隨著科技飛速的發(fā)展，以及國家對新技術(shù)發(fā)展的加倍重視，AR、VR等新技術(shù)的發(fā)展日新月異，人們的生活發(fā)生了前所未有的變化?；ヂ?lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等高新技術(shù)飛速發(fā)展的同時，正迅猛與健康服務(wù)融合，“互聯(lián)網(wǎng)+健康”行業(yè)已經(jīng)形成并不斷發(fā)展成熟。 如今，我們對于AR并不陌生，最新的科技產(chǎn)品、新出的游戲或玩具、日常的app中都會涉及到AR技術(shù)。現(xiàn)在AR技術(shù)通常是使用智能手機(jī)或平板電腦上的攝像頭、以及特制的應(yīng)用程序，在屏幕上產(chǎn)生可移動、可交互的虛擬角色和對象。<br><br>AR技術(shù)簡介<br><br>增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR），是一種全新的人機(jī)交互技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)D形、視頻、音頻甚至觸覺感知等虛擬的事物，信息疊加到人們能真實(shí)感受到的環(huán)境中，讓用戶通過某種設(shè)備或者途徑，看到結(jié)合后的景象，同時，讓使用者能夠與虛擬事物和信息進(jìn)行一定的交互。虛擬的事物和信息，作為現(xiàn)實(shí)場景的一個補(bǔ)充，達(dá)到使現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)的效果。通俗來說，就是利用計算機(jī)，在顯示實(shí)際場景時，添加一些由計算機(jī)生成的東西，使人們能更生動直觀地去感受一些事物?！ ?lt;br><br><br>雖然增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是虛擬現(xiàn)實(shí)的一個分支，但它與虛擬現(xiàn)實(shí)仍有很大的區(qū)別。不同于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)要使用戶完全沉浸在合成的環(huán)境中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是要造就一個虛實(shí)結(jié)合的場景。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)一般含有四個步驟：<br><br>①獲取真實(shí)的場景信息。<br><br>②對真實(shí)的場景和信息進(jìn)行分析。<br><br>③生成虛擬事物信息。<br><br>④將虛擬和現(xiàn)實(shí)結(jié)合顯示。<br><br><br>要實(shí)現(xiàn)這些，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)需要一些硬件的支持，如計算機(jī)、顯示屏、攝像機(jī)、跟蹤與傳感系統(tǒng)等。<br><br><br>AR技術(shù)不同于VR技術(shù)，它主要強(qiáng)調(diào)虛實(shí)結(jié)合，并能有效、立體、逼真地將虛擬的圖像圖文、文字信息與真實(shí)世界的生活場景及自然景物緊密結(jié)合起來。AR不僅繼承了VR的優(yōu)點(diǎn)，同時又具有虛與實(shí)相結(jié)合的特點(diǎn)。<br><br>AR在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用<br><br>隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的日益成熟以及硬件技術(shù)的發(fā)展，AR技術(shù)將會更加深入到生活中的各個領(lǐng)域中。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域有巨大的潛力和廣闊的發(fā)展空間。目前，AR與醫(yī)療結(jié)合的案例早已屢見不鮮，其在醫(yī)療上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在臨床診斷與治療、醫(yī)學(xué)干預(yù)研究、醫(yī)療教育培訓(xùn)、手術(shù)相關(guān)應(yīng)用和康復(fù)訓(xùn)練等方面。<br><br>一、醫(yī)療培訓(xùn)、教育中的應(yīng)用<br>1、AR與醫(yī)學(xué)類圖書的結(jié)合 將AR技術(shù)引入醫(yī)學(xué)類圖書設(shè)計中，主要擴(kuò)展了傳統(tǒng)閱讀方式的功能，可以為醫(yī)學(xué)圖書提供更為豐富的信息，加入3D交互模型、音頻、視頻等虛擬信息使得閱讀者能夠更好地理解書中難以理解的文字部分。<br><br>采用AR技術(shù)的醫(yī)學(xué)類圖書在閱讀過程中可以通過AR眼鏡、AR閱讀APP等終端設(shè)備，調(diào)用設(shè)備上的攝像頭掃描圖書上與醫(yī)學(xué)相關(guān)的目標(biāo)信息，如血管、局部器官、骨骼等，通過終端屏幕顯示虛實(shí)結(jié)合后的結(jié)果，使看到的醫(yī)學(xué)內(nèi)容更加豐富且真實(shí)。