引用本文： 胡鵬宇, 王海濤, 余志平, 孫炳龍, 叢海波. 虛擬現實技術聯合電磁導航手術機器人輔助治療復雜骨盆骨折一例. 中國修復重建外科雜志, 2020, 34(6): 807-808. doi: 10.7507/1002-1892.201911008 復制
1 病例介紹
患者 女，50 歲。因“交通事故致全身多處疼痛、活動受限 2.5 h”于 2019 年 8 月入院。入院查體：患者下頜部、雙膝、左踝皮膚挫傷并少量滲血；腰椎叩擊痛，骨盆擠壓分離試驗（+），雙髖關節因疼痛不能活動；右小腿近端輕度腫脹，可觸及骨擦感；雙足活動良好，足背動脈搏動有力。骨盆 CT 平掃+三維重建顯示骨盆粉碎性骨折（Tile C3 型），其中恥骨上、下支骨折，右側骶髂關節脫位伴右髂骨骨折（圖1a）。初步診斷為左側恥骨上、下支骨折，左側坐骨骨折，左髖臼骨折，骶椎多發骨折，右側恥骨下支骨折，右骶髂關節脫位，右腓骨近端骨折，以及左膝前、下頜部皮膚裂傷。
圖1
手術前后及術中操作圖像
a. 術前 CT 三維重建；b. 外固定支架固定后 3 d CT 三維重建；c. 內固定術中 3D VR 眼鏡中的術野，輔助術者定位穿針；d. 電磁導航系統配準界面，輔助規劃最佳手術路徑；e. 電磁導航手術機器人的機械臂根據術前規劃路徑自動定位，術者直接通過套筒鉆孔；f. 術后 3 d X 線片；g. 術后 5 個月 X 線片
入院后急診行骨盆骨折閉合復位、外固定支架固定以及左股骨髁上牽引術。3 d 后患者病情穩定，復查骨盆 CT 平掃+三維重建，示恥骨上、下支骨折復位良好，右側骶髂關節間隙恢復正常，髂骨骨折復位良好，骨盆骨折及分離部分恢復正常（圖1b）。術后 2 周評估患者可耐受手術后，擬在 3D 虛擬現實技術（virtual reality，VR）眼鏡（微軟公司，美國）聯合電磁導航手術機器人（山東威高集團有限公司）輔助定位下，行右骶髂關節脫位復位空心釘內固定術+骨盆骨折微創小切口橋接鋼板內固定術。術前采用 3D 打印技術制備骨盆模型，根據模型選擇合適的橋接鋼板并預彎后消毒備用。
全麻下，患者取仰臥位，右臀部墊高，向對側傾斜約 25°。術者佩戴 3D VR 眼鏡，選取骨性結構明顯的 3 處（雙側髂前上棘以及右側髂前上棘后方 3 cm 處，盡量避開手術入路），穿入 3 枚細克氏針作為下一步配準選點的標志（圖1c）。然后術中 CT 掃描骨盆，將數據導入電磁導航系統構建骨盆三維模型，采取 5 點配準法進行配準；用鼠標在骨盆三維模型的 3 枚克氏針上，按順序選擇 5 個分散點，完成圖像選點。將電磁導航系統自配探針點放在患者骨盆上（位置與圖像選點相同），并保持靜止 1 s，該點自動被系統選中，完成 5 個分散點操作后軟件自動進行粗配準；再用探針在患者骨盆劃動，進行“患者點云選擇”，最后完成精確配準。
在電磁導航系統上設計右骶髂關節脫位空心釘固定最佳手術路徑，并在路徑上測量最適空心釘長度（圖1d）；電磁導航手術機器人的機械臂根據規劃的手術路徑進行精準定位，術者通過機械臂上套筒直接鉆孔（圖1e）；經術中 CT 驗證位置滿意后，擰入選擇的空心釘，再次 CT 驗證螺釘位置滿意。于左側髂前上棘、恥骨聯合上方約 2 cm 處分別作長約 3、4 cm 小切口，拆除骨盆外固定支架，在電磁導航系統輔助下實時復位骨盆骨折，安放預彎的橋接鋼板，擰入 6 枚螺釘，再次透視復位固定效果滿意。手術時間 2 h，術中出血量 20 mL。
內固定術后 3 d 復查 X 線片顯示骨折復位良好、內固定位置滿意（圖1f）。術后切口Ⅰ期愈合，2 周后拆線。術后 5 個月 X 線片示骨折位置良好，骨折線較前模糊（圖1g）。患者恢復良好，可下地活動，無不良反應。
2 討論
