低剂量CT,高影响力:
虚拟现实正在重新定义小儿外科

早期检测和及时手术对婴儿的肺部健康发育至关重要。低剂量CT扫描减少了辐射,但使图像更难解读。波恩大学的研究人员创建了可在VR中查看的患者特定3D数字孪生体,提升了可视化、空间理解和最小患者的协同决策能力。

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Zalepugas D, Buermann J, Senkel S, Schmidt N, Ziegler AM, Kurz R, Schmidt J, Feodorovici P, Arensmeyer J (2025) 实时体积渲染的3D成像在沉浸式虚拟现实(VR)中用于先天性胸廓畸形(CTM)婴儿手术规划的潜力。《计算与结构生物技术杂志》。 https://doi.org/10.1016/j.csbj.2025.11.005

CT成像的挑战

[translate:先天性胸部畸形](CTMs)包括各种罕见的肺部异常,在[translate:低剂量CT扫描]中可能难以识别,其中微妙的特征和重叠的结构常常掩盖关键细节。这使得准确诊断和术前规划尤其具有挑战性,尽管早期手术干预对于婴儿肺部的健康发育至关重要。

通过利用基于[translate:VR]的三维重建,外科医生可以更清晰、更直观地理解每位患者独特的解剖结构,提升空间感知能力,支持更明智的外科决策。

评估虚拟现实数字孪生

本研究旨在确定在虚拟现实中实时、体积渲染的低剂量CT扫描3D可视化是否能够增强外科医生的解剖评估和术前规划。

四名住院医师和四名高级外科医生回顾性评估了14例。每个病例首先使用Xero Viewer(Agfa Healthcare,比利时Mortsel)查看传统的2D CT扫描。经过三个月的洗脱期,同样的病例通过Medical Imaging XR(Medicalholodeck AG,瑞士苏黎世)使用基于VR的3D模型重新评估,使研究人员能够评估VR如何影响诊断和手术计划。

沉浸式3D模型的优势

低剂量CT扫描的沉浸式VR重建生成患者特定的数字孪生,提供比传统2D成像更优越的交互式3D模型空间洞察。

尽管总体诊断性能相似,VR揭示了标准CT无法显示的额外解剖细节。因此,外科医生偶尔会修正诊断,一些变化后来由病理或术中发现证实。多例中,VR还发现了比最初检测到的更广泛的疾病范围。

VR还影响了外科手术规划,更频繁地导致肺叶切除术的推荐,并支持个性化精准医疗策略。

初级外科医生特别受益于VR,显示出改进的解剖识别和决策能力,表明它可以帮助弥合外科团队内的经验差距。

手术中虚拟现实的扩展

基于沉浸式VR的3D重建超越了儿科胸部手术。患者特异性数字孪生增强空间理解,改善心脏、肝脏和骨骼等复杂区域的诊断准确性和手术规划。

VR还作为培训和决策支持工具使经验较少的外科医生受益,帮助标准化结果并减少团队内部的差异。

未来步骤包括多中心验证,整合到术前工作流程中,以及结合解剖和生物物理数据的功能性数字孪生,模拟特定患者的手术过程。触觉反馈可以进一步增强培训,支持精准医学和有效的团队决策。

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