混合现实辅助的根治性内镜甲状腺切除术

我们的初步临床研究探讨了将混合现实技术应用于内镜甲状腺切除术的可行性，旨在验证其实际应用价值和有效性。混合现实技术已用于多种外科手术的临床培训、术前评估以及术中导航。然而，目前尚未见有关甲状腺切除术的类似报道。

无论是手动还是自动操作，虚拟与真实解剖结构之间的配准都容易产生不可避免的偏差。此外，手术室内的复杂环境和强烈光照会显著影响全息图像的清晰度和可见性。与其他技术相比，混合现实能够在真实手术室中实现视觉三维全息模型的零延迟可视化，具有更佳的呈现效果、更强的兼容性、更低的成本和操作难度。

首先，在计算机上将颈部增强CT扫描的DICOM数据导入3D Slicer。调整显示设置，使用350 Hounsfield单位（HU）的窗宽和40 HU的窗位。利用阈值和空心化功能对皮肤进行分割与重建。首先，使用阈值功能对CT值大于-250 HU的部分创建分割，然后使用空心化功能去除分割区域的内部。

接下来，基于动脉期或静脉期图像，使用“从种子生长”功能对甲状腺、病灶、气管和食管进行分割与重建。在横断面、矢状面和冠状面图像上，手动勾画目标结构内的种子区域。利用“从种子生长”功能自动生成分割结果。

现在，利用阈值功能，根据平面扫描图像对骨组织进行分割和重建。对CT值超过200 HU的区域创建分割。基于动脉期图像，使用局部阈值功能对动脉进行分割和重建。在冠状面图像中手动勾画动脉内的种子点，然后利用局部阈值功能，创建与种子点CT值范围一致的分割结果。

重复该步骤，逐步扩大分割范围。基于静脉期图像，使用局部阈值功能对静脉进行分割和重建。在计算机上开始操作时，将从 3D Slicer 中半自动重建的颈部 3D 模型以 OBJ 文件格式导出。

在 Unity 3D 中创建一个新项目，使用混合现实工具包（Mixed Reality Toolkit）并配置必要的组件。使用盒形碰撞体（box collider）组件添加控制边界。通过光标上下文对象操作器（cursor context object manipulator）组件实现可移动的光标。

然后，通过对象操作器（Object Manipulator）、近场交互可抓取组件（NearInteractionGrabbable）和最小最大缩放约束组件（MinMaxScaleConstraint），添加移动、缩放和旋转功能。使用滑块透明度控制器组件启用透明度控制。将 OBJ 文件导入 Unity 3D 项目，并将配置好的组件（包括盒状碰撞体、对象操作器和透明度控制器）与颈部 3D 模型相关联。

使用全息远程程序在混合现实（MR）头戴式设备（HMD）上调试颈部虚拟全息图像。从 Unity 3D 打包并导出项目。手术前佩戴 MR 头戴式设备。

使用 MRHMD 操作颈部虚拟全息影像。通过抓取手势，控制颈部虚拟全息影像的移动、缩放和旋转，然后拖动相应的虚拟滑块以调整颈部虚拟全息影像的透明度。将颈部虚拟全息影像与患者位置对齐，确保解剖标志（如下颌骨和锁骨）正确对齐。

导入临床数据，包括颈部CT影像、超声检查及实验室检验结果，以便在手术期间通过MRHMD进行访问。通过Wi-Fi连接，经由MRHMD共享第一人称视角。

将麻醉后的患者置于双腿分开的体位，并后仰头部以伸展颈部。将内窥镜系统置于患者头部前方。在建立操作空间后，借助30度腹腔镜视野，使用套管针分离双侧乳晕周围的皮下腔隙。

分离颈白线以游离甲状腺。用缝线牵开带状肌以扩大术野。向甲状腺内注射碳纳米颗粒，以染色甲状腺及颈部淋巴结。

接下来，离断甲状腺峡部，切除锥状叶及喉前淋巴结，以暴露气管并分离甲状腺韧带。使用术中神经监测探针识别喉返神经。利用超声刀凝固甲状腺下动脉和静脉、甲状腺下动脉以及甲状腺中静脉。

辨认并保留左侧甲状旁腺。使用可吸收夹结扎并解剖甲状腺上血管。仔细分离并切除病变的甲状腺组织。

接下来，在颈部中央区域进行同侧淋巴结清扫术，确保使用标本袋完整取出组织。如有必要，以相同方式对侧进行甲状腺切除术和淋巴结清扫术。使用另一个标本袋移除腺体。

在确保彻底控制所有出血后，用无菌蒸馏水冲洗手术区域。逐层缝合切口。