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AR在醫學解剖學和健康科學領域應用如何?

廣州虹科電子科技有限公司 ? 來源:廣州虹科電子科技有限公 ? 作者:廣州虹科電子科技 ? 2021-09-09 11:40 ? 次閱讀

在AR的發展過程中,游戲一直是一個主要的領域。然而,根據高盛集團(Goldman Sachs)2016年的報告,AR 有望在未來幾年改善包括醫療保健在內的一些市場。 事實上,多年來AR 在醫療行業的應用也在不斷增長。事實證明,它對醫生和患者都有幫助。患者可以通過 AR 了解他們的疾病。醫生可以通過AR進行高精度的、復雜的手術。 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是醫療的一種未來。

AR在醫學解剖學和健康科學領域

AR在醫學解剖學和健康科學領域應用如何?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 的醫學生是否比使用其他移動應用程序的醫學生的學習更有效率。 研究方法:59 名參與者被隨機分配了三種學習模式:VR、基于平板電腦的應用程序和 AR。使用這些教學模式,進行頭骨解剖課。課后,通過不同課程的重復實驗來評估醫學生的解剖學知識掌握程度。 結果發現:使用 VR 和 AR 的醫學生的學習更有效率。可能的原因是VR 和 AR促進了醫學生的參與度。

計算機輔助AR技術與外科手術

計算機輔助AR(Computer-aidedAR),也稱作計算機輔助制圖(Computer-aided Drawing),是一種制圖工具,允許用戶使用AR制作精確的數據模型。 Shuhaiber JH對計算機輔助AR技術在外科手術中應用的過去、現在和未來進行了綜述研究。從分類上看,在不同類型的手術中,AR 可以用作顯示器或模型。在相關的醫學培訓中,如超聲心動圖培訓、腹腔鏡手術培訓、神經外科手術訓練等,AR技術也有應用,且有非常廣闊的前景。 總的來說,在各科室的醫生中,外科醫生通常是最早采用可以增強手術和患者體驗的技術工具的人。其應用的方面包括手術福利(Operative Benefits)、手術廣播和記錄(Broadcasting andRecording of Surgery)、解剖評估、遠程指導和醫學教育。

AR在眼科中的應用

目前,一種眼科AR環境已被開發出來。該環境系統用于更精確的眼科疾病激光治療,遠程醫療與實時圖像分析、測量與比較。 這種環境系統是圍繞著一種標準裂隙燈來進行設計的。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,使用計算機工作站對圖像進行處理,并對其采用快速配準算法。計算機的處理結果最終輸出到一個亮度和對比度可調節的顯示器上,該顯示器則附在裂隙燈的目鏡上。

采用觸覺AR技術設計顱內植入物

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

通過空間AR設計手及手臂康復系統

Hondori HM等人對此進行了研究 。他們提到,在與康復相關的任務中,該系統能通過跟蹤受試者的手(包括肘部、肩部和手腕的運動),創造一種虛擬的音頻和視覺體驗。實時的數據和照片同時會被發送給醫生,以便進一步評估。實驗室應用已證明該技術的可用性。 他們還表示,該系統可以根據需要將真實物體合并到任務中。它還可以控制外部物體,確保患者的安全和舒適。另外,該系統提供的另一個優點是治療師可以根據患者的需要修改任務。對此,他們在中風康復鍛煉計劃中已進行了成功的應用。

AR系統用于肝臟熱消融

Nicolau SA等人發表了該方面的論文。他們首先在腹部模型上對該AR系統進行了評估,隨后在手術室中的患者身上進行了評估。病人術前影像和醫生操作的針位被記錄在一個坐標系中。通過驗證算法對特征點進行提取和處理。 結果表明,在不到一分鐘的插入時間內,可以實現預定的2 mm精度的目標。該結果激發了眾人對該AR系統在患者的完整呼吸周期中提供準確的指導和信息的信心,AR系統在該領域將會大有所為。

除了上述的研究,Birkfellner W等人也討論了如何通過HMD技術實現AR可視化;FischerJ等人提出了一種用于醫療AR的視頻透視系統,發現了醫療領域實現AR 應用的新方法。 總的來說,近年來AR的研究和應用在逐漸增加,論文數量也呈上升趨勢。Martin Eckert等人通過Meta分析發現,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)的項目涉及手術室場景,9.1%(n=26)的項目設置在康復環境中。此外,21.4% (n=61) 為直接參與患者的治療。

此次新冠疫情,已經造成一些企業、學校關閉,經濟受損和大量死亡。面對危機,科學界和相關業界正在開發各種可以造福社會的技術方法,AR技術的應用就是其中一種。例如,通過AR 應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應用的在線教育,來幫助醫學生以 3D 方式學習人體;通過AR遠程醫療,改善患者的就診方式和醫生的看病方式等等。這些方面,都有相關的案例證明有效性。

可以預見,AR技術將影響未來患者的治療。隨著軟硬件技術的優化,AR將能夠更好地融入現有的工作流程,并為患者、醫生和相關行業人員提供幫助,創造機會。

原文標題:虹科前沿丨AR在醫療領域的應用如何?權威科學家告訴你!

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責任編輯:pj

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