混合现实在脊柱手术中的应用：Apple Vision Pro 在双通道内镜下腰椎融合术中的使用

摘要

本病例报告描述了在内镜融合手术中首次使用混合现实头戴式显示器的情况。患者术后表现出显著的临床改善，腿部疼痛完全缓解，背部疼痛和功能状态在术后7个月随访期间持续逐步改善。

摘要

混合现实（MR）技术在内镜脊柱手术中的应用 recently 被引入，有望增强术中可视化效果、改善手术流程并支持术中决策。Apple Vision Pro（AVP）MR 头戴设备在双通道内镜脊柱手术中的成功应用 recently 已有报道。据我们所知，本病例是 MR 技术作为辅助手段应用于双通道内镜脊柱融合术的首例报告。 一名 81 岁男性患者，既往有腰椎管狭窄及 L4–5 节段 I 度脊椎滑脱病史，因进行性加重的神经根性疼痛且对保守治疗无效而就诊。根据临床检查结果，患者接受了经双通道内镜入路的经椎间孔腰椎椎间融合术（TLIF）。手术步骤包括内镜下椎板切开、双侧减压、关节突切除、置入椎间融合器并进行植骨，以及后路脊柱内固定与融合。手术全程，主刀医师佩戴 AVP MR 头戴设备，该设备将实时内镜图像虚拟叠加于真实手术视野之上，且不遮挡实际操作区域。AVP 将内镜影像直接整合至术者视线范围内，避免了在手术野与外部显示器之间频繁转移视线，从而实现了更符合人体工学、更流畅的手术操作流程。 术后两个月，患者下肢放射性疼痛完全缓解（VAS 下肢评分 7 → 0），功能显著改善（ODI 14% → 2%），且未发生术中或术后并发症；上述改善在术后七个月随访期间持续维持。 本病例表明，将 MR 技术作为双通道内镜腰椎融合术的辅助手段具有可行性，且未观察到相关并发症。 AVP 头戴显示器（HMD）提供了一个集成的、视线内可视化平台，减少了对外部显示器的依赖，并促进了符合人体工学的手术操作。未来仍需进一步研究以评估其对手术效率及患者长期预后的影响。

引言

双通道内镜脊柱手术作为一种微创替代方案，正越来越多地被采用，以取代传统的开放手术方式^1,2,3。通过精确定位和小口径器械，双通道内镜脊柱手术在最大限度实现可视化的同时，最小化对软组织的损伤^1,2。此外，现有文献报道，内镜手术可能减少术后镇痛药物的使用和术中失血量，提示内镜技术可作为门诊脊柱手术的一种理想选择^4,5,6。然而，当前的内镜手术流程要求主刀医生同时参考多个外部显示器，包括术中辅助手段如透视成像和术中导航系统，以及手术视野，从而带来潜在的人体工程学挑战。尽管与开放手术相比，内镜技术通常可使头部保持更中立的位置，但此类操作中的人体工程学问题更多表现为手部位置不当、肩部疲劳和身体姿势不良。这些累积性负荷增加了肌肉骨骼系统的应变和认知负担。

增强现实（AR）通过专用眼镜将数字图像叠加到真实环境中。虚拟现实（VR）则通过头戴式设备将用户置于完全数字化的世界中，同时屏蔽真实环境。混合现实（MR）融合了真实与数字环境，使用户能够通过沉浸式头戴设备同时与虚拟元素和现实世界进行交互。MR头戴式显示器（HMD）可将内窥镜影像直接整合至外科医生的视野中，从而提高手术效率并减轻医生的人体工程学负担²。MR是一种新兴技术，其工作原理是通过可穿戴设备（如HMD）将数字信息叠加在物理世界的真实视图上，并结合环境输入信息，例如佩戴者身体位置、空间映射、物体识别和物理位置^7,8,9。这些功能共同实现了对术前影像的快速访问以及显著的术中图像放大，从而改善视觉效果^2,10。已有多种基于MR的HMD设备被报道用于外科手术，包括微软HoloLens，以及近期推出的Apple Vision Pro（AVP）^10,11,12,13。本病例报告旨在描述AVP头戴显示器在双通道内镜下腰椎融合术中作为术中辅助工具的应用。

病例介绍：
患者为一名81岁男性，主诉右侧臀部疼痛，并伴有右侧下肢放射性疼痛，放射至小腿外侧及足背。患者描述疼痛为持续性，平卧或坐位时症状有所缓解，行走时则加重。超过患者既定耐受阈值的长时间行走会在24小时内引发症状加重，表明其功能性活动能力存在临床意义上的显著受限。无肠道或膀胱功能障碍。