骨盆是人體結構中非常重要的部位，具有三維形狀、深層構造及與重要結構毗鄰的特點，多平面復合性損傷導致的不穩定型骨盆骨折是臨床治療難點。目前，已有 3D 打印技術、導航技術輔助治療骨盆骨折的報道。電磁導航技術是通過發生器產生磁場，發射和接收電磁信號來確定靶目標的空間位置。該技術用于輔助骨折復位具有術中實時定位且準確性高，避免骨折反復復位導致的二次創傷，減少術者及患者 X 線暴露時間，以及有效避免光學導航術中遮擋問題等優勢。
本例患者手術聯合了電磁導航手術機器人、VR 技術及 3D 打印技術。右骶髂關節脫位采用復位后空心釘內固定，術前于電磁導航系統完成手術路徑規劃，術中手術機器人機械臂自動定位，術者只需循機械臂路徑直接鉆孔。本例術中鉆孔 1 次成功，CT 透視確認位置滿意，大大降低了手術難度，避免了術中反復穿刺與 X 線透視。恥骨及髖臼骨折采取微創橋接鋼板內固定，在電磁導航系統輔助下實時復位骨折后，放置術前按照 3D 打印骨盆模型預彎的橋接鋼板，有效避免了鋼板反復折彎導致的強度降低，以及骨折移動對周圍血管神經帶來的二次損傷。本例手術在電磁導航手術機器人、VR 技術以及 3D 打印技術輔助下順利完成，術中僅透視 4 次（包括驗證透視），出血少，手術時間短，與傳統手術方式相比體現了絕對優勢。但電磁導航輔助技術也存在一些局限性。首先，對術前配準要求高，配準準確性會直接影響術中骨折復位；其次，游離于整體的骨塊不能在導航界面上顯示。因此，VR 技術聯合電磁導航手術機器人輔助骨盆手術的療效及應用價值，有待進一步臨床應用驗證。
作者貢獻：胡鵬宇參與實驗設計及實施、數據收集整理，文章撰寫；王海濤、余志平、孫炳龍參與實驗設計及實施、數據收集整理；叢海波參與實驗設計及實施、數據收集整理，對文章知識性內容作批評性審閱。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的統計分析及其報道。
機構倫理問題：研究方案經青島大學附屬威海市中心醫院倫理委員會批準（2019-倫審-01）。患者術前簽署知情同意書。
1 病例介紹
患者 女，50 歲。因“交通事故致全身多處疼痛、活動受限 2.5 h”于 2019 年 8 月入院。入院查體：患者下頜部、雙膝、左踝皮膚挫傷并少量滲血；腰椎叩擊痛，骨盆擠壓分離試驗（+），雙髖關節因疼痛不能活動；右小腿近端輕度腫脹，可觸及骨擦感；雙足活動良好，足背動脈搏動有力。骨盆 CT 平掃+三維重建顯示骨盆粉碎性骨折（Tile C3 型），其中恥骨上、下支骨折，右側骶髂關節脫位伴右髂骨骨折（圖1a）。初步診斷為左側恥骨上、下支骨折，左側坐骨骨折，左髖臼骨折，骶椎多發骨折，右側恥骨下支骨折，右骶髂關節脫位，右腓骨近端骨折，以及左膝前、下頜部皮膚裂傷。
圖1
手術前后及術中操作圖像
a. 術前 CT 三維重建；b. 外固定支架固定后 3 d CT 三維重建；c. 內固定術中 3D VR 眼鏡中的術野，輔助術者定位穿針；d. 電磁導航系統配準界面，輔助規劃最佳手術路徑；e. 電磁導航手術機器人的機械臂根據術前規劃路徑自動定位，術者直接通過套筒鉆孔；f. 術后 3 d X 線片；g. 術后 5 個月 X 線片
入院后急診行骨盆骨折閉合復位、外固定支架固定以及左股骨髁上牽引術。3 d 后患者病情穩定，復查骨盆 CT 平掃+三維重建，示恥骨上、下支骨折復位良好，右側骶髂關節間隙恢復正常，髂骨骨折復位良好，骨盆骨折及分離部分恢復正常（圖1b）。術后 2 周評估患者可耐受手術后，擬在 3D 虛擬現實技術（virtual reality，VR）眼鏡（微軟公司，美國）聯合電磁導航手術機器人（山東威高集團有限公司）輔助定位下，行右骶髂關節脫位復位空心釘內固定術+骨盆骨折微創小切口橋接鋼板內固定術。術前采用 3D 打印技術制備骨盆模型，根據模型選擇合適的橋接鋼板并預彎后消毒備用。
