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中国科学报: https://rmtzx.sciencenet.cn/mixmedia/a/202312/28/WS658d4948e4b0f632f266a32d.html

科技日报: http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/202312/2ecb8d270bf74916bac51c4c54daf7de.shtml

北京清华长庚医院12月25日电（通讯员 黄诗烨 李浩伟）近日，北京清华长庚医院骨科运动医学中心创伤骨科，首次为一名患者实施了混合现实导航下的髋臼、骨盆骨折经皮微创固定手术。清华长庚骨科运动医学中心创伤骨科团队联合清华大学生物医学工程系王广志教授团队，完成了混合现实引导下术中精准目标定位、三维目标精准重建、3D Slicer-AR高性能术中协作导航系统开发等技术攻关，将虚拟的三维图像与真实的手术场景相结合，使医生可以在手术过程中“看到”骨折的具体情况，解决了手术中定位、配准、渲染、多软件平台交互等一系列难题，提高了手术的效率和安全性。这项技术为骨盆骨折患者提供了一种更加微创、精准、高效的治疗方案。

本次手术患者20岁，骑电动车时不幸发生车祸，导致其右侧髋部、左侧踝关节疼痛，随后来到北京清华长庚医院急诊就诊。经检查，患者被诊断为右侧髋臼骨折、右侧髂骨骨折、左侧踝关节骨折。

患者多处骨折影像资料

髋臼骨折是一种高能量所致的复杂损伤, 因其创伤重、关节不稳定，髋臼骨折位置深、周围解剖结构复杂、不容易进行复位操作，手术出血多，也往往被誉为创伤骨科治疗的“皇冠”。尽管本例患者其骨折移位不大，但剧烈的疼痛导致他不得不卧床休养，给生活带来极大不便，长期卧床也会带来诸如肺部感染、深静脉血栓、肺栓塞、肌肉疼痛、僵硬、萎缩等一系列并发症。为了减轻患者的痛苦、尽可能避免并发症的发生，帮助其尽早恢复行动能力，北京清华长庚医院创伤骨科团队最终拟订了经皮微创手术固定骨盆、髋臼骨折的手术方案。

传统的髋臼、骨盆骨折手术治疗方案是需采用前、后联合入路，分两次手术进行，其手术时间长、创伤大、出血多、风险高、恢复慢、并发症多。清华长庚创伤骨科团队此次开展的经皮微创骨盆内固定术，是要在避开周围密集的血管、神经的基础上，精密设计螺钉的置入通道，使其走行在狭窄的骨性通道中间并且垂直于骨折平面，从而发挥最好的治疗效果。而在手术过程中，如果能够透过患者的皮肤和肌肉让医生“看到”患者的骨折情况，从而精准定位螺钉的位置和方向，“皇冠”难题将迎刃而解。

针对患者的骨折位置专门为其设计的螺钉通道

创伤骨科团队决定使用与清华大学王广志教授团队共同研发的混合现实骨折修复定位导航系统，借助这套系统可实现术中可视化术前影像与规划手术入路、辅助术中C形臂摆位，减少术中透视次数，从而减少手术辐射剂量，保证手术的精确实施。

在潘勇卫主任医师的指导下，创伤骨科团队在术前对患者的髋臼骨折影像进行了讨论分析，并根据骨折情况进行了特异性手术规划，为患者设计螺钉通路。在手术执行过程中，赵喆副主任医师通过该设备实现在手术中全程“看到”术前重建的骨盆影像、骨折位置和规划螺钉置入的位置与姿态，并且通过提示信息指导术中C形臂摆位，在透视下精确地置入了两枚术前规划好的螺钉。患者术后复查的X线与CT影像均显示骨折复位和固定良好，且手术切口仅有不到3cm。

手术过程中通过混合现实设备观察到的螺钉和骨折位置

混合现实（Mixed Reality，MR）是一种可以在真实空间显示虚拟物体的技术，将真实世界和虚拟世界混合在一起，头显通过重新绘制现实世界，再叠加虚拟信息，使虚拟信息能够与重绘的现实世界进行交互，实现虚拟与真实之间的部分保留、自由切换。通过将术前影像与规划内容显示在手术区域，让医生直观理解即将执行的手术过程与手术目标，在术中可以在患者身体原位精确显示骨折状态和术前规划内容，引导术中透视设备摆位，并大量减少手术辐射剂量，提升手术效率的同时，也提高了手术的精确性和安全性。北京清华长庚骨科运动医学中心创伤骨科团队与清华大学王广志教授团队对此类课题的相关研究已发表多篇SCI期刊与会议论文。（编辑 实习生万恒易  韩冬野）

术后复查的X线片显示骨折复位和固定良好

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课题组近期相关文献

Martin-Gomez, A. #, Li, H. #, Song, T., Yang, S., Wang, G., Ding, H., ... & Armand, M. (2023). STTAR: surgical tool tracking using off-the-shelf augmented reality head-mounted displays. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics.

Li, H., Yang, Y., Ji, Y., Peng, W., Martin-Gomez, A., Yan, W., ... & Wang, G. (2023, October). 3D Slicer-AR-Bridge: 3D Slicer AR Connection for Medical Image Visualization and Interaction with AR-HMD. In 2023 IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Reality Adjunct (ISMAR-Adjunct) (pp. 399-404). IEEE.

Li, H., Yan, W., Liu, D., Qian, L., Yang, Y., Liu, Y., ... & Wang, G. (2023). Evd surgical guidance with retro-reflective tool tracking and spatial reconstruction using head-mounted augmented reality device. arXiv preprint arXiv:2306.15490.

本工作受到Medivis, Inc.的国际横向课题支持。