虹科前沿丨AR在医疗领域的应用如何？权威科学家告诉你！

在AR的发展过程中，游戏一直是一个主要的领域。然而，根据高盛集团（Goldman Sachs）2016年的报告，AR 有望在未来几年改善包括医疗保健在内的一些市场。事实上，多年来AR 在医疗行业的应用也在不断增长。事实证明，它对医生和患者都有帮助。患者可以通过 AR 了解他们的疾病。医生可以通过AR进行高精度的、复杂的手术。AR正以以往难以想象的方式改变着我们的生活。或许可以说，AR是医疗的一种未来。

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AR在医学解剖学和健康科学领域

AR在医学解剖学和健康科学领域应用如何？重要性如何？Moro C等人的研究给出了答案。研究目的：评估使用 VR 和 AR 的医学生是否比使用其他移动应用程序的医学生的学习更有效率。研究方法：59 名参与者被随机分配了三种学习模式：VR、基于平板电脑的应用程序和 AR。使用这些教学模式，进行头骨解剖课。课后，通过不同课程的重复实验来评估医学生的解剖学知识掌握程度。结果发现：使用 VR 和 AR 的医学生的学习更有效率。可能的原因是VR 和 AR促进了医学生的参与度。

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计算机辅助AR技术与外科手术

计算机辅助AR（Computer-aidedAR），也称作计算机辅助制图（Computer-aided Drawing），是一种制图工具，允许用户使用AR制作精确的数据模型。Shuhaiber JH对计算机辅助AR技术在外科手术中应用的过去、现在和未来进行了综述研究。从分类上看，在不同类型的手术中，AR 可以用作显示器或模型。在相关的医学培训中，如超声心动图培训、腹腔镜手术培训、神经外科手术训练等，AR技术也有应用，且有非常广阔的前景。总的来说，在各科室的医生中，外科医生通常是最早采用可以增强手术和患者体验的技术工具的人。其应用的方面包括手术福利（Operative Benefits）、手术广播和记录（Broadcasting andRecording of Surgery）、解剖评估、远程指导和医学教育。

使用AR进行脑成像和脑外科手术

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AR在眼科中的应用

目前，一种眼科AR环境已被开发出来。该环境系统用于更精确的眼科疾病激光治疗，远程医疗与实时图像分析、测量与比较。这种环境系统是围绕着一种标准裂隙灯来进行设计的。一个与裂隙灯连接的摄像头捕捉图像，然后图像被送到视频采集板。接着，使用计算机工作站对图像进行处理，并对其采用快速配准算法。计算机的处理结果最终输出到一个亮度和对比度可调节的显示器上，该显示器则附在裂隙灯的目镜上。

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采用触觉AR技术设计颅内植入物

Scharver C等人进行了该方面的研究。他们表示，触觉AR环境可以向使用者传递触摸的感觉。具体来说，就是从患者CT获得数据，创建虚拟3D颅骨模型，从而将模型叠加到现实中。医疗颅骨雕刻师可以通过这种技术更好的感受和观察模型，这对于提高其工作质量和速度非常有帮助。个人增强现实沉浸式系统 (PARIS)，一种新的原型显示系统，也会与上述模型一起被使用。该系统的加入，可以使颅骨雕刻师有一种手拿3D工具的感觉。神经外科医生、古生物学家和放射科医生等都对该系统表现出了极大地兴趣，非常希望有机会进行试用。

技术演示

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通过空间AR设计手及手臂康复系统

Hondori HM等人对此进行了研究 。他们提到，在与康复相关的任务中，该系统能通过跟踪受试者的手(包括肘部、肩部和手腕的运动)，创造一种虚拟的音频和视觉体验。实时的数据和照片同时会被发送给医生，以便进一步评估。实验室应用已证明该技术的可用性。他们还表示，该系统可以根据需要将真实物体合并到任务中。它还可以控制外部物体，确保患者的安全和舒适。另外，该系统提供的另一个优点是治疗师可以根据患者的需要修改任务。对此，他们在中风康复锻炼计划中已进行了成功的应用。

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AR系统用于肝脏热消融

Nicolau SA等人发表了该方面的论文。他们首先在腹部模型上对该AR系统进行了评估，随后在手术室中的患者身上进行了评估。病人术前影像和医生操作的针位被记录在一个坐标系中。通过验证算法对特征点进行提取和处理。结果表明，在不到一分钟的插入时间内，可以实现预定的2 mm精度的目标。该结果激发了众人对该AR系统在患者的完整呼吸周期中提供准确的指导和信息的信心，AR系统在该领域将会大有所为。

使用 AR 的肝脏手术除了上述的研究，Birkfellner W等人也讨论了如何通过HMD技术实现AR可视化；FischerJ等人提出了一种用于医疗AR的视频透视系统，发现了医疗领域实现AR 应用的新方法。总的来说，近年来AR的研究和应用在逐渐增加，论文数量也呈上升趋势。Martin Eckert等人通过Meta分析发现，在 338 篇论文中，84.3%（n=285)的论文为处理患者实际治疗的AR项目，15.7%（n=53)涉及训练场景。在确定属于治疗类别的 285 篇论文中，69.5%（n=198)的项目涉及手术室场景，9.1%（n=26）的项目设置在康复环境中。此外，21.4% (n=61) 为直接参与患者的治疗。

此次新冠疫情，已经造成一些企业、学校关闭，经济受损和大量死亡。面对危机，科学界和相关业界正在开发各种可以造福社会的技术方法，AR技术的应用就是其中一种。例如，通过AR 应用程序帮助个人与他人保持2m的距离，从而控制社交距离；通过AR应用的在线教育，来帮助医学生以 3D 方式学习人体；通过AR远程医疗，改善患者的就诊方式和医生的看病方式等等。这些方面，都有相关的案例证明有效性。

可以预见，AR技术将影响未来患者的治疗。随着软硬件技术的优化，AR将能够更好地融入现有的工作流程，并为患者、医生和相关行业人员提供帮助，创造机会。

•拓展阅读：虹科AR解决方案

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•往期回顾

◆行业背景：增强现实（AR）与虚拟现实（VR）：有什么区别？

◆产品信息：

虹科AR平台功能演示及介绍（一）

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◆应用案例：

虹科AR方案-现场服务

虹科合作伙伴Atheer联合IAG展示AR是如何改进飞机维护和维修的方法

大众在英国部署虹科AR技术进行车辆维修

保时捷技术人员使用虹科合作伙伴Atheer的AR技术维修汽车应用案例

虹科案例丨虹科AR技术对泰雷兹公司国防服务创新的支持

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