全麻下，患者取仰臥位，右臀部墊高，向對側傾斜約 25°。術者佩戴 3D VR 眼鏡，選取骨性結構明顯的 3 處（雙側髂前上棘以及右側髂前上棘后方 3 cm 處，盡量避開手術入路），穿入 3 枚細克氏針作為下一步配準選點的標志（圖1c）。然后術中 CT 掃描骨盆，將數據導入電磁導航系統構建骨盆三維模型，采取 5 點配準法進行配準；用鼠標在骨盆三維模型的 3 枚克氏針上，按順序選擇 5 個分散點，完成圖像選點。將電磁導航系統自配探針點放在患者骨盆上（位置與圖像選點相同），并保持靜止 1 s，該點自動被系統選中，完成 5 個分散點操作后軟件自動進行粗配準；再用探針在患者骨盆劃動，進行“患者點云選擇”，最后完成精確配準。
在電磁導航系統上設計右骶髂關節脫位空心釘固定最佳手術路徑，并在路徑上測量最適空心釘長度（圖1d）；電磁導航手術機器人的機械臂根據規劃的手術路徑進行精準定位，術者通過機械臂上套筒直接鉆孔（圖1e）；經術中 CT 驗證位置滿意后，擰入選擇的空心釘，再次 CT 驗證螺釘位置滿意。于左側髂前上棘、恥骨聯合上方約 2 cm 處分別作長約 3、4 cm 小切口，拆除骨盆外固定支架，在電磁導航系統輔助下實時復位骨盆骨折，安放預彎的橋接鋼板，擰入 6 枚螺釘，再次透視復位固定效果滿意。手術時間 2 h，術中出血量 20 mL。
內固定術后 3 d 復查 X 線片顯示骨折復位良好、內固定位置滿意（圖1f）。術后切口Ⅰ期愈合，2 周后拆線。術后 5 個月 X 線片示骨折位置良好，骨折線較前模糊（圖1g）。患者恢復良好，可下地活動，無不良反應。
2 討論
骨盆是人體結構中非常重要的部位，具有三維形狀、深層構造及與重要結構毗鄰的特點，多平面復合性損傷導致的不穩定型骨盆骨折是臨床治療難點。目前，已有 3D 打印技術、導航技術輔助治療骨盆骨折的報道。電磁導航技術是通過發生器產生磁場，發射和接收電磁信號來確定靶目標的空間位置。該技術用于輔助骨折復位具有術中實時定位且準確性高，避免骨折反復復位導致的二次創傷，減少術者及患者 X 線暴露時間，以及有效避免光學導航術中遮擋問題等優勢。
本例患者手術聯合了電磁導航手術機器人、VR 技術及 3D 打印技術。右骶髂關節脫位采用復位后空心釘內固定，術前于電磁導航系統完成手術路徑規劃，術中手術機器人機械臂自動定位，術者只需循機械臂路徑直接鉆孔。本例術中鉆孔 1 次成功，CT 透視確認位置滿意，大大降低了手術難度，避免了術中反復穿刺與 X 線透視。恥骨及髖臼骨折采取微創橋接鋼板內固定，在電磁導航系統輔助下實時復位骨折后，放置術前按照 3D 打印骨盆模型預彎的橋接鋼板，有效避免了鋼板反復折彎導致的強度降低，以及骨折移動對周圍血管神經帶來的二次損傷。本例手術在電磁導航手術機器人、VR 技術以及 3D 打印技術輔助下順利完成，術中僅透視 4 次（包括驗證透視），出血少，手術時間短，與傳統手術方式相比體現了絕對優勢。但電磁導航輔助技術也存在一些局限性。首先，對術前配準要求高，配準準確性會直接影響術中骨折復位；其次，游離于整體的骨塊不能在導航界面上顯示。因此，VR 技術聯合電磁導航手術機器人輔助骨盆手術的療效及應用價值，有待進一步臨床應用驗證。
作者貢獻：胡鵬宇參與實驗設計及實施、數據收集整理，文章撰寫；王海濤、余志平、孫炳龍參與實驗設計及實施、數據收集整理；叢海波參與實驗設計及實施、數據收集整理，對文章知識性內容作批評性審閱。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的統計分析及其報道。
機構倫理問題：研究方案經青島大學附屬威海市中心醫院倫理委員會批準（2019-倫審-01）。患者術前簽署知情同意書。