诊断、评估与治疗方案：
既往的非手术治疗包括物理治疗、抗炎药物以及选择性L4和L5神经根阻滞，仅能提供部分且短暂的缓解。在保守治疗失败后，患者选择接受手术干预。在充分讨论手术风险、益处及替代方案后，已获得患者的知情同意。患者亦同意公开其临床资料及手术视频。术前透视成像显示L4相对于L5存在不稳定的Ⅰ度前滑脱，伴有轻度动力性不稳定，以及多节段退行性改变，包括椎间隙狭窄和小关节关节病，符合退行性脊椎滑脱症及腰椎管狭窄的影像表现（图1）。术前磁共振成像（MRI）显示多节段椎间盘退行性疾病和小关节关节病，伴有中度中央椎管狭窄、双侧侧隐窝狭窄，以及L4-L5右侧神经孔狭窄（图2）。

方案

1. MR 整合工作流程

1. 使用 HDMI 线缆将数字内窥镜视频控制台输出连接至 NDI 编码器。
2. NDI 编码器通过以太网线缆连接至专用 Wi-Fi 路由器，且该 Wi-Fi 路由器与 AVP 相连。
3. 优化 Wi-Fi 路由器设置，以确保连接快速且可靠。
4. 将头戴式显示器（HMD）佩戴于外科医生头部，并在术前刷手消毒前，将数字 4K 视频投影设置于外科医生的视野范围内。
5. 建立手术通道后，内窥镜视频流即通过头戴式显示器（HMD）投射至外科医生的视野中。整个手术过程中均佩戴混合现实（MR）头戴式显示器（HMD），且仅通过空中手势与虚拟显示界面进行交互（图 3）。
   注意：NDI 分析系统测得的估计延迟范围为 50–70 ms，该延迟对人眼不可察觉，可最大程度减少手术过程中的延迟感。数字 4K 视频投影可在空间中任意定位，其尺寸亦可通过手势调节。全程保持无菌状态，因为 Apple Vision Pro 仅通过非接触式空中手势进行控制——例如食指与拇指轻触、捏合拖动或滑动等操作，无需接触任何表面、设备或手术区域。

2. 手术步骤

1. 麻醉与患者体位
   1. 在术前准备区确认并标记患者身份。
   2. 全身麻醉诱导后，将患者俯卧于OSI Jackson手术台上，所有骨性突出部位均妥善垫好。
   3. 切口前静脉给予预防性抗生素及1 g氨甲环酸。
   4. 双下肢均应用间歇性加压装置，以在整个手术过程中预防深静脉血栓形成。
2. 术前定位与标记
   1. 按常规无菌方法进行皮肤消毒并铺巾。
   2. 使用透视定位手术节段。经透视确认L4–5节段，并标记中线及椎弓根内侧线，标记计划切口位置（图3）。
   3. 完成皮肤和筋膜切口后，使用逐级扩张器在软组织中建立通道。
   4. 使用软组织剥离器钝性剥离同侧椎板上的外膜（骨膜结缔组织层）。通过工作通道置入半管状牵开器，以维持流出道通畅。
3. 内镜手术操作
   1. 将0°关节镜摄像头经观察通道置入。
   2. 经工作通道使用高速磨钻行L4–5椎板开窗，磨除至黄韧带层面。
   3. 使用Kerrison咬骨钳和弯刮匙环形松解黄韧带附着点，并用垂体咬骨钳整块切除黄韧带。
   4. 使用骨凿切除同侧下关节突和上关节突以完成关节突切除术。收集关节突切除所得骨组织并处理为自体骨移植材料。
   5. 辨认Kambin三角，行纤维环切开术，并使用环状刀去除表浅的椎间盘组织。
   6. 联合使用刨削器、刮匙和垂体咬骨钳处理椎间隙，清除椎间盘组织及软骨终板。
   7. 将关节突切除术中获取的自体骨移植物填入椎间隙。将椎间融合器敲击置入椎间隙。
   8. 通过透视确认融合器位置，随后将融合器扩张至最终形态。使用脱矿骨基质异体移植物填充融合器及椎间隙。
   9. 使用射频凝固、可吸收止血材料和骨蜡实现止血。取出内镜摄像头及工作通道。
4. 经皮内固定
   1. 使用透视定位皮肤切口位置，做皮肤和筋膜切口，钝性分离至深筋膜，暴露关节突关节和横突。
   2. 将Jamshidi穿刺针置于左侧L4椎弓根外侧壁。通过正位和侧位透视确认针道轨迹与位置合适后，将针推进至25 mm标记处（图4）。
   3. 将导丝置入椎体，退出Jamshidi穿刺针。测量并置入合适尺寸的椎弓根螺钉。对右侧L4椎弓根及双侧L5椎弓根螺钉重复此操作。
   4. 将合适尺寸的连接棒置于螺钉尾部套筒上，并安装固定螺钉，最后拧紧固定螺钉。
   5. 移除所有导向装置，获取最终正位和侧位透视图像，确认内固定物位置满意（图5）。
   6. 逐层缝合切口，并放置筋膜下引流管。
      注：患者在生命体征稳定后拔管，并转入麻醉后监护室。术中估计失血量及并发症情况均已记录。

