扩展现实如何改变骨科

虚拟、增强和混合现实正在重塑骨科培训、手术和康复。

在KSSTA最近发表的一篇文章中，作者证明了XR技术显著增强了骨科培训、术中精度和康复效果。

在医疗领域，XR技术通过连接虚拟与现实环境，正在改变医疗实践的运行方式，重塑医学教育，提高操作精度，增强患者护理。例如，虚拟现实模拟器已被证明能有效帮助临床医生培养手术技能，同时减少早期动手临床经验的风险，且无需尸体培训。

在骨科手术中，AR导航系统通过改善组件对齐和减少术中错误，提高全膝和全髋关节置换的操作精度，可能带来改善的长期患者结果。

在这些进展中，数字孪生技术作为骨科中XR的创新应用，通过结合多个数据源和计算模拟，实现个性化手术规划、实时康复监测和肌肉骨骼疾病的预测建模。

随着这些XR发展的同时，像ChatGPT这样的大型语言模型和新兴的多模态AI系统如DeepSeek正在通过提高医学语言的可访问性、简化稿件准备和提供临床决策及文献综述的创新工具，塑造骨科研究。

将AI集成到XR平台有潜力通过实现个性化预测和支持外科培训，进一步提升骨科手术。

在体育创伤学和关节镜手术领域，XR技术提供了明确且临床有意义的优势。

基于虚拟现实的关节镜模拟器使受训者能够在安全可控的环境中反复练习肩部和膝部手术，加快技能获得同时降低风险。

手术过程中，AR导航可改善ACL重建中的隧道定位，减少多韧带修复中的透视使用，并增强复杂肩部手术的可视化。

术后，基于虚拟现实和增强现实的康复工具促进患者的依从性，允许远程监测，并支持更高效的关于恢复运动准备的决策。

本综述从临床医生视角探讨XR集成如何增强骨科护理中的手术效果、患者安全和可及性。重点关注三个支柱：

使用基于VR的模拟器进行手术训练的想法源于观察到具有视频游戏经验的外科医生能更快适应涉及间接视觉和精确运动协调的任务，尤其是在关节镜和腹腔镜手术中。

VR模拟器为受训者提供了在安全、受控和无风险的环境中练习广泛技能的机会——从解剖切除到复杂手术如关节镜、骨折修复和关节置换。

基于屏幕的VR模拟器
这些系统结合了实体模型、触觉反馈和高分辨率屏幕。它们通常使用跟踪仪器，但不依赖VR头戴设备。

全沉浸式头戴设备VR模拟器
这些使用VR头戴设备和手柄控制器创建完全虚拟的培训环境。

AR和MR需要专用设备将虚拟组件整合到现实世界环境中，包括位置追踪器和头戴显示器。这些设备支持术中图像引导、数据监控和手术培训，尽管存在通透分辨率低等限制。AR增强了受训者的参与度，提供实时反馈，并实现免手操作指导和远程指导。

所谓元宇宙提供了诸如增强学生参与感、安全的决策环境、游戏化和区块链验证等优势。未来的虚拟培训可能发展为高度逼真且复杂的仿真，可能成为骨科课程的重要组成部分。挑战包括数字访问差异、高设备成本和平台碎片化。

VR和AR已经改变了术前规划、术中导航和术后康复。VR提升了手术精度和规划，而AR改善了术中指导、植入物定位和可视化。

下表总结了外科各阶段的关键应用，展示了XR技术在骨折固定、关节镜检查和关节置换中的独特临床价值。

当与AI和VR/AR结合时，XR技术可以为手术规划和决策提供自适应解决方案，辅助培训，并弥合新手和专家外科医生之间的经验差距。挑战包括患者数据的伦理问题和AI在罕见或数据稀缺情况中的性能限制。

基于XR的康复通过远程医疗和像IMU这样的可穿戴设备，将护理扩展到临床环境之外，实现关节运动和步态的持续监测。VR提供完全沉浸式环境，而AR将虚拟指导覆盖于现实运动。研究表明其遵从性提升、功能恢复、疼痛减轻及效果与面对面物理治疗相当。

XR康复已应用于慢性疾病、急性疼痛管理和幻肢痛。随着XR应用的扩展，未来研究应优化方案，定制干预，并评估长期效果，以确立其在常规骨科实践中的临床有效性。

XR技术正成为骨科实践的重要组成部分，在教育、手术和康复之间架起桥梁。VR模拟器加速安全环境中的技能发展，AR和MR增强术中精度，基于XR的康复工具将护理延伸至临床之外。随着AI和数字孪生集成的潜力，这些技术承诺提供更个性化、预测性和高效的骨科护理。

如需更多信息，请联系 info@medicalholodeck.com 九月 2025