虚拟现实技术在单间室膝关节置换术培训中的应用：一项随机盲法试验的学术报告

本研究由Brandon McKinney（社区纪念医院骨科住院医师）、Ammer Dbeis（社区纪念医院骨科住院医师）、Ashley Lamb（南加州大学骨科创伤研究员）等团队合作完成，发表于2022年的《Journal of Surgical Education》。研究聚焦于骨科手术教育领域，探讨沉浸式虚拟现实（Virtual Reality, VR）技术对比传统技术指南（Technique Guide, TG）在单间室膝关节置换术（Unicompartmental Knee Arthroplasty, UKA）培训中的有效性。

学术背景
UKA是治疗膝关节单侧间室病变的常见手术，但其技术复杂性高于全膝关节置换术，且临床暴露机会较少，导致住院医师培训存在缺口。传统培训依赖技术指南阅读、视频学习或尸体模拟，但存在被动学习、成本高、操作机会有限等问题。COVID-19疫情进一步限制了手术培训资源。VR技术因其交互性和可重复性被提议为解决方案，但此前缺乏针对UKA的VR培训效果研究。本研究旨在比较VR与TG在UKA手术步骤掌握、操作效率及全局评估中的差异。

研究设计与方法
研究采用单中心随机盲法试验设计，纳入22名骨科住院医师（PGY-1至PGY-5），按培训年份分层随机分为VR组（n=11）和TG组（n=11）。VR组使用Osso VR平台（San Francisco, CA），通过头戴式设备和手柄控制器在虚拟手术室中模拟Zimmer PPK植入系统操作；TG组则学习标准技术指南。两组均限时1小时培训，随后在标准化锯骨模型（Sawbones）上完成UKA操作。

关键流程：
1. 培训阶段：VR组通过沉浸式模块练习器械组装、截骨和假体植入步骤；TG组阅读图文指南。
2. 评估阶段：由 blinded observer（资深骨科住院医师）使用两项评分工具：
- 步骤特异性清单（36项操作步骤，如胫骨截骨导向器放置、间隙平衡验证等）；
- 全局评估量表（5项：时间与动作、器械操作、流程规划等，5分制）。
3. 数据收集：记录操作正确率、完成时间、错误次数及主观问卷反馈（培训满意度、信心等）。

主要结果
1. 操作准确性：VR组正确完成步骤数显著高于TG组（33±1.4 vs. 27±3.3，p<0.01），尤其在胫骨截骨导向器调整（步骤10，91% vs. 18%）和间隙平衡验证（步骤36，91% vs. 18%）等关键步骤差异显著。
2. 效率：VR组手术时间更短（26.7±5 vs. 35.4±4分钟，p<0.01），培训时间也更少（38.9±9 vs. 50±10分钟，p=0.03）。
3. 全局评估：VR组在4项（如器械操作、流程规划）得分显著更高（均p<0.05），仅“特定手术知识”无统计学差异。
4. 主观反馈：两组均对培训方式表示满意，但VR组在“信心提升”和“技术适用性”趋势更优。

结论与价值
研究表明，沉浸式VR培训可显著提升住院医师UKA操作的准确性和效率，且适用于不同年资的学员。其科学价值在于验证了VR在复杂骨科手术培训中的优势，尤其是通过交互式模拟弥补传统被动学习的不足；应用价值体现在为手术教育提供可扩展、低成本的替代方案，尤其在资源受限（如疫情）或罕见手术培训中潜力显著。此外，VR可能缩短学习曲线，间接改善患者预后（如减少手术时间相关感染风险）。

研究亮点
1. 创新方法：首次将Osso VR系统应用于UKA培训，结合触觉反馈和三维可视化，模拟真实手术环境。
2. 严谨设计：采用分层随机化和 blinded评估，减少偏倚；标准化锯骨模型和器械确保实验可重复性。
3. 跨年资适用性：涵盖PGY-1至PGY-5，证明VR对不同经验者的普适性。
4. 潜在延伸应用：如模拟并发症处理或新术式预习，为未来研究提供方向。

局限性包括单中心小样本、未评估长期技能保留及活体手术转化效果。未来需扩大样本并开展纵向研究。总体而言，该研究为外科教育数字化转型提供了有力证据。