胸壁切除的虚拟现实规划

由于解剖学和生理学方面的挑战，肿瘤胸壁切除与重建是复杂的手术。因此，扩展现实和虚拟现实因其能够提供沉浸式解剖洞察、支持术前规划并改善术中指导，而越来越多地被应用于外科领域。

在以下机构开展的研究 University Hospital Bonn 旨在通过回顾性分析由 AI 自动分割增强的跨学科协作 VR 规划，并将其与实际手术结果进行比较，以评估 VR 和 AI 在复杂外科领域中的潜力。

胸壁切除与重建的挑战

由于解剖学和生理学因素之间复杂的相互作用，胸壁切除与重建具有很大挑战性。在保持结构完整性和功能的同时实现足够的肿瘤切除边界，对于获得最佳结果至关重要。

大型肿瘤，特别是涉及软组织和骨骼的肉瘤，在切除和重建方面都需要多学科协作。这些手术通常不仅需要经验丰富的胸外科医生，在需要大面积皮肤覆盖或肌瓣时，还需要整形外科医生参与。

肉瘤和转移性疾病是最常见的胸壁恶性肿瘤，肉瘤的治疗策略应在认证肉瘤中心的多学科肿瘤委员会中讨论。当需要切除邻近结构时，应在术前规划中纳入肿瘤骨科医生，以确保全面管理。

传统二维成像通常不足以支持此类手术规划，因为它无法完整呈现复杂的三维解剖关系。

VR 规划工作流程

虚拟现实规划使用了 Medical Imaging XR，该平台支持协作式多用户会话，用于实时讨论和共享 3D 重建解剖结构的可视化。解剖结构的自动分割使用开源模型 TotalSegmentator 模型完成，可对骨骼、血管和器官等主要结构进行分割。

肿瘤分割未被提供，因此由外科团队在 VR 环境中手动完成。分割掩码被集成到 VR 体积渲染系统中，以增强可视化和交互。

每个病例均由包括胸外科医生、肿瘤骨科医生和整形/重建外科医生在内的跨学科团队进行评估。通过使用 Medical Imaging XR 工具集，团队完成了肿瘤和解剖标志识别、切除边界规划、缺损大小估算、重建策略规划以及计划手术方案的记录。

以下参数在 VR 规划方案与实际手术结果之间进行了定量比较：

VR 规划准确性的评估

在 8 个病例中的 3 个（37.5%）中，术中切除范围比 VR 规划预测的更广，主要原因是低估了肿瘤对邻近组织的浸润。这凸显了术前影像学的一个关键局限性，即使采用先进的可视化技术，这一问题仍然存在，因为术中评估仍然更为准确。

相比之下，在 8 个病例中的 4 个中，对切除范围的适度高估（最高达 24%）被认为是可以接受的。有一个病例显示出较大的高估，可能是由于不同的肿瘤学情况，从而导致手术边界被高估。

VR 模拟通过提升空间理解来支持手术规划，但由于影像学限制，尤其是在检测细微或显微疾病方面，可能会低估肿瘤扩散。

因此，它应被视为一种辅助工具，而非决定性预测工具，术中的适应能力仍然至关重要。

参与者普遍对 VR 规划系统给予了积极的用户体验评价，认为该环境具有吸引力、创新性且使用愉快。用户体验问卷（UEQ）显示，外科医生认为 VR 平台富有启发性和新颖性，总体可用性良好，沉浸式工作空间也得到了积极反馈。

在耐受性方面，与晕动症相关的症状非常轻微。用户仅感受到轻微不适，这些影响并未干扰规划会议，也未导致任何人提前停止。总体而言，VR 系统被认为是舒适且可接受的。