围手术期AR/VR医疗应用大盘点

  • 2020-01-07 17:19
  • 作者:谢安然
  • 来源:中国医药报

随着人口的增长与科技的迅速发展,人们对手术治疗的高要求、强需求极大地推动了增强现实(AR)和虚拟现实(VR)技术在医疗领域的应用。AR和VR技术被广泛应用于多个医疗场景。


AR和VR是利用计算机技术与现实环境交互的科技,成为能够提供医学环境的两种主要手段。通过AR和VR技术,医生可以看到真实手术部位、可视化虚拟三维解剖全息图,并可以在全息图上对感兴趣的部位进行标记,打造了一种虚实结合的半沉浸式手术环境。


有科学家早在1995年就提出,用基于增强现实的混合构建模型构建一个虚拟模型对于医生实施手术是十分必要的,并提出将CT/MRI/X光等医学影像数据、AR/VR头显设备、患者、手术机器人等构建T1、T2…Tn坐标系,将多个坐标系串联起来,用于为手术系统收集不同类别的信息。


VR技术为用户创造一个特定场景的虚拟空间,使用户完全沉浸在一个虚拟的合成环境中,无法看到真实环境,具有交互性(Interaction)、沉浸性(Immersion)和想象性(Imagination)三大特点,也被称为3I特点。AR技术能够把全息图、图片、视频、声音等融合在现实环境中,虚实结合,真实的环境场景与虚拟的全息信息进行交互,两种信息交互补充和叠加。


VR和AR在医疗领域的应用覆盖了术前、术中和术后全过程,为医生提供诊疗便利,为患者提供更加先进,更加有趣的治疗体验。


术前模拟/规划/培训


ImmersiveTouch公司主要使用Vive和Oculus Rift头戴式显示器(HMD)以及触觉反馈设备设计多种AR/VR交互式医疗使用场景,已成功为神经外科、矫形外科、眼科、耳鼻喉科等多科室的术前模拟、术中使用提供了帮助。该公司的ImmersiveSim TM Training主要有手术培训、手术模拟的功能,主要面向医学院学生及医疗器械公司。


Medivis公司推出的基于HoloLens和Magic Leap的解剖学培训平台AnatomyX,可提供5000个以上的解剖结构3D模型,这些模型数据来自于真实病人的CT和MRI。学生们可通过手势和100多种语音指令与这些模型交互,在Magic Leap One中它还支持6DoF手柄交互。此外,该平台最多可支持20人实时协作。


术中诊断/导航/手术


目前外科手术仍然主要依靠二维成像技术来理解和操作极其复杂的病人病理。Medivis公司将全息可视化和导航技术引入外科手术,为外科医生提供增强现实数据集成和可视化工具,从根本上推进了手术干预,彻底改变了外科医生对病人的安全操作方式。Medivis能够访问患者数据,并将其可视化地表示为三维模型,供医生在计划手术时参考。这种模型被映射到病人身上,从而为外科医生提供一种最佳的手术方案。


由EchoPixel研发的最新版交互式混合现实医疗软件True 3D已获FDA认证。该软件利用DICOM图像数据创建器官、血管和其他结构的真实尺寸的全息版本,允许医生旋转、调整大小、解剖和做出切口,以虚拟病人特定的解剖。这一功能使医生更快地读取图像,从而更快地进行诊断,并提供更好的术前规划,还扩展了计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)之外的支持模式,多种医学影像数据有助于更好地评估植入式装置的大小、子宫肌瘤和子宫血管的分布以及胎心。


Surgical Theater公司的Precision VR通过VR 技术进行外科手术的影像指导,改善外科医生手术方式,帮助手术顺利进行。Surgical Theater与光学导航系统NordicNeuroLab公司合作,将其公司的nordicBrainEX DTI(弥散张量成像)处理应用整合在Precision VR平台中,这样会使医生对相关的解剖、功能组织和细部组织进行深入地细节扩展,提高沉浸感。


术后康复


SeeMe VR主要用于中风或外伤性脑损伤患者,早在2009年就已经上市,是首个用于此类患者的商用VR系统。SeeMe借助Kinect双目摄像头或标准的网络摄像头,将特定的医疗场景图像传输到患者的电脑,使患者沉浸到一个定制的治疗场景中。在这个场景中,患者需要完成由医生制定的练习项目。医生可以使用该系统来评估患者的力量、耐力、运动范围、姿势控制、反应时间、本体感受、运动质量、知觉、分配性注意力和记忆力等。


而Vivid Vision公司成功推出了康复治疗类游戏《Vivid Vision》,借助VR让患者通过特定设计的视觉效果去影响大脑感知能力,在游戏过程中通过正确的康复动作训练用户眼部内未被使用过或正在休眠的肌肉组织,从而达到治疗效果。


高新科技不断涌现,有人欢喜有人忧,但可以肯定的是:AR/VR在医疗领域的应用一定会更加普及、更加完善。


(作者单位:思宇医械观察)


(责任编辑:刘悦)

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