AR如何讓手術(shù)更加安全？

　　過去數(shù)十年間，醫(yī)學(xué)上的許多重大技術(shù)突破都發(fā)生在診斷性影像學(xué)上，比如超聲波、乳腺X線攝影、CT、MRI等。而這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，離不開普遍意義上的技術(shù)發(fā)展，包括更加小型的攝影機(jī)、更加小巧但快速的處理器、以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，這些讓醫(yī)生們能夠在行醫(yī)過程中更好的通過圖像來診斷和治療。幾乎所有的手術(shù)在真正侵入病人的身體之前，都涉及到某種形式的掃描。就算是在急診，外科醫(yī)生也會(huì)通過超聲波或者CT來幫助診斷。目前，醫(yī)學(xué)影像能夠做到即時(shí)診斷，無(wú)論是大型還是小型的疾病。

　　然而，在醫(yī)學(xué)成像迅速變革的同時(shí)，圖像呈現(xiàn)的形式卻基本和上世紀(jì)50年代沒有區(qū)別。視覺數(shù)據(jù)依然通過2D的平面顯示屏來呈現(xiàn)，迫使醫(yī)生或者護(hù)士在操作的過程中必須將病人身上的視線挪開。同時(shí)，這些圖像也不是從觀看者的角度來展示的，更多的是從設(shè)備本身：醫(yī)生們必須用想象力和技巧來理解這些圖像，同時(shí)還要在手術(shù)過程中將這些圖像投射在病人的身上。最后，不同類型的視覺數(shù)據(jù)是分開呈現(xiàn)的，因此醫(yī)生也必須要用額外的精力來更好的將多種圖像融合在一起。這種技巧需要他們多年的練習(xí)。

　　AR技術(shù)擁有改變這一切的潛力。在馬里蘭融合現(xiàn)實(shí)中心的“Augmentarium”項(xiàng)目中，我們正在研發(fā)醫(yī)學(xué)AR應(yīng)用，就和斯坦福、杜克大學(xué)和約翰·霍普金斯大學(xué)的團(tuán)隊(duì)一樣。在我們?cè)O(shè)想的這個(gè)應(yīng)用中，外科手術(shù)醫(yī)生將會(huì)使用一臺(tái)AR頭顯(比如HoloLens)，來看到虛擬的圖像和其他的數(shù)據(jù)直接覆蓋在自己的視野范圍中。比如，頭顯能夠?qū)⒁粋€(gè)身患動(dòng)脈瘤病人的實(shí)時(shí)超聲波心電圖展示在醫(yī)生的眼前，同時(shí)有著所有的關(guān)鍵信息和數(shù)據(jù)。此時(shí)，醫(yī)生不再需要挪開視線望向不同的屏幕以及解讀信息。

　　AR在同時(shí)展示圖片數(shù)據(jù)以及其他病人信息上的潛力，能夠拯救生命和減少醫(yī)療事故。這對(duì)手術(shù)室之外的醫(yī)療流程尤其有幫助。手術(shù)室或許是醫(yī)院中最安全的地方，一個(gè)病人通常會(huì)有一整只4-8人的醫(yī)生和護(hù)士團(tuán)隊(duì)照料。由于病人都會(huì)在手術(shù)前進(jìn)行詳盡的影像診斷，所以手術(shù)的流程通常會(huì)被妥善的安排好。麻醉師會(huì)監(jiān)控病人的生理機(jī)能，同時(shí)管理止疼藥和可拯救生命藥物。手術(shù)護(hù)士確保所有的設(shè)備都能夠被第一時(shí)間使用。此時(shí)，醫(yī)生就能夠完整沉浸在手術(shù)任務(wù)中。然而，手術(shù)室中的時(shí)間是極其珍貴的，同時(shí)手術(shù)室也通常會(huì)提前被安排好擇期的病例。對(duì)于所有的醫(yī)院來說，擇期手術(shù)都是重要的收入來源，因此保證手術(shù)室滿負(fù)荷使用和運(yùn)轉(zhuǎn)的壓力非常大。小型的、緊急的手術(shù)很難獲得空檔。結(jié)果就是，很多這類型的手術(shù)不得不在手術(shù)室之外進(jìn)行，比如在ICU和急診室。正是在這些情況下，病人遭受的風(fēng)險(xiǎn)最大，同時(shí)AR也用著用武之地。

　　和手術(shù)室中不同的是，這類型手術(shù)獲得的支持非常少。通常情況下只會(huì)有1個(gè)醫(yī)生和1個(gè)護(hù)士負(fù)責(zé)整個(gè)操作，而病人的生理情況經(jīng)常很不穩(wěn)定。如果手術(shù)發(fā)生在半夜，很可能負(fù)責(zé)手術(shù)的是初級(jí)的實(shí)習(xí)生，而且要同時(shí)扮演麻醉師和手術(shù)醫(yī)生的角色。同時(shí)，手術(shù)房間并不是專門設(shè)計(jì)的，尤其是牽涉到醫(yī)學(xué)影像的設(shè)備。一系列的檢測(cè)儀器讓整個(gè)局面更加復(fù)雜。醫(yī)生在追蹤不同的圖像和數(shù)據(jù)顯示屏的過程中，非常容易錯(cuò)過和病人體征相關(guān)的關(guān)鍵信息。而一個(gè)單一的、集成了多種影像和病人數(shù)據(jù)的AR顯示屏有助于讓醫(yī)生專注于病人本身，從而提升手術(shù)相關(guān)的質(zhì)量和安全程度，以及減少成本。

　　除了更加安全的手術(shù)過程之外，AR也能夠減少對(duì)大量實(shí)體顯示屏的需求從而減少成本。目前，超聲波、內(nèi)窺鏡和支氣管鏡都需要醫(yī)院購(gòu)買一整套的設(shè)備，這些系統(tǒng)各自擁有不同的顯示屏。這些設(shè)備的花費(fèi)能夠達(dá)到數(shù)萬(wàn)美元。實(shí)際上，這些不同的影像系統(tǒng)的顯示方式并沒有根本的不同，但是現(xiàn)有的商業(yè)模式就是只出售整個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)這些顯示屏之間互不兼容。電子醫(yī)學(xué)檔案有自己的顯示屏;血液動(dòng)力監(jiān)測(cè)儀和通風(fēng)設(shè)備有各自的顯示屏，這些數(shù)據(jù)還互不融合。AR能夠提供一個(gè)共享的屏幕，最終能夠減少針對(duì)病人不同數(shù)據(jù)的專門的監(jiān)測(cè)器，而是讓不同的生理數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的融合。

　　當(dāng)然，AR技術(shù)仍然需要進(jìn)步來實(shí)現(xiàn)以上的構(gòu)想，同時(shí)醫(yī)生也要足夠相信這一理念。硬件需要能夠讓醫(yī)生舒適且安全的佩戴。對(duì)于一些應(yīng)用來說，圖像必須要足夠通透，但另一些則需要更加實(shí)心。如果一些圖像要用于指導(dǎo)手術(shù)的話，就必須精確到極致。技術(shù)上的挑戰(zhàn)很多，但不是說無(wú)法克服。

　　想要實(shí)現(xiàn)AR在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，還需要優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)科學(xué)家和物理學(xué)家。我們對(duì)于未來感到很興奮：AR在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用，終有一天會(huì)像聽診器一樣普遍。