3. 术后护理与随访

1. 术后疼痛得到充分控制，且在出院前已拔除手术引流管。患者于手术当日出院。
2. 指导患者根据耐受情况负重，并遵循标准的脊柱保护措施——术后3个月内避免脊柱过度屈曲、提举超过10磅的重物以及过度扭转。
3. 术后常规临床随访时间安排在术后2周、2个月、6个月和1年。
4. 每次随访时记录背部和腿部疼痛的视觉模拟评分（VAS）以及Oswestry功能障碍指数（ODI），以评估术后疼痛程度和功能恢复情况。

结果

临床结局
术后即刻，患者报告的背部疼痛视觉模拟评分（VAS）为6/10，腿部疼痛视觉模拟评分为0/10。运动检查显示所有L2–S1节段肌群肌力均为5/5，双侧L2–S1皮节分布区感觉完整。

在2周随访时，患者报告背痛改善至3/10，腿痛仍为0/10。本次就诊时的ODI评分为54%。

术后2个月随访时，VAS腰痛评分进一步改善至2/10，VAS下肢疼痛评分仍为0/10，ODI下降至2%，低于术前基线水平（表1）。

术中评分

术后即刻评分

术后2周评分...

讨论

据我们所知，这是首例报道的将AVP头戴显示器（HMD）作为内镜融合手术中术中辅助手段的可行性病例。患者术后早期症状即有所改善，术后2个月时腿部疼痛完全缓解，腰背部症状及功能状态均得到改善，并将继续接受长期随访以监测症状变化趋势。值得注意的是，术后2周随访时观察到的功能状态短暂恶化，与腰椎融合术后预期的早期恢复模式一致；在此期间，术后疼痛、活动受限以及软组织愈合常导致患者报告的残疾程度暂时性增加，随后功能才逐步改善^14,15。

术中，MR 融合技术可在外科医生直接视线范围内提供高分辨率的内窥镜可视化，减少了在手术区域与手术显示器之间反复转移视线的需求^2,10,11。AVP 头戴式显示器（HMD）的融合预计相较于传统的基于显示器的可视化方式具有多项优势。通过将包括内窥镜图像、透视成像和...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
双通道半管状套管	Amplify Surgical
双通道顺序扩张器	Amplify Surgical
双通道T型手柄	Amplify Surgical
DualX TLIF Cage 椎间融合器插入器	Amplify Surgical
DualX TLIF 可扩张TLIF椎间融合器	Amplify Surgical
DualX TLIF 锁定螺钉	Amplify Surgical
DualX 骨移植漏斗及插入器	Amplify Surgical
双通道Kerrison咬骨钳	Amplify Surgical
双通道弯刮匙	Amplify Surgical
双通道垂体瘤咬骨钳	Amplify Surgical
双通道神经钩	Amplify Surgical
双通道球头探针	Amplify Surgical
双通道Penfield剥离器	Amplify Surgical
双通道纤维环剥离器	Amplify Surgical
双通道内窥镜牵开器	Amplify Surgical
双通道止血剂施用头端	Amplify Surgical
0度关节镜	Stryker
高速磨钻，3 mm金刚石火柴头型头端	Stryker
刨削系统，4 mm椭圆槽骨切割头端	Arthrex
射频电极棒，90度	Arthrex
射频电极棒，50度小头端	Arthrex
灌注泵管路	Arthrex
Surgifoam	Ethicon
脱矿骨基质纤维同种异体移植物	Seaspine
NDI分析系统
MR集成硬件
OSI Jackson手术台
氨甲环酸