<br><br>2、AR與解剖教學(xué)的結(jié)合<br><br>解剖教學(xué)是醫(yī)學(xué)生的基礎(chǔ)教學(xué)，解剖教學(xué)的價值在于提供對包括觸覺學(xué)習(xí)體驗(yàn)在內(nèi)的3D視圖，可進(jìn)一步闡述課堂和研究中學(xué)到的知識，并且可以提供解剖結(jié)構(gòu)及其在整個生物體中相互關(guān)系的總體視角。<br><br>與傳統(tǒng)解剖教學(xué)相比，AR提供了更完整的虛擬環(huán)境；此外，AR技術(shù)的可視化功能用于解剖教學(xué)中可以實(shí)時顯示3D渲染圖像，也可以實(shí)現(xiàn)其他感官體驗(yàn)，如觸覺反饋等。AR系統(tǒng)提供這些可視化的實(shí)時操作和對學(xué)生的直接反饋，符合傳統(tǒng)解剖課技能訓(xùn)練的要求，還可以幫助學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，不受時間和空間的限制。<br><br>3、AR與手術(shù)訓(xùn)練教學(xué)的結(jié)合<br><br>很多手術(shù)對醫(yī)生在專注、集中力和執(zhí)行復(fù)雜的心理運(yùn)動技能方面的要求較為苛刻，不但需要專業(yè)儀器的高度自動化處理，還需要掌握該技術(shù)及其儀器的特性，比如腹腔鏡手術(shù)等。<br><br>腹腔鏡技能培訓(xùn)AR教學(xué)中有以下優(yōu)勢：與真實(shí)的訓(xùn)練環(huán)境和虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練環(huán)境相比，AR腹腔鏡環(huán)境提供了現(xiàn)實(shí)的觸覺反饋，這對于將腹腔鏡技能轉(zhuǎn)移到工作環(huán)境是必不可少的；此外，這些AR腹腔鏡訓(xùn)練環(huán)境并不需要現(xiàn)場專家觀察或指導(dǎo)受訓(xùn)者。<br><br><br>二、在醫(yī)療診療中的應(yīng)用<br>隨著虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的逐步成熟，AR和VR正在向病患管理、醫(yī)療運(yùn)營維護(hù)、檢測診斷、治療康復(fù)等環(huán)節(jié)滲透。<br><br><br>1、實(shí)驗(yàn)室機(jī)器維護(hù)<br><br>Vuforia公司制作了一個AR軟件，減少了機(jī)器停機(jī)時間，幫助醫(yī)療實(shí)驗(yàn)室解決了一大難題。這個軟件現(xiàn)在可以在iPad上使用，今后也可以在智能眼鏡上，它可以在實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)任務(wù)時給予視覺指導(dǎo)。<br><br><br>2、物理治療<br><br>Infinadeck公司正在研究給跑步機(jī)配置AR頭戴設(shè)備以應(yīng)用于物理療法。它可能會有以下幾個功能：幫助中風(fēng)患者改善平衡，減少帕金森患者的跌倒次數(shù)，還可以將日常鍛煉變得更有趣從而幫助人們保持體型。 3、疼痛管理治療<br><br>利用AR控制疼痛并不是個新的概念。華盛頓大學(xué)的研究人員致力于用AR療法幫助燒傷患者減輕疼痛。在明尼蘇達(dá)大學(xué)的交互化可視實(shí)驗(yàn)室里，一組人員正在研究如何推廣AR療法，他們利用配備谷歌Cardboard的智能手機(jī)可以創(chuàng)建一個三維環(huán)境。他們創(chuàng)建的AR體驗(yàn)可以指導(dǎo)患者進(jìn)行虛擬的行走和冥想，幫助患者緩解疼痛。<br><br><br>4、優(yōu)化口腔掃描<br><br>德國iDent公司利用AR軟件幫助牙醫(yī)和正牙醫(yī)生創(chuàng)建患者口腔的數(shù)字模型。過去，牙醫(yī)使用掃描儀創(chuàng)建患者口腔的數(shù)字模型，他們掃描到的東西都會出現(xiàn)在身后的顯示器上。該公司的軟件eyeCAD運(yùn)行在EnSon開發(fā)的一款A(yù)R智能眼鏡上，牙醫(yī)可以在檢查病人的同時進(jìn)行掃描，掃描結(jié)果還會實(shí)時顯示在眼鏡上，這不僅節(jié)省了時間，還和患者眼神保持了交流。<br><br>5、在外科手術(shù)中的應(yīng)用<br><br>最有希望發(fā)展成熟的是術(shù)前規(guī)劃和手術(shù)導(dǎo)航。<br><br>①術(shù)前規(guī)劃：絕大部分醫(yī)院術(shù)前規(guī)劃常規(guī)方法是通過觀察研究二維CT圖像來對患者病情進(jìn)行診斷，但通過二維平面圖像，不能多角度檢查患者身體，對病情診斷準(zhǔn)確度和全面性相應(yīng)缺失。如果將AR技術(shù)引入臨床，即可對患者的身體各個部位進(jìn)行360°掃描，還可以針對某些異常部位進(jìn)行放大以觀察到更精密細(xì)節(jié)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。<br><br>②手術(shù)導(dǎo)航：手術(shù)導(dǎo)航方面，AR技術(shù)主要應(yīng)用于對手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)需求高的領(lǐng)域，比如脊柱手術(shù)和腦部手術(shù)等，這類手術(shù)的操作要求高，難度大。