增强现实在医学领域中的应用现状研究(2)

口腔医学对于医生的手眼协调能力要求较高，各种模拟训练技术也已投入使用。随着计算机技术的不断发展，多种可视化技术也逐渐与口腔医学相结合来提高学生的动手操作能力，节约成本和时间[14]。目前市场上已经出现了与VR 系统结合的牙科模拟器，Virteasy Dental 公司将触觉系统和牙科手柄结合模拟牙科钻孔以提高学生的技能，相信AR 技术与口腔医学的结合会有更加广阔的天地。

有研究表明AR 技术在护理学中的可用性，文章提出AR 技术可以吸引学生积极投入实训环境，具有避免在训练当中对真实患者造成伤害的同时在不同场景和患者之间进行训练等优点[15]。

由此可见，AR 技术已经给传统医学教学模式带来一定的改变，将AR 技术与医学教育相结合，不仅解决了医学模型（如尸体模型、动物模型、人体模型等）的伦理问题和实时获取问题，而且还可以以逼真的三维模型方式来实现学习者与模型之间的实时互动，提供更加直观、便捷的学习形式。

3 AR进行手术导航

以前，超声、CT、MRI 等成像设备产生的医学图像主要用于疾病的诊断。近年来，随着成像技术的不断发展，将医学图像直接应用于手术成为趋势，这就是图像引导手术或手术导航技术。手术导航技术较传统的手术技术相比，可以确保到达正确的病变部位进行手术，但当手术过程中查看导航信息时，需要在手术部位转动来实现查看导航屏幕，这不可避免地会在手术过程中产生偏差。将AR 技术应用于手术过程具有始终观察手术部位的优点，器官和神经等以三维图形显示在头戴显示镜中，医生可以以相同的方式进行手术而不需要在手术过程中移开视线来查看位置信息[16]。

2013 年，Suenaga 等[17]用AR 技术模拟了口腔颌面部手术。他利用CT 数据来建立上颌骨的三维模型并生成视频图像，再使用三维增强现实系统生成覆盖层，并通过半镀银镜子投射到手术部位进行手术导航。结果证明实体模型和AR 系统中的模型各点之间的差异在1 mm 以内，具有很高的精确度，并且手术者裸眼看到的三维重建图像不会随着观察角度的改变而发生变化。2015 年，Liu 等[18]利用AR 技术在锥形束CT（Cone Beam CT，CBCT）的引导下进行舌癌切除手术，除了立体增强视图外还创建了一个虚拟场景的正交视图来增强深度的感知。实验结果表明，视频增强较透视引导和无引导技术而言，获得了更高的切除率。他提出的内窥镜视频增强引导方法增强了关键的血管结构、肿瘤结构和所需的边缘信息，同时融合了定位工具，为外科医生增强了深度感知信息，进行精确手术。2016 年，Li 等[19]利用AR 技术进行导航完成鼻内窥镜颅底手术。他以术前的CT 或MRI 图像为数据进行三维建模，对畸变校正后的真实内窥镜图像进行半透明融合。实验结果证明，基于AR 的导航系统能够重建手术部位的立体形态，并将内窥镜图像融合到三维重建图像当中去，为医生提供更直观、更详细的影像信息，减少进行鼻窦或颅底手术的判断时间。2018 年，蒋帅等[20]利用AR 技术对颅骨CT 数据进行三维重建并指导开颅手术。在术前进行颅骨CT 的三维重建模拟关键点，术中使用AR 技术协助定位关键点，可准确定位相应的钻孔位置，避免乙状窦前入路开颅手术静脉窦的损伤。谢国强等[21]探讨了基于智能手机简易增强现实技术定位幕上高血压性脑内血肿的可靠性和准确性，他将入院时高血压性脑出血的头颅CT 数据导入3D Slicer 软件后进行头面部皮肤和脑内血肿的三维重建，调整皮肤透明度使皮肤和血肿同时显影时截图导入智能手机，实现简易的增强现实技术，实验结果表明，定位准确性能得到保证，误差在3 mm 左右，是在完全可以接受的范围内。

腹腔镜手术与其他手术相比，具有创伤小、恢复快、感染率高等特点[22]，手术效果过于依赖医生的经验，将AR 技术与腹腔镜手术相结合能在一定程度上减轻这种依赖性。目前来说，AR 已经运用于肾、胰十二指肠、肝等切除手术中[23-24]。腹腔镜增强现实导航技术的数据主要来自于术前CT、MRI、PET、SPECT、US 等，其主要是通过视频叠加的方式进行显示，完成手术过程中的导航，而目前来说，这种导航技术主要分为腹腔镜视频增强现实导航和腹腔镜超声增强现实导航，其中，腹腔镜视频应用多于腹腔镜超声的应用[22]。

由此可见，AR 技术与医学手术相结合是目前研究的热点，同时较传统手术相比，AR 手术导航具有很好的实时交互功能，医生能更加直观地进行手术。但目前来说，尽管将AR 技术用于手术导航取得了令人鼓舞的成果，但鲁棒性和准确性的问题仍然存在，这是以后需要进一步研究和解决的问题[25]。

文章来源：《临床神经外科杂志》 网址: http://www.lcsjwkzzzz.cn/qikandaodu/2021/0322/447.html