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综述:混合现实技术在神经外科中的应用:一篇叙述性综述

时间:2026年6月1日
来源:European Journal of Medical Research

编辑推荐:

摘要背景神经外科手术需要精确的定位和实时的可视化,但传统的工作流程受到2D成像的限制,以及术中大脑移动导致的对齐偏差,还有当医生看向显示器时出现的“手眼分离”问题。混合现实(MR)结合了虚拟现实(VR)的沉浸式3D技术和增强现实(AR)的现场叠加功能,将多模态数据以全息模型的形式

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摘要

背景

神经外科手术需要精确的定位和实时的可视化,但传统的工作流程受到2D成像的限制,以及术中大脑移动导致的对齐偏差,还有当医生看向显示器时出现的“手眼分离”问题。混合现实(MR)结合了虚拟现实(VR)的沉浸式3D技术和增强现实(AR)的现场叠加功能,将多模态数据以全息模型的形式呈现在外科医生的视野中,有望提高空间理解和导航能力。

方法

我们对2015年至2025年间的PubMed、Web of Science(WOS)和中国国家知识基础设施(CNKI)进行了结构化的、非系统的文献搜索。使用的英文和中文关键词包括“混合现实”、“增强现实”、“头戴显示器”、“神经外科”、“神经解剖学”和“神经外科导航”,并使用了布尔运算符进行筛选。我们重点关注与神经外科临床实践、教育、远程医疗或医患沟通相关的MR研究,这些研究需要是经过同行评审的完整文本。当作者明确描述了与MR平台概念上重叠的头戴式现场叠加功能时,仅包含AR的研究会被保留下来;而仅使用VR的研究和非神经外科相关的研究则被排除在外。由作者判断为相关的记录根据应用领域进行了定性综合分析,特别关注了随机对照试验(RCT)和多中心研究(如果有的话)。

结果

搜索共获得了2456条记录;经过去重和筛选后,最终纳入了118项研究。其中大多数研究涉及临床实践——术前规划和术中导航(84项,占84/118,71.2%);教育(神经解剖学和技能培训)方面的研究有33项(33/118,28.0%);远程医疗相关的研究很少(1项,占1/118,0.8%);没有找到关于神经外科医患沟通的研究。在临床应用中,MR支持针对患者的3D可视化、手术走廊模拟以及减少视线转移的导航功能;一些报告指出,其定位或瞄准误差通常在1-3毫米范围内,与传统导航系统相当。在教育和培训方面,MR提高了空间认知、参与度和任务表现,包括翻转课堂等整合方式;然而,大多数证据都是短期研究且样本量较小。主要的共性限制包括:对大脑移动和重新定位的对齐敏感性、当前头戴显示器(HMD)的视野范围和舒适度有限、手术室环境的干扰,以及以小型单中心研究为主。

结论

MR已经在神经外科的整个领域得到了应用——从教育和术前规划到术中指导和远程协作——提供了直观的、现场的三维(3D)支持。然而,目前的大部分证据仍处于早期阶段,主要来自小型单中心研究。更广泛的采用将取决于技术的成熟度、多中心比较研究以及健康经济评估。

背景

神经外科手术需要精确的定位和实时的可视化,但传统的工作流程受到2D成像的限制,以及术中大脑移动导致的对齐偏差,还有当医生看向显示器时出现的“手眼分离”问题。混合现实(MR)结合了虚拟现实(VR)的沉浸式3D技术和增强现实(AR)的现场叠加功能,将多模态数据以全息模型的形式呈现在外科医生的视野中,有望提高空间理解和导航能力。

方法

我们对2015年至2025年间的PubMed、Web of Science(WOS)和中国国家知识基础设施(CNKI)进行了结构化的、非系统的文献搜索。使用的英文和中文关键词包括“混合现实”、“增强现实”、“头戴显示器”、“神经外科”、“神经解剖学”和“神经外科导航”,并使用了布尔运算符进行筛选。我们重点关注与神经外科临床实践、教育、远程医疗或医患沟通相关的MR研究,这些研究需要是经过同行评审的完整文本。当作者明确描述了与MR平台概念上重叠的头戴式现场叠加功能时,仅包含AR的研究会被保留下来;而仅使用VR的研究和非神经外科相关的研究则被排除在外。由作者判断为相关的记录根据应用领域进行了定性综合分析,特别关注了随机对照试验(RCT)和多中心研究(如果有的话)。

结果

搜索共获得了2456条记录;经过去重和筛选后,最终纳入了118项研究。其中大多数研究涉及临床实践——术前规划和术中导航(84项,占84/118,71.2%);教育(神经解剖学和技能培训)方面的研究有33项(33/118,28.0%);远程医疗相关的研究很少(1项,占1/118,0.8%);没有找到关于神经外科医患沟通的研究。在临床应用中,MR支持针对患者的3D可视化、手术走廊模拟以及减少视线转移的导航功能;一些报告指出,其定位或瞄准误差通常在1-3毫米范围内,与传统导航系统相当。在教育和培训方面,MR提高了空间认知、参与度和任务表现,包括翻转课堂等整合方式;然而,大多数证据都是短期研究且样本量较小。主要的共性限制包括:对大脑移动和重新定位的对齐敏感性、当前头戴显示器(HMD)的视野范围和舒适度有限、手术室环境的干扰,以及以小型单中心研究为主。

结论

MR已经在神经外科的整个领域得到了应用——从教育和术前规划到术中指导和远程协作——提供了直观的、现场的三维(3D)支持。然而,目前的大部分证据仍处于早期阶段,主要来自小型单中心研究。更广泛的采用将取决于技术的成熟度、多中心比较研究以及健康经济评估。

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