利用基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的導(dǎo)航系統(tǒng)，醫(yī)生能明確知道當(dāng)前的操作狀態(tài)和下一步操作，極大程度的降低了手術(shù)操作及定位錯誤。<br><br><br>眾多科技初創(chuàng)公司正在將AR技術(shù)應(yīng)用到手術(shù)中，通過數(shù)據(jù)化和3D技術(shù)，將傳統(tǒng)的二維圖像信息立體化，使醫(yī)生的病患分析和手術(shù)治療更加輕松精準(zhǔn)。 ① Medivis：Medivis在成立初期就推出了第一代產(chǎn)品SurgicalAR，并獲得了FDA認(rèn)證。Medivis將全息可視化和導(dǎo)航技術(shù)引入外科手術(shù)，為外科醫(yī)生提供增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)集成和可視化工具，從根本上推進(jìn)了手術(shù)干預(yù)，徹底改變了外科醫(yī)生對病人的安全操作方式；另外，Medivis能夠訪問患者數(shù)據(jù)，并將其可視化地表示為三維模型，供醫(yī)生在計劃手術(shù)時參考。<br><br>② 3D醫(yī)學(xué)成像技術(shù)EchoPixel：EchoPixel開發(fā)的交互式3D平臺，將2D圖像轉(zhuǎn)換成可以用手寫筆操作的3D圖像，幫助醫(yī)生從各個角度診斷病患身體內(nèi)部器官的情況。這些3D圖像可以根據(jù)程序要求進(jìn)行定制，醫(yī)生可以對圖像進(jìn)行縮放，也可以把圖像中有疑問的部分單獨(dú)提取出來或者用3D打印機(jī)打印出來，使醫(yī)生可以更容易找到和檢查出在病人內(nèi)臟中的病變部位。該技術(shù)大幅縮短了醫(yī)生的診療和術(shù)前準(zhǔn)備時間，同時減少醫(yī)院和病人所花費(fèi)的時間和治療成本。<br><br>③ 數(shù)字可視化手術(shù)TrueVision：TrueVision公司開發(fā)的智能、實(shí)時、3D可視化手術(shù)和計算機(jī)輔助指導(dǎo)平臺已獲得專利。公司開發(fā)的顯微外科手術(shù)的3D指導(dǎo)應(yīng)用，可以提高手術(shù)效率和對患者的治療效果。該系統(tǒng)可用于顯微外科、眼科和神經(jīng)病學(xué)，可以與多種應(yīng)用平臺相整合，在某些平臺還可以與機(jī)器人手術(shù)相集成。<br><br>6、在眼科中的應(yīng)用<br><br>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(shí)時圖像分析、測量和比較。<br><br>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。一個與裂隙燈鏈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。<br><br><br>7、在康復(fù)訓(xùn)練方面的應(yīng)用 <h5>術(shù)后康復(fù)方面，由于大部分疾病病程長，通過AR技術(shù)醫(yī)療產(chǎn)品的引入和使用，能大大減少患者的醫(yī)療費(fèi)用和就醫(yī)次數(shù)。<br><br>美國有公司研發(fā)出兩款設(shè)備“PeerWell's Trip”和“Fall Hazard De-tector”，可以幫助患者術(shù)后康復(fù)，患者只需要打開智能終端設(shè)備便可通過AR功能掃描、分析周邊環(huán)境然后得到康復(fù)建議，并和醫(yī)生商討康復(fù)調(diào)整計劃。還有相關(guān)產(chǎn)品可以為患者量身定做多維度虛擬現(xiàn)實(shí)，提供患者與醫(yī)生一起解決病灶治療的情境。由此可見，AR技術(shù)從患者的層面出發(fā)，也給了醫(yī)療界無限的可能。<br><br><br>AR技術(shù)之所以能夠快速發(fā)展，是因?yàn)樗萔R技術(shù)更容易訪問、硬件需求更少。相信在不太遙遠(yuǎn)的未來，世界會因?yàn)檫@些將現(xiàn)實(shí)與虛擬無縫對接的AR/VR設(shè)備變得越來越有趣，而人工智能設(shè)備所提供的自適應(yīng)學(xué)習(xí)方式，也將改變傳統(tǒng)的健康管理方式。<br><br><br>【參考資料】<br><br>[1] 期刊|信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化 2020年第1-3 期 《AR技術(shù)在智慧圖書館中的應(yīng)用探析》<br><br>[2] 期刊|計算機(jī)產(chǎn)品與流通 教育天地 2019.01 《VR與AR 技術(shù)教育應(yīng)用探究》<br><br>[3] 期刊|卷宗 科技文檔 2018.04 《AR技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用探討》<br><br>[4] 期刊|電腦知識與技術(shù) Vol.14,No.11.Apr.2018 《增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)的應(yīng)用及前景分析》<br><br>[5] 期刊|科技前沿 No.22 Oct.2018 下半月 《AR技術(shù)在康復(fù)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景》<br><br></h5>