增强现实技术在骨盆手术中的应用：基于AR头显的无辐射术中导航系统开发与验证

本研究针对骨盆骨折手术中传统导航技术存在辐射暴露和操作复杂等问题，开发了基于Microsoft? HoloLens 2的增强现实(AR)导航系统。通过10例骨盆模型和人体尸体实验验证，该系统实现了S1螺钉90%的准确置入率，且无需术中辐射或配准扫描，为微创骨盆手术提供了创新解决方案。

　　

骨盆骨折作为成人第六大常见骨折类型，其发病率随老龄化加剧显著上升。老年患者因骨质疏松更易发生低能量损伤，而传统手术面临高达31%的并发症风险。尤其对于骶髂(SI)关节螺钉固定术，狭窄的S2椎体通道和骶骨形态变异使得精确置钉极具挑战。当前依赖术中透视或CT导航的技术虽能提高精度，但存在辐射暴露大、操作流程复杂等缺陷。

德国研究团队在《International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery》发表的研究中，创新性地将增强现实技术引入骨盆手术导航。该系统采用Microsoft? HoloLens 2头显设备，通过Unity?引擎开发交互界面，以Sawbones?骨盆模型为实验对象，利用3DSlicer完成三维分割和术前规划。关键技术包括：1）基于前上棘和耻骨联合的三点匹配算法；2）Vuforia引擎实现的钻头实时追踪；3）虚拟激光引导下的无视觉辅助操作。研究通过20枚S1螺钉和19枚S2螺钉的置入测试，结合术后CT验证精度。

主要研究结果

1. 匹配效率：平均匹配时间3分28秒，显著短于传统导航系统配准流程。
2. 置钉精度：S1螺钉正确率达90%（18/20），显著高于S2螺钉的15%（3/20），归因于S1更宽的骨性通道。
3. 安全性：未发生后皮质穿孔（进入椎管），主要偏差集中于前侧（小骨盆方向）。
4. 时间优势：单枚螺钉操作时间缩短至5-7分钟，较传统技术提升6倍效率。

讨论与意义
该研究首次证实AR导航在骨盆手术中的可行性，其突破性体现在：1）完全消除术中辐射，通过术前CT规划实现“零曝光”操作；2）创新匹配机制避免侵入性标记物植入；3）直观的立体可视化界面降低学习曲线。虽然S2螺钉精度有待优化（主要因匹配平面旋转误差），但系统在S1区域的稳定性已具备临床转化价值。研究为微创骨盆手术提供了革命性工具，后续可通过集成自动分割算法和空间锚定技术进一步提升性能。

值得注意的是，尸体实验成功验证了人体应用的可行性，但软组织差异对匹配精度的影响仍需更大样本研究。这项技术不仅适用于创伤骨科，其模块化设计还可拓展至脊柱、关节等需高精度导航的术式，代表计算机辅助手术的未来发展方向。