AR在醫(yī)學(xué)解剖學(xué)和健康科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用如何？

在AR的發(fā)展過程中，游戲一直是一個主要的領(lǐng)域。然而，根據(jù)高盛集團(tuán)（Goldman Sachs）2016年的報告，AR 有望在未來幾年改善包括醫(yī)療保健在內(nèi)的一些市場。 事實上，多年來AR 在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用也在不斷增長。事實證明，它對醫(yī)生和患者都有幫助?；颊呖梢酝ㄟ^ AR 了解他們的疾病。醫(yī)生可以通過AR進(jìn)行高精度的、復(fù)雜的手術(shù)。 AR正以以往難以想象的方式改變著我們的生活。或許可以說，AR是醫(yī)療的一種未來。

AR在醫(yī)學(xué)解剖學(xué)和健康科學(xué)領(lǐng)域

AR在醫(yī)學(xué)解剖學(xué)和健康科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用如何？重要性如何？Moro C等人的研究給出了答案。 研究目的：評估使用 VR 和 AR 的醫(yī)學(xué)生是否比使用其他移動應(yīng)用程序的醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)更有效率。 研究方法：59 名參與者被隨機(jī)分配了三種學(xué)習(xí)模式：VR、基于平板電腦的應(yīng)用程序和 AR。使用這些教學(xué)模式，進(jìn)行頭骨解剖課。課后，通過不同課程的重復(fù)實驗來評估醫(yī)學(xué)生的解剖學(xué)知識掌握程度。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)：使用 VR 和 AR 的醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)更有效率?？赡艿脑蚴荲R 和 AR促進(jìn)了醫(yī)學(xué)生的參與度。

計算機(jī)輔助AR技術(shù)與外科手術(shù)

計算機(jī)輔助AR（Computer-aidedAR），也稱作計算機(jī)輔助制圖（Computer-aided Drawing），是一種制圖工具，允許用戶使用AR制作精確的數(shù)據(jù)模型。 Shuhaiber JH對計算機(jī)輔助AR技術(shù)在外科手術(shù)中應(yīng)用的過去、現(xiàn)在和未來進(jìn)行了綜述研究。從分類上看，在不同類型的手術(shù)中，AR 可以用作顯示器或模型。在相關(guān)的醫(yī)學(xué)培訓(xùn)中，如超聲心動圖培訓(xùn)、腹腔鏡手術(shù)培訓(xùn)、神經(jīng)外科手術(shù)訓(xùn)練等，AR技術(shù)也有應(yīng)用，且有非常廣闊的前景。 總的來說，在各科室的醫(yī)生中，外科醫(yī)生通常是最早采用可以增強(qiáng)手術(shù)和患者體驗的技術(shù)工具的人。其應(yīng)用的方面包括手術(shù)福利（Operative Benefits）、手術(shù)廣播和記錄（Broadcasting andRecording of Surgery）、解剖評估、遠(yuǎn)程指導(dǎo)和醫(yī)學(xué)教育。

AR在眼科中的應(yīng)用

目前，一種眼科AR環(huán)境已被開發(fā)出來。該環(huán)境系統(tǒng)用于更精確的眼科疾病激光治療，遠(yuǎn)程醫(yī)療與實時圖像分析、測量與比較。 這種環(huán)境系統(tǒng)是圍繞著一種標(biāo)準(zhǔn)裂隙燈來進(jìn)行設(shè)計的。一個與裂隙燈連接的攝像頭捕捉圖像，然后圖像被送到視頻采集板。接著，使用計算機(jī)工作站對圖像進(jìn)行處理，并對其采用快速配準(zhǔn)算法。計算機(jī)的處理結(jié)果最終輸出到一個亮度和對比度可調(diào)節(jié)的顯示器上，該顯示器則附在裂隙燈的目鏡上。

采用觸覺AR技術(shù)設(shè)計顱內(nèi)植入物

Scharver C等人進(jìn)行了該方面的研究。他們表示，觸覺AR環(huán)境可以向使用者傳遞觸摸的感覺。具體來說，就是從患者CT獲得數(shù)據(jù)，創(chuàng)建虛擬3D顱骨模型，從而將模型疊加到現(xiàn)實中。醫(yī)療顱骨雕刻師可以通過這種技術(shù)更好的感受和觀察模型，這對于提高其工作質(zhì)量和速度非常有幫助。 個人增強(qiáng)現(xiàn)實沉浸式系統(tǒng) （PARIS），一種新的原型顯示系統(tǒng)，也會與上述模型一起被使用。該系統(tǒng)的加入，可以使顱骨雕刻師有一種手拿3D工具的感覺。神經(jīng)外科醫(yī)生、古生物學(xué)家和放射科醫(yī)生等都對該系統(tǒng)表現(xiàn)出了極大地興趣，非常希望有機(jī)會進(jìn)行試用。

