(代表中度功能障碍)，改善幅度达20分，远超文献报道的ODI最小临床重要差异(MCID)阈值(10-17分)。SF-36调查显示，PCS从27.0提升至37.7，MCS从41.3提升至54.1，改善幅度分别为10.72分和12.8分，也超过了PCS和MCS的MCID标准(2-6分)。这些改善在统计学上均具有显著意义。对ODI各项目的分析发现，患者在坐、站、行走等具体功能领域均有显著改善。

影响结局改善的因素

多元线性回归分析显示，较高的改良衰弱指数(modified Frailty Index-5, mFI-5)和年龄增加与ODI改善程度降低呈正相关趋势，尽管未达到统计学显著性。对于SF-36 MCS，较高的mFI-5评分也显示出与较差结局相关的趋势。仅有年龄增长与腿部疼痛数值评分(Numerical Rating Scale, NRS)改善减少显著相关。

本研究首次证实了AR辅助椎弓根螺钉置入技术不仅能实现高精度的螺钉放置，更能为患者带来持久且有临床意义的功能改善和生活质量提升。术后ODI和SF-36评分(PCS和MCS)的改善均超过了公认的MCID阈值，表明这些改善不仅具有统计学意义，更具有实际的临床价值。研究中观察到的再手术率(15.3%)与文献中报道的其他脊柱融合技术相当，且无翻修病例与螺钉误置相关，间接印证了AR技术的高准确性。

然而，本研究也存在若干局限性。其为单臂研究，缺乏与徒手或机器人辅助技术的直接对比组；样本量相对较小；术前PROs依赖患者回顾性回忆，可能存在回忆偏倚；所有手术均由经验丰富的医生完成，结果推广至不同经验水平的外科医生需谨慎。此外，患者群体的复杂性和病种多样性也可能对结果产生一定影响。

研究结论强调，增强现实技术已成为脊柱手术中有价值的辅助工具。在AR技术于高容量脊柱中心初步应用期间，首批59例接受AR辅助椎弓根螺钉置入的脊柱融合患者，在长期随访中显示出身体功能、心理健康和残疾程度的显著改善。这些发现表明，AR导航可能成为脊柱手术中有用的术中工具。未来需要前瞻性研究，系统比较徒手、机器人辅助和AR辅助椎弓根螺钉置入技术在更大规模、多中心队列中的效果，以验证这些发现并进一步评估AR辅助脊柱手术对患者报告结局的影响。

从更广阔的视角看，这项研究为AR技术在脊柱外科的临床应用提供了重要的长期结局证据，填补了该领域的关键空白。随着技术的不断进步和更多高质量研究的出现，AR技术有望在提高手术精度、改善患者预后方面发挥越来越重要的作用，最终推动脊柱外科手术向更加精准、安全和有效的方向发展。