增强现实手术导航系统EVA-AR在猪模型输尿管识别中的可行性评估及其对提升微创手术安全性的意义

针对盆腔手术中输尿管损伤(UI)这一高发医源性并发症缺乏非侵入性预防策略的临床难题，意大利技术研究院团队通过猪模型活体实验，评估了增强现实(AR)手术导航系统EVA-AR在输尿管识别中的可行性。研究表明，该系统校准精度达1.7 cm±0.002，任务执行时间缩短50%，系统可用性评分(SUS)达73.75，显著降低术者认知负荷。这项发表于《Scientific Reports》的研究为计算机辅助技术提升手术安全性提供了新范式。

　　

【研究背景】
在世界卫生组织(WHO)统计中，25%的重大手术会出现严重并发症，其中输尿管损伤(UI)占盆腔手术的0.2-1%，尤其在妇科肿瘤根治术中发生率高达30%。这种医源性损伤不仅导致患者住院费用超3万美元/例，更占美国妇科医疗纠纷的17%。当前预防手段如输尿管支架植入仍属侵入性操作，而计算机辅助技术正成为突破方向。意大利技术研究院Veronica Penza团队在《Scientific Reports》发表的研究，首次系统评估了其研发的EVA-AR（增强现实手术导航系统）在活体猪模型中的输尿管识别效能。

【关键技术】
研究采用20-30kg健康约克夏猪，通过对比增强CT（层厚1.5mm）获取动脉期、静脉期和尿路期图像，利用Medics Srl的HA3D技术重建患者特异性3D模型。实验配置包含光学追踪摄像头（监测腹腔镜运动）、全高清AR显示屏和校准标记工具，通过选取耻骨联合和肋缘等体表标志物完成1.04分钟校准（误差1.7 cm±0.002）。4名外科医生（含2名住院医师）在有无EVA-AR辅助下分别完成输尿管识别任务，采用SUS（系统可用性量表）、UEQ（用户体验问卷）和Surg-TLX（手术任务负荷指数）评估系统性能。

【研究结果】

1. 技术评估：

• OR兼容性：EVA推车尺寸与传统腹腔镜设备兼容，光学追踪距离1-2.4米，标记工具未干扰手术操作。
• 校准性能：基于肋骨的刚性结构校准后，虚拟输尿管与真实解剖结构重叠良好，呼吸运动影响可控。

1. 临床评估：

• 效率提升：使用EVA-AR时任务完成时间（41.41±11.11s）较传统方法（81.41±62.10s）缩短49%。
• 用户体验：SUS评分73.75（高于68的基准值），住院医师特别反馈AR降低心智需求（Mental Demand）和任务复杂度（Task Complexity）。
• 解剖吻合：专家确认3D模型与真实输尿管空间对应准确，需初期手动微调肾脏等标志点对齐。

【结论与意义】
该研究证实EVA-AR能有效解决软组织器官术中变形导致的导航偏差问题，特别适用于位置相对稳定的腹膜后器官。系统在15分钟内完成部署的特性使其具备临床转化潜力，而73.75的SUS评分表明其易用性已达商用标准。局限性包括样本量小（4名术者/1头猪）及猪模型缺乏人类 retroperitoneal脂肪层。未来研究将扩大样本并探索更复杂术式中的应用，为AR导航系统在泌尿外科和妇科肿瘤手术中的推广奠定基础。