基于增强现实（AR）技术的经皮肾镜取石术（PCNL）肾通路规划的初步研究及意义

《Urolithiasis》：Initial experience with augmented reality in planning renal access for PCNL

为解决经皮肾镜取石术（PCNL）中肾通路规划困难、并发症率高的问题，研究人员开展了利用增强现实（AR）技术规划肾集合系统通路的研究。结果显示 AR 模型能更好展示结石位置等信息，多数医生认为其可提高手术安全性，对 PCNL 术前规划有重要意义。

　　在泌尿系统结石的治疗领域，经皮肾镜取石术（Percutaneous Nephrolithotomy，PCNL）是处理较大肾结石及鹿角形结石的常用且重要的方法。然而，这一手术却面临着不小的挑战。PCNL 的整体并发症发生率在 10% - 20%，像出血、胸腔并发症、邻近器官损伤、严重败血症等情况时有发生，延长的手术时间还会让患者和手术团队暴露于电离辐射之下，增加麻醉相关并发症的风险。而成功 PCNL 的关键环节 —— 肾集合系统的通路建立，也困难重重 。目前使用的二维（2D）成像工具在术前规划时存在不足，难以满足精准规划的需求。

在这样的背景下，来自以色列 Sheba Medical Center 等机构的研究人员开展了一项关于利用增强现实（Augmented Reality，AR）技术规划 PCNL 肾通路的研究。他们希望借助 AR 技术，为医生提供更直观、准确的信息，帮助医生更好地理解患者的解剖结构和结石位置，从而降低手术风险，提高手术成功率。

该研究成果发表于《Urolithiasis》。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，利用数字成像和通信医学软件（Digital Imaging and Communications in Medicine，DICOM 2-print），根据患者的 CT 扫描数据构建 3D 模型，涵盖肾脏结石、集合系统、肾实质等多种相关结构。然后，使用无线 HoloLens 第一代头戴式设备（Head Mounted Unit，HMU），让泌尿科医生通过立体 3D 镜头阵列显示屏来探索这些解剖模型。最后，通过设计问卷，定量评估 AR 模型相较于 2D CT 成像在帮助医生理解结石位置、患者解剖结构和手术通路便利性等方面的优势。

下面来看看具体的研究结果：

1. 模型构建情况：成功为三位不同类型肾结石患者构建了肾结石 3D 模型，所有相关解剖结构都清晰可见1。
2. 问卷反馈结果：13 名泌尿科医生共完成 38 份问卷。在评估肾脏位置、肾盂和结石质量方面，AR 模型表现更优（5 分对 4 分，span data-custom-copy-text="\(p0.001\)"p<0.001 ）；对相邻器官方向的理解上，AR 模型也更胜一筹（5 分对 4 分，p=0.004 ）。86.8% 的医生表示术前和术中更倾向使用 AR 模型，69.2% 的医生认为 AR 模型能提高手术安全性2。
3. 使用时间差异：高级和初级医生测试模型的时间不同（p=0.016 ），且随着对模型使用经验的增加，所需时间显著减少（span data-custom-copy-text="\(p0.001\)"p<0.001 ）3。

研究结论和讨论部分具有重要意义。研究表明，在 PCNL 术前规划肾集合系统通路时，AR 技术通过立体 3D 眼镜展示，相比 2D 成像具有明显优势，能更清晰地展示结石位置、患者解剖结构和肾集合系统的通路情况，提高手术安全性 。不过，AR 技术在临床应用中也面临一些挑战，如成本问题、模型质量受扫描质量影响、与手术体位和器官位置变化的适配问题等 。而且，该研究存在一定局限性，例如数据的主观性、未在术中评估 AR 模型的效果、患者数量较少以及医生经验水平参差不齐等。尽管如此，这项研究为 AR 技术在 PCNL 术前规划中的应用提供了重要参考，后续还需要大规模前瞻性研究进一步评估其术中应用效果，推动这一技术更好地服务于临床实践。