硬膜内脊柱肿瘤手术的研究

　　20多年来，基于手术显微镜的平视显示器的增强现实可以在临床上使用。这些系统是在20世纪80年代中期发明的，用于整合手术显微镜HUD在导航设置中显示和叠加在光学场中的物体较初被称为基于显微镜的导航。

　　今天，复杂的基于显微镜-AR在颅神经外科，许多中心经常使用多模态图像数据集成在这些设置中，允许可视化，不仅可以解剖和结构信息，还可以与功能和新陈代谢相关。基于显微镜AR可用于脊柱应用。

　　在颈椎间孔切口病例报告和尸体研究中显示截骨平面的实验报告中，基于显微镜的实验环境证明了这一点HUD的AR在脊柱手术的可行性之后，研究人员实现了脊柱手术的商业化AR支持系统组件。这项研究的目的是研究如何在较初的一系列操作中基于显微镜AR硬膜内脊柱肿瘤手术。

　　2018年7月至2019年4月，有10例脊柱硬膜肿瘤患者AR支持手术。表1总结了患者的数据和程序细节。知情同意瞻性观察研究中，所有个人参与者都获得了知情同意。研究人员通过术中成像和导航获得了临床和技术数据的前瞻性归档伦理批准。

　　术前磁共振成像数据中使用智能画笔元件手动分割肿瘤。此外，在某些情况下，根据飞行时间MRI和计算机断层扫描血管造影分割血管结构。术前CT图像用于椎体自动分割，为每个椎体对象提供自动颜色分配。

　　在融合了CT和MRI此前，使用智能画笔元素对自动分割结果进行微调。如果由于脊柱的柔韧性而使刚性套准显示感兴趣区域的偏差，则应使用非线性套准；在这些情况下，线性匹配被用作非线性匹配的初始近似值。较终匹配结果可用于所有融合数据集中可视化的椎骨轮廓。

　　所有患者都在32楼俯卧CT手术台上的扫描仪。如果上颈椎有肿瘤，用碳纤维头架固定头部，并将导航参考阵列固定在头架上。将尾巴挂在皮肤切口后，将参考阵列牢固粘贴在患者皮肤上。术中准准扫描应在靠近脊柱、放置牵开器和椎板切除术后进行，以免因接近程序而导致结构移位。配准扫描采用低剂量方案。

　　术中CT通过将剂量长度乘积乘以宫颈来确定准确扫描的有效剂量。应通过AR可视化术前图像和低剂量CT扫描非线性匹配，低剂量CT扫描是患者匹配的参考，即定义导航坐标系。通过显微镜手术Pentero和Pentero900的HUD结合显微镜元件软件，AR被建立为“透视”AR，并在手术部位附近的屏幕上提供额外的AR可视化，作为“视频直通”AR。

　　这样就可以实现HUD无关的AR可视化，以及其他具有固体三维对象的可视化形式，透明对象显示，可视化查看框和3D与图像数据相关的概述显示和描述基于标准轴向、冠状、矢状、嵌入式和探针的视场格式以及其他3D各种图像数据的渲染格式重新格式化。

　　识别参考阵列上的几个标记，必要时调整准阵列的3个标记DAR可以进行轮廓AR显微镜校准。通过识别操作区域中的对象来维持整体AR这些对象用于计算精度TRE。

　　AR可视化主要有两种不同的形式，每一种AR对象可以看作是实线和虚线的组合，其中实线表示对象在焦平面中的范围，而虚线表示超出焦点较大范围深度的平面，或3D通过这种方式，对象显示为半透明的对象，这些对象的轮廓表示空间中的3个D形状。

　　可以单独打开或关闭每个对象。通过对显微镜视频文档的分析进行评估AR使用情况。对关闭AR对情况进行计数，并测量时间段。在大多数情况下，显微镜使用中断主要是由于术中超声的应用，这不是本研究的一部分，AR硬膜内肿瘤手术的手术过程可以毫无困难地整合。

　　将重点放在皮肤基准的中心，检查参考阵列和现实AR它表重叠是否紧密，可以重复以确保整个AR准确性。低剂量配准iCT的总ED宫颈区域的范围为0.09–0.53mSv，胸部区域的范围为0.93–2.30mSv，研究人员可以省略侦查扫描，从而进一步减少总量ED。侦查扫描的扫描长度在6例中，在101例中–165mm在范围内，螺旋扫描的扫描长度为60至120mm范围内。

　　AR外科领域感兴趣的结构可靠可视化。研究人员观察到，可视化对象非常接近可见肿瘤的轮廓。显微镜的AR可视化比基于显微镜的手眼协调性更好AR。为了避免信息溢出，可以关闭所有物体，例如，肿瘤切除过程中只能看到肿瘤物体，而通常只能看到硬脑膜开放前和切除时周围结构的物体。

　　在不同的情况下，AR使用差别很大。显微镜的总时间为48至269分钟；AR时间，即打开HUD和AR直接显微镜视图可视化的时间，范围为5-92分钟。与总显微镜时间相比，显微镜AR使用范围为9.0–97.9％。计算在使用显微镜时关闭HUD每个手术病例的频率为2-17次。独立于显微镜AR可见性状态，AR在整个显微镜时间内，覆盖物在附近的监视器上可视化。

　　AR对象的3D显示提供了一种直观的深度感；在硬膜内肿瘤手术中，由于肿瘤在深度范围内的大小有限，了解深度并不重要。AR我对肿瘤的范围有很好的印象，特别是在探头的眼球投影中，这在髓内隔膜瘤的情况下特别有用，而且轮廓对可视化颅尾肿瘤的范围非常有用。然而，由于显微镜的视野有时会变大，肿瘤轮廓不在视野范围内，或AR由于对象轮廓模糊，从而确定了正常髓质和室间隔膜瘤的界面，AR长闭时间较长。

　　实线通常表示视图模糊和显微镜关闭HUD在另一种髓内肿瘤中，血管母细胞瘤证明了这一点。肿瘤的可见范围和AR紧密匹配的显示，3D直接比较实线可视化。描述如何通过AR血管结构等风险结构的可视化示例。AR它不仅表现出与现实的精确匹配，而且对个体患者的解剖结构提供了良好的印象，除了实时显微外科手术外，还有助于定位。

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