通過空間AR設(shè)計手及手臂康復(fù)系統(tǒng)

Hondori HM等人對此進(jìn)行了研究 。他們提到，在與康復(fù)相關(guān)的任務(wù)中，該系統(tǒng)能通過跟蹤受試者的手（包括肘部、肩部和手腕的運動），創(chuàng)造一種虛擬的音頻和視覺體驗。實時的數(shù)據(jù)和照片同時會被發(fā)送給醫(yī)生，以便進(jìn)一步評估。實驗室應(yīng)用已證明該技術(shù)的可用性。 他們還表示，該系統(tǒng)可以根據(jù)需要將真實物體合并到任務(wù)中。它還可以控制外部物體，確?；颊叩陌踩褪孢m。另外，該系統(tǒng)提供的另一個優(yōu)點是治療師可以根據(jù)患者的需要修改任務(wù)。對此，他們在中風(fēng)康復(fù)鍛煉計劃中已進(jìn)行了成功的應(yīng)用。

AR系統(tǒng)用于肝臟熱消融

Nicolau SA等人發(fā)表了該方面的論文。他們首先在腹部模型上對該AR系統(tǒng)進(jìn)行了評估，隨后在手術(shù)室中的患者身上進(jìn)行了評估。病人術(shù)前影像和醫(yī)生操作的針位被記錄在一個坐標(biāo)系中。通過驗證算法對特征點進(jìn)行提取和處理。 結(jié)果表明，在不到一分鐘的插入時間內(nèi)，可以實現(xiàn)預(yù)定的2 mm精度的目標(biāo)。該結(jié)果激發(fā)了眾人對該AR系統(tǒng)在患者的完整呼吸周期中提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)和信息的信心，AR系統(tǒng)在該領(lǐng)域?qū)笥兴鶠椤?/p>

除了上述的研究，Birkfellner W等人也討論了如何通過HMD技術(shù)實現(xiàn)AR可視化；FischerJ等人提出了一種用于醫(yī)療AR的視頻透視系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了醫(yī)療領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)AR 應(yīng)用的新方法。 總的來說，近年來AR的研究和應(yīng)用在逐漸增加，論文數(shù)量也呈上升趨勢。Martin Eckert等人通過Meta分析發(fā)現(xiàn)，在 338 篇論文中，84.3%（n=285）的論文為處理患者實際治療的AR項目，15.7%（n=53）涉及訓(xùn)練場景。在確定屬于治療類別的 285 篇論文中，69.5%（n=198）的項目涉及手術(shù)室場景，9.1%（n=26）的項目設(shè)置在康復(fù)環(huán)境中。此外，21.4% （n=61） 為直接參與患者的治療。

此次新冠疫情，已經(jīng)造成一些企業(yè)、學(xué)校關(guān)閉，經(jīng)濟(jì)受損和大量死亡。面對危機(jī)，科學(xué)界和相關(guān)業(yè)界正在開發(fā)各種可以造福社會的技術(shù)方法，AR技術(shù)的應(yīng)用就是其中一種。例如，通過AR 應(yīng)用程序幫助個人與他人保持2m的距離，從而控制社交距離；通過AR應(yīng)用的在線教育，來幫助醫(yī)學(xué)生以 3D 方式學(xué)習(xí)人體；通過AR遠(yuǎn)程醫(yī)療，改善患者的就診方式和醫(yī)生的看病方式等等。這些方面，都有相關(guān)的案例證明有效性。

可以預(yù)見，AR技術(shù)將影響未來患者的治療。隨著軟硬件技術(shù)的優(yōu)化，AR將能夠更好地融入現(xiàn)有的工作流程，并為患者、醫(yī)生和相關(guān)行業(yè)人員提供幫助，創(chuàng)造機(jī)會。

原文標(biāo)題：虹科前沿丨AR在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用如何？權(quán)威科學(xué)家告訴你！

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