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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(píng)估使用 VR 和 AR 的醫(yī)學(xué)生是否比使用其他移動(dòng)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(shí)驗(yàn)來評(píng)估醫(yī)學(xué)生的解剖學(xué)知識(shí)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。 Photo by jesse orrico on UnsplashAR MEDICAL
計(jì)算機(jī)輔助AR技術(shù)與外科手術(shù)
計(jì)算機(jī)輔助AR(Computer-aidedAR),也稱作計(jì)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(duì)計(jì)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(dòng)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(yàn)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(píng)估、遠(yuǎn)程指導(dǎo)和醫(yī)學(xué)教育。 使用AR進(jìn)行腦成像和腦外科手術(shù)AR MEDICAL
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(shí)時(shí)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(jì)的。一個(gè)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(jì)算機(jī)工作站對(duì)圖像進(jìn)行處理,并對(duì)其采用快速配準(zhǔn)算法。計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果最終輸出到一個(gè)亮度和對(duì)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。AR MEDICAL
采用觸覺AR技術(shù)設(shè)計(jì)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(shí)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(duì)于提高其工作質(zhì)量和速度非常有幫助。個(gè)人增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)沉浸式系統(tǒng) (PARIS),一種新的原型顯示系統(tǒng),也會(huì)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(duì)該系統(tǒng)表現(xiàn)出了極大地興趣,非常希望有機(jī)會(huì)進(jìn)行試用。 技術(shù)演示AR MEDICAL
通過空間AR設(shè)計(jì)手及手臂康復(fù)系統(tǒng)
Hondori HM等人對(duì)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(yùn)動(dòng)),創(chuàng)造一種虛擬的音頻和視覺體驗(yàn)。實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)和照片同時(shí)會(huì)被發(fā)送給醫(yī)生,以便進(jìn)一步評(píng)估。實(shí)驗(yàn)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(shí)物體合并到任務(wù)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(tǒng)提供的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是治療師可以根據(jù)患者的需要修改任務(wù)。對(duì)此,他們?cè)谥酗L(fēng)康復(fù)鍛煉計(jì)劃中已進(jìn)行了成功的應(yīng)用。AR MEDICAL
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(duì)該AR系統(tǒng)進(jìn)行了評(píng)估,隨后在手術(shù)室中的患者身上進(jìn)行了評(píng)估。病人術(shù)前影像和醫(yī)生操作的針位被記錄在一個(gè)坐標(biāo)系中。通過驗(yàn)證算法對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行提取和處理。結(jié)果表明,在不到一分鐘的插入時(shí)間內(nèi),可以實(shí)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(duì)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)?huì)大有所為。 使用 AR 的肝臟手術(shù)除了上述的研究,Birkfellner W等人也討論了如何通過HMD技術(shù)實(shí)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(shí)際治療的AR項(xiàng)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(xiàng)目涉及手術(shù)室場景,9.1%(n=26)的項(xiàng)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(duì)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(huì)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(gè)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(huì)。?拓展閱讀:虹科AR解決方案
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?往期回顧
◆行業(yè)背景:增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)與虛擬現(xiàn)實(shí)(VR):有什么區(qū)別?◆產(chǎn)品信息:
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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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