“如幻似真”的混合現(xiàn)實技術

如果你聽過VR（虛擬現(xiàn)實）、AR（增強現(xiàn)實），不知道你有沒有聽過MR（混合現(xiàn)實）？

“混合現(xiàn)實”一詞出現(xiàn)在20世紀90年代，其定義是介于真實世界和數(shù)字世界之間的所有技術。混合現(xiàn)實技術是繼虛擬現(xiàn)實技術、增強現(xiàn)實技術之后，出現(xiàn)的全新數(shù)字全息影像技術。該技術最核心的特性是打破了數(shù)字虛擬世界與物理真實世界的界限，實現(xiàn)了數(shù)字技術從“量變”到“質(zhì)變”的過程。

“混合現(xiàn)實”的三大特征

虛擬與現(xiàn)實之間界限的打破，給醫(yī)學應用帶來了無限的創(chuàng)新可能。正因為體現(xiàn)了這樣的特性，混合現(xiàn)實技術一出現(xiàn)就得到了國際上強烈的關注，紛紛期望這一技術在各自行業(yè)應用上帶來巨大的創(chuàng)造力。哈佛大學醫(yī)學院、梅奧醫(yī)院等醫(yī)學殿堂級機構也毫不吝嗇地預測，混合現(xiàn)實將給醫(yī)學帶來巨大變革。

混合現(xiàn)實技術將計算機虛擬模型“引入”使用者所看到的真實世界中，把虛擬世界與現(xiàn)實世界融合到一起，以增強用戶體驗的真實感。與虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實相比，這是一種更偏實用性的技術。目前，國內(nèi)外對于混合現(xiàn)實技術在醫(yī)學上的應用剛剛起步，但已經(jīng)展現(xiàn)出誘人的前景。

混合現(xiàn)實系統(tǒng)具備三個主要特征：現(xiàn)實與虛擬世界結合、實時交互性和精確匹配性。混合現(xiàn)實技術是脫離屏幕狀態(tài)下的虛擬世界與真實世界的融合，實現(xiàn)了簡便的交互與共享方式，在虛擬世界、現(xiàn)實世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路。改技術的出現(xiàn)將在醫(yī)學教育培訓、醫(yī)學研究、醫(yī)學溝通和臨床治療等方面帶來顛覆性變化。

混合現(xiàn)實，讓醫(yī)患溝通“零距離”

醫(yī)患溝通是醫(yī)患雙向的互動，醫(yī)患溝通不暢是造成目前醫(yī)患關系緊張的主要原因之一。主要表現(xiàn)在兩個方面：一是醫(yī)生與患者之間缺乏有效溝通；二是醫(yī)生與患者之間的醫(yī)療信息不對稱。具有立體、逼真、動態(tài)等特點的混合現(xiàn)實技術可以很好地解決這些問題。手術前，醫(yī)生可以通過混合現(xiàn)實技術將手術過程和治療方案演示給患者及其家屬看，有效解決醫(yī)患信息不對稱及醫(yī)患信任危機等問題。

患者只要戴上虛擬現(xiàn)實眼鏡，就能看到自己的病變部位，包括皮膚、肌肉、骨骼、血管、神經(jīng)等所有組織，再聽醫(yī)生講解，即可做到“心中有數(shù)”。在醫(yī)生的解說下，患者及其家屬還能360度全方位瀏覽自己骨折部位的3D數(shù)字“復制品”，對自己骨折的具體情況、手術方案有更深刻的了解，使醫(yī)患溝通變得簡單、準確、順暢。

混合現(xiàn)實，使手術方案制訂更“精準”

目前，骨科醫(yī)生主要依賴X線片、CT、磁共振等影像學檢查，在大腦中進行再現(xiàn)和還原，從而確定手術方案。雖然CT三維重建可以重構骨折的三維信息，但對于復雜的骨折，以及骨折周邊血管、神經(jīng)結構關系的完整、精確還原往往很難做到。而在手術過程中，則完全依賴主刀醫(yī)生對解剖結構和各種變異的熟知，以及術中臨場應變能力。

混合現(xiàn)實技術可以讓醫(yī)生之間的溝通變得更加便捷、直觀。同一學科，甚至不同學科的醫(yī)生，可通過對骨折細節(jié)信息的實時共享，為患者制定最佳治療方案。基于混合現(xiàn)實的手術引導，則給骨科手術帶來了極大便利。以前，醫(yī)生無法在術中一邊看人體組織的3D顯示，一邊將3D圖像與患者真實的解剖部位相對應。混合現(xiàn)實技術可以在不充分擴大手術切口的情況下，使外科醫(yī)生掌握病人身體內(nèi)部的信息，并疊加顯示在虛擬的物理空間上。術中，主刀醫(yī)生和助手通過星圖系統(tǒng)獲取全息影像信息，將虛擬的3D數(shù)字模型與患者的病灶重疊在一起，在“透視眼”的幫助下，更精準地實施手術。比如頸椎骨折等高風險手術，基于混合現(xiàn)實技術的置釘技術，可以讓醫(yī)生在“透視眼”下實施椎弓根螺釘植入，使復雜、高風險的螺釘植入術變得準確、安全、簡便，大幅提高手術精確性并降低手術風險。

混合現(xiàn)實將患者信息（影像等）、醫(yī)生的知識與經(jīng)驗（手術計劃）、真實的患者（身體）、操作的手（醫(yī)生的手、器械）通過醫(yī)生的眼睛在統(tǒng)一空間中融合。可以說，混合現(xiàn)實技術將成為另一個醫(yī)學創(chuàng)新的“智慧之眼”，將與其他數(shù)字化技術一起推進醫(yī)學的創(chuàng)新。

專家簡介

葉哲偉

華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬協(xié)和醫(yī)院骨科醫(yī)院教授、主任醫(yī)師、博士生導師，中國研究型醫(yī)院學會數(shù)字骨科學組副組長，國際矯形與創(chuàng)傷學會（SICOT）中國部創(chuàng)傷學會、肩肘外科學會委員，SICOT數(shù)字骨科學會湖北省分會主任委員，武漢市中西醫(yī)結合學會外科專業(yè)委員會常委。主要研究方向為危急重癥創(chuàng)傷、復雜骨與關節(jié)損傷、骨折的治療及康復、脊柱脊髓損傷的基礎和臨床治療，計算機手術導航、混合現(xiàn)實技術、數(shù)字骨科學。endprint