VR/AR技術在醫(yī)療手術領域的發(fā)展現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實正逐漸成為外科手術和醫(yī)療保健領域的寶貴工具。

在與醫(yī)生溝通關于疾病的話題時，也許我們不會愿意佩戴一個VR頭顯并手握控制器，但這樣做可以更好地進行手術前的咨詢，緩解患者對于手術的焦慮。

在VR世界中，計算機生成的三維圖形使得神經外科醫(yī)生可以使用頭顯來全方位觀察大腦，并為患者進行講解，這有助于患者直觀看到自己的大腦情況，并對手術有更深刻的了解。

神經外科醫(yī)生早已開始使用VR技術規(guī)劃手術。MRI（磁共振成像）掃描僅顯示腦的2D圖像，但不能顯示血管的位置。由于每個人情況不同，因此在手術之前了解血管的位置至關重要。通過VR，這樣的需求很容易實現(xiàn)。

除了在手術前讓患者放心并幫助外科醫(yī)生進行更有效的手術計劃外，VR還被用于培訓外科醫(yī)生。

有幾家公司開發(fā)了VR軟件作為醫(yī)療培訓工具。比如Osso VR，該公司的同名產品使醫(yī)學生和外科醫(yī)生能夠有效地熟悉典型案例，不斷練習，直到整個手術過程變得信手拈來。

該系統(tǒng)使用Oculus Rift頭顯和兩個控制器來對用戶進行動作跟蹤，學生可以模擬操作手術過程，以熟悉新技術。系統(tǒng)可以模擬某些手術，例如膝蓋置換。聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO Justin Barad表示，學生還可以將操作時間設置在20至30分鐘之間，甚至對程序進行自定義設置。

Osso VR有一個素材庫，一些是在內部創(chuàng)建的，一些是典型案例的重建。

VR可以幫助外科醫(yī)生練習常規(guī)手術，或者在一個具有挑戰(zhàn)性的解剖操作上練習，例如畸形骶骨。。

在一項驗證研究中，一組學生接受傳統(tǒng)培訓，另一組學生使用Osso VR進行15至20分鐘的培訓。VR組在測試儀器操作、操作流程和特定程序知識等測試中表現(xiàn)更好。

世界衛(wèi)生組織的一份報告發(fā)現(xiàn)“新技術帶來不良事件的主要原因是訓練不當和學習時間長”。然而，傳統(tǒng)的場外培訓耗時且昂貴，因此鼓勵使用新設備或技術進行培訓。

Barad是一位整形外科醫(yī)生，他看到許多住院醫(yī)生盡管在大學學習多年，仍然無法操作，因為在沒有足夠時間學習的情況下還不斷有新技術和程序出現(xiàn)。VR讓你可以親自動手進行模擬，在訓練中完成外科手術。

研究表明，與使用文字和視頻學習的學生相比，VR的沉浸式培訓可以將有效率提高230%。

一些外科手術團隊在手術之前使用VR來熟悉操作以及醫(yī)生之間的協(xié)作。通常情況下，手術室中有六個或更多人，他們往往沒有機會事先操作一遍。VR則允許團隊快速完成模擬，在VR中進行“熱身”。

還有一些提供意見的專業(yè)團隊，可能根本不會彼此見面，但VR可以為位于不同地點的用戶建立聯(lián)絡。

Digital Surgery的培訓產品Touch Surgery使用AR和VR模擬手術程序。它是Microsoft混合現(xiàn)實合作伙伴（MMRP），作為該計劃的一部分，提供系統(tǒng)和開發(fā)人員將在VR系統(tǒng)中使用的內容。

去年，Touch Surgery宣布使用微軟的HoloLens頭顯和人工智能（AI）以及數字手術流程數據庫，訓練計算機了解手術并預測手術的后續(xù)步驟。Touch Surgery軟件目前用于通過PC和智能手機準備手術或培訓外科醫(yī)生。

AR在醫(yī)療領域也有了新的用途，建立在VR和機器人手術的基礎上。首次使用的案例是利用AR在手術過程中對患者進行掃描。因為在手術過程中切換VR與實際環(huán)境是不切實際的，而AR是將虛擬圖像疊加在真實世界中，在這樣的場景下，AR比VR更實用。

機器人手術很受歡迎，因為它是微創(chuàng)的，這是在手術室中使用AR的早期例子。機器人手臂末端的小型儀器可由外科醫(yī)生操作和控制，觀看來自3D相機的放大圖像。外科醫(yī)生通過手術室中的控制臺控制三個或更多的機器人手臂。

所觀察的圖像是外科醫(yī)生在手術臺上俯視患者時會看到的圖像，但是AR允許在該圖像上查看數據以豐富外科醫(yī)生看到的內容。為了加速進展，制造達芬奇機器人系統(tǒng)的Intuitive Surgical宣布了2019年的資助撥款，以支持外科機器人研究，增強可視化、渲染和AR。

加拿大初創(chuàng)公司Aris MD正在開發(fā)一種AR/VR系統(tǒng)來處理2D掃描圖像并將其轉換為3D圖像，這些圖像在手術期間覆蓋在患者身上。使用來自MRI，CT，X射線或超聲掃描的診斷圖像，該技術提供了患者解剖和損傷的圖。這樣的“地圖”可以節(jié)省手術時間并減少患者麻醉的時間。

下一步是進行遠程手術，世界各地的外科醫(yī)生團隊在同一程序上一起工作。技術已準備就緒，但遠程手術的挑戰(zhàn)是網速。如果外科醫(yī)生進行遠程手術，需要能夠在大約70毫秒內顯示信息。這需要一個可靠的互聯(lián)網連接。

軟件和硬件公司正致力于在醫(yī)療保健領域使用VR和AR技術。據不完全統(tǒng)計，2017年約有400家醫(yī)療VR初創(chuàng)企業(yè)籌資40億美元，高于前一年約25億美元。醫(yī)生們也熱衷于采用這項技術。

目前的VR技術對于醫(yī)療領域來說還有一些不足。VR頭顯笨重且舒適度不夠支撐長時間使用，控制手柄不適合在手術中使用，需要更自如的手動追蹤方案。雖然現(xiàn)在可以使用外骨骼和觸覺手套，但是動作和顯示之間依然存在時間差，并且對于外科手術來說追蹤還不夠精確。

盡管有這些限制，但業(yè)內人士大多認為，硬件和軟件問題將在兩年內解決，VR/AR技術將進入更多手術室。