提到未來醫學，有些人可能會想到《星際迷航》中的三階儀和無針注射器，或者麥考伊醫生對二十世紀醫學的震驚。1??二十一世紀三十年代，我們可能還沒有這樣的醫療器械，但是當今醫療已經有了一些非常先進的技術——比如內窺鏡手術以及質子束癌癥治療。
最近，增強現實（AR）已經加入未來醫療技術的行列，應用范圍包括培訓和教育以及患者行為健康支持、手術和診斷成像。實際上，醫療領域中AR/VR的應用預計將增長，這類技術的市場規模預計將從2020年的16億美元增加至2027年的162億美元，增長十倍。2
一名外科醫生正在手術室中使用AR/VR設備查看患者的診斷掃描結果
醫療領域使用AR/VR帶來的好處已經顯現：“利用增強現實技術可以提高醫療流程的效率，比如解剖、手術服務和醫學培訓程序。同時，利用增強現實技術可以不斷改善手術環境和程序。此外，對于康復服務，利用增強現實技術可以創造一個更加可控的環境，使用者可以進行互動，促進康復。”3
? 聚焦外科AR應用
每一臺外科手術都有一定風險。每次切除我們皮膚的外部保護層或者每次身體內部結構和器官暴露時，都可能發生感染。做完大手術后，患者可能需要很長時間痊愈，恢復正常機能和活力。痊愈后，可能留下疤痕，有時還可能影響未來活動。因此，醫療專業人員和患者都對那些有助于減少、縮短或避免開刀手術的技術感興趣。
除了手術室應用外，AR/VR系統也正在開發中且用于診斷支持活動以及術前準備和培訓。4??例如，一家芝加哥公司Immersive Touch?開發了一款AR/VR平臺，該平臺將標準診斷成像數據進行整合，比如CT和MRI掃描。醫生可以使用該平臺查看患者的3D解剖學和病理學信息，通過沉浸式虛擬環境規劃手術方法，以及術前演練特定的手術或者練習使用特定的醫療器械。
? 手術室中的超級英雄
巴爾的摩著名的約翰斯·霍普金斯大學醫學院的神經外科醫生在手術中成功使用增強現實技術。2020年6月，他們完成了全球首例AR支持手術，這是一臺脊柱融合手術，醫生利用AR技術將六個螺絲植入患者的脊柱，用于緩解疼痛。后來，他們再次在手術中使用了AR技術，從一名患者的脊柱中切除了一個癌性腫瘤。5
在這兩例具有突破性的手術中，醫生們利用一個帶有透視顯示器的AR頭盔投影患者的內部解剖圖像。通過CT掃描獲得骨骼和其他組織的內部圖像——幫助外科醫生利用X射線看清患者體內的情況。AR技術的一個重要優勢是向醫生直接顯示圖像，不需要將目光從患者身上移開以便觀察分屏上的數字掃描結果。
同樣地，英國圣瑪麗醫院和倫敦帝國學院的外科醫生利用微軟全息眼鏡“將CT掃描的3D數字模型與手術室的患者覆蓋疊加，以便手術切除前幫助外科醫生了解患者獨特的血管、組織和骨骼解剖”。6
? 連接遠程臨床團隊
新冠大流行期間，許多人都接觸過虛擬會議和AR遠程協作平臺，或者同醫生進行過虛擬問診。利用AR技術遠程連接同樣可以用于手術室。
巴塞羅那的一個外科團隊同西班牙移動電信運營商Vodafone Espa?a合作，將Vuzix M400智能眼鏡引入手術室。一名胃部外科醫生在對一名患者進行袖狀胃切除術時進行了手術直播，同佛羅里達州邁阿密的一個醫生團隊進行遠程連接，該團隊通過虛擬方式參與了本次手術。臨床醫師實現了遠程協作和咨詢，降低了面對面接觸的風險，同時最大程度減少了外科個人防護設備的使用，新冠疫情導致外科個人防護設備極度匱乏。7
借助Vuzix M400智能眼鏡，臨床醫生通過向遠程觀眾和專家實時發送視頻和音頻協作完成治療，減少接觸風險，節約新冠疫情期間非常短缺的個人防護設備。（圖片來源）
? AR/VR在牙科手術中的應用
有趣的是，植牙和正頜手術目前已成為AR/VR技術在醫學方面應用最頻繁的領域。“虛擬規劃通過統計引導或動態引導提高了種植體插入的準確性。對于正頜手術，預測規劃和術中引導成為虛擬現實技術的主要應用領域。”8
虛擬現實技術還被用于改進口腔額面外科教育和培訓，虛擬現實技術可以模擬相關情境，讓學生能夠練習手術，無需接觸真實的患者。“觸覺反饋提供了另一層面的沉浸式虛擬現實，有助于提高動手能力，加強臨床培訓效果。”9
? 設備質量和功效至關重要
當人們的健康和生活連網后，診斷或治療環境中使用的任何 AR、VR 或 MR 系統都需要非常可靠。屏幕上顯示的任何信息都必須對用戶可讀和清晰，同時不得干擾周圍環境。
為了確保醫療領域使用的AR/VR/MR顯示設備的質量和性能（例如頭盔、護目鏡和眼鏡），相關硬件需要進行嚴格的功能測試，測試時盡量還原用戶的視覺體驗。亮度和色度差異、同背景環境的對比度、以及顯示屏均勻性和清晰度方面的其他問題均不可接受。由于顯示圖像靠近眼睛，即使微小的缺陷（例如幾個壞點）也會被放大，影響可視性。
瑞淀光學系統開發的AR/VR鏡頭，采用特殊光學設計，專門用于測量近眼顯示器（NED），比如集成在VR、AR和MR頭戴設備中的顯示器。這種鏡頭可以模擬人眼的大小、位置和視野，準確捕捉和評估用戶看到的東西。
與瑞淀的ProMetric?成像亮度計或色度計搭配使用，AR/VR鏡頭可以捕捉頭盔內部的高分辨率顯示器圖像，用于進行像素和子像素測量，以便檢測可能影響視覺質量的缺陷和異常。
寫在最后
上述新出現的AR醫療方案以及許多類似的醫療方法是醫療專業人員和技術研發人員共同努力的成果，他們已共同推進增強現實技術的應用，幫助改善人類健康和拯救生命。
盡管業內專家普遍持樂觀態度，但關于AR技術在常規醫療中的應用仍有一些問題需要解決。10??麥考伊醫生對目前的醫療技術持保留意見，但當他看到我們正在一步步朝著更先進的技術方法發展時，他應該會感到很欣慰。
原文始發于微信公眾號（艾邦VR產業資訊）：手術室里的AR/VR技術-增強現實和虛擬現實技術在手術中的應用
