虚拟现实训练在腰骶椎椎弓根螺钉徒手置入中的可行性及与传统培训效果对比研究

《European Journal of Orthopaedic Surgery & Traumatology》：Is virtual reality training for lumbosacral freehand pedicle screw placement an alternative to conventional training?

本研究针对脊柱外科培训中传统方法受限的问题，探讨了虚拟现实（VR）训练在腰骶椎椎弓根螺钉置入教学中的应用价值。通过对比4名住院医师在VR训练与传统模型训练后的螺钉置入准确率，发现两种方法均能显著降低螺钉错置率（VR组从64%降至2%，传统组从25%降至0%），表明VR训练可达到与传统培训相当的效果，为远程外科教育提供了新思路。

　　

在脊柱外科领域，腰骶椎椎弓根螺钉置入术是一项至关重要的基本功。尽管如今有导航系统、增强现实（AR）等辅助技术能够提高置钉准确性，但这些设备存在固有局限：可能发生机械故障、出现旋转或平移误差，并且准确性会随着与参考点的距离增加而下降。更重要的是，在偏远地区或特殊时期（如疫情期间），外科医生往往难以参加线下培训课程。虚拟现实（VR）技术的兴起为解决这一难题带来了希望——它能够突破时空限制，让医生随时随地进入虚拟手术室进行训练。但一个关键问题尚未明确：VR环境下的手术训练效果能否媲美传统的骨模型培训？

为回答这一问题，瑞士巴塞尔大学医院脊柱外科的Lukas Urbanschitz团队在《European Journal of Orthopaedic Surgery》上发表了一项创新性研究，比较了VR训练与传统培训在腰骶椎椎弓根螺钉徒手置入教学中的效果。

研究人员设计了一项精心控制的实验，招募了4名脊柱外科经验不足1年的住院医师。参与者被随机分为两组，先后经历了三个阶段的训练：首先通过AO Surgery参考指南进行自学，随后一组接受传统骨模型培训，另一组则使用Specto Medical?的VR系统进行训练。最终，两组交换培训方式再次训练。每次训练后，由不知情的资深脊柱外科专家对螺钉置入轨迹和骨道完整性进行盲法评估。

关键技术方法包括：使用Synbone腰椎骶骨模型（L1-S1）模拟真实手术环境；通过HP G2 VR眼镜运行Specto 5.0.0软件创建3D训练环境；采用EXPEDIUM? 5.5螺钉系统进行实际操作；运用Firth偏倚减少法的逻辑回归进行统计分析，以解决数据稀疏性问题。

研究结果显示，自学阶段螺钉错置率高达44%（21/48），其中即将接受传统培训的组错置率为25%，而VR培训组达64%。经过首次培训后，两组表现均显著改善：VR培训组错置率降至2%（仅1例错置，p<0.001），传统培训组则降至0%（p=0.008）。两组间无显著差异（p=0.679）。第二次交叉培训后，两组错置率无进一步显著改善（p=0.19）。

错置螺钉的分析表明，S1椎体是最易出错的部位（错置率38%），主要错误类型包括椎弓根侧方或内侧穿破、椎间盘内穿破等。值得注意的是，一名初始表现较差的参与者在VR训练后进步显著，达到与其他参与者相当的水平。

讨论与结论指出，VR训练为腰骶椎椎弓根螺钉置入提供了平缓的学习曲线，与传统培训效果相当。这为无法获得传统培训的偏远地区外科医生提供了可行的替代方案，特别是在旅行受限的情况下能保障外科教育的连续性。然而，研究也存在局限性：参与者数量较少，人造骨模型的触感与真实骨骼存在差异，且理想化的暴露条件（无软组织遮挡）可能使任务比临床实际更简单。未来需要在更大样本中验证这两种方法的相对有效性，并探索VR技术在更复杂脊柱手术训练中的应用潜力。

这项研究首次系统比较了VR与传统培训在脊柱外科基础技能教学中的效果，为外科教育数字化转型提供了实证依据。随着VR技术的不断进步，未来有望创建更复杂的手术模拟环境，从而重塑外科医生的培养模式。