虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實正逐漸成為外科手術(shù)和醫(yī)療保健領(lǐng)域的寶貴工具。
在與醫(yī)生溝通關(guān)于疾病的話題時，也許我們不會愿意佩戴一個VR頭顯并手握控制器，但這樣做可以更好地進行手術(shù)前的咨詢，緩解患者對于手術(shù)的焦慮。
在VR世界中，計算機生成的三維圖形使得神經(jīng)外科醫(yī)生可以使用頭顯來全方位觀察大腦，并為患者進行講解，這有助于患者直觀看到自己的大腦情況，并對手術(shù)有更深刻的了解。
神經(jīng)外科醫(yī)生早已開始使用VR技術(shù)規(guī)劃手術(shù)。MRI(磁共振成像)掃描僅顯示腦的2D圖像，但不能顯示血管的位置。由于每個人情況不同，因此在手術(shù)之前了解血管的位置至關(guān)重要。通過VR，這樣的需求很容易實現(xiàn)。
除了在手術(shù)前讓患者放心并幫助外科醫(yī)生進行更有效的手術(shù)計劃外，VR還被用于培訓(xùn)外科醫(yī)生。
有幾家公司開發(fā)了VR軟件作為醫(yī)療培訓(xùn)工具。比如Osso VR，該公司的同名產(chǎn)品使醫(yī)學(xué)生和外科醫(yī)生能夠有效地熟悉典型案例，不斷練習(xí)，直到整個手術(shù)過程變得信手拈來。
該系統(tǒng)使用Oculus Rift頭顯和兩個控制器來對用戶進行動作跟蹤，學(xué)生可以模擬操作手術(shù)過程，以熟悉新技術(shù)。系統(tǒng)可以模擬某些手術(shù)，例如膝蓋置換。聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO Justin Barad表示，學(xué)生還可以將操作時間設(shè)置在20至30分鐘之間，甚至對程序進行自定義設(shè)置。
Osso VR有一個素材庫，一些是在內(nèi)部創(chuàng)建的，一些是典型案例的重建。
VR可以幫助外科醫(yī)生練習(xí)常規(guī)手術(shù)，或者在一個具有挑戰(zhàn)性的解剖操作上練習(xí)，例如畸形骶骨。
在一項驗證研究中，一組學(xué)生接受傳統(tǒng)培訓(xùn)，另一組學(xué)生使用Osso VR進行15至20分鐘的培訓(xùn)。VR組在測試儀器操作、操作流程和特定程序知識等測試中表現(xiàn)更好。
世界衛(wèi)生組織的一份報告發(fā)現(xiàn)“新技術(shù)帶來不良事件的主要原因是訓(xùn)練不當(dāng)和學(xué)習(xí)時間長”。然而，傳統(tǒng)的場外培訓(xùn)耗時且昂貴，因此鼓勵使用新設(shè)備或技術(shù)進行培訓(xùn)。
Barad是一位整形外科醫(yī)生，他看到許多住院醫(yī)生盡管在大學(xué)學(xué)習(xí)多年，仍然無法操作，因為在沒有足夠時間學(xué)習(xí)的情況下還不斷有新技術(shù)和程序出現(xiàn)。VR讓你可以親自動手進行模擬，在訓(xùn)練中完成外科手術(shù)。
研究表明，與使用文字和視頻學(xué)習(xí)的學(xué)生相比，VR的沉浸式培訓(xùn)可以將有效率提高230%。
一些外科手術(shù)團隊在手術(shù)之前使用VR來熟悉操作以及醫(yī)生之間的協(xié)作。通常情況下，手術(shù)室中有六個或更多人，他們往往沒有機會事先操作一遍。VR則允許團隊快速完成模擬，在VR中進行“熱身”。
還有一些提供意見的專業(yè)團隊，可能根本不會彼此見面，但VR可以為位于不同地點的用戶建立聯(lián)絡(luò)。
Digital Surgery的培訓(xùn)產(chǎn)品Touch Surgery使用AR和VR模擬手術(shù)程序。它是Microsoft混合現(xiàn)實合作伙伴(MMRP)，作為該計劃的一部分，提供系統(tǒng)和開發(fā)人員將在VR系統(tǒng)中使用的內(nèi)容。
去年，Touch Surgery宣布使用微軟的HoloLens頭顯和人工智能(AI)以及數(shù)字手術(shù)流程數(shù)據(jù)庫，訓(xùn)練計算機了解手術(shù)并預(yù)測手術(shù)的后續(xù)步驟。Touch Surgery軟件目前用于通過PC和智能手機準(zhǔn)備手術(shù)或培訓(xùn)外科醫(yī)生。
AR在醫(yī)療領(lǐng)域也有了新的用途，建立在VR和機器人手術(shù)的基礎(chǔ)上。首次使用的案例是利用AR在手術(shù)過程中對患者進行掃描。因為在手術(shù)過程中切換VR與實際環(huán)境是不切實際的，而AR是將虛擬圖像疊加在真實世界中，在這樣的場景下，AR比VR更實用。
機器人手術(shù)很受歡迎，因為它是微創(chuàng)的，這是在手術(shù)室中使用AR的早期例子。機器人手臂末端的小型儀器可由外科醫(yī)生操作和控制，觀看來自3D相機的放大圖像。外科醫(yī)生通過手術(shù)室中的控制臺控制三個或更多的機器人手臂。
所觀察的圖像是外科醫(yī)生在手術(shù)臺上俯視患者時會看到的圖像，但是AR允許在該圖像上查看數(shù)據(jù)以豐富外科醫(yī)生看到的內(nèi)容。為了加速進展，制造達(dá)芬奇機器人系統(tǒng)的Intuitive Surgical宣布了2019年的資助撥款，以支持外科機器人研究，增強可視化、渲染和AR。
加拿大初創(chuàng)公司Aris MD正在開發(fā)一種AR/VR系統(tǒng)來處理2D掃描圖像并將其轉(zhuǎn)換為3D圖像，這些圖像在手術(shù)期間覆蓋在患者身上。使用來自MRI，CT，X射線或超聲掃描的診斷圖像，該技術(shù)提供了患者解剖和損傷的圖。這樣的“地圖”可以節(jié)省手術(shù)時間并減少患者麻醉的時間。
下一步是進行遠(yuǎn)程手術(shù)，世界各地的外科醫(yī)生團隊在同一程序上一起工作。技術(shù)已準(zhǔn)備就緒，但遠(yuǎn)程手術(shù)的挑戰(zhàn)是網(wǎng)速。如果外科醫(yī)生進行遠(yuǎn)程手術(shù)，需要能夠在大約70毫秒內(nèi)顯示信息。這需要一個可靠的互聯(lián)網(wǎng)連接。
軟件和硬件公司正致力于在醫(yī)療保健領(lǐng)域使用VR和AR技術(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計，2017年約有400家醫(yī)療VR初創(chuàng)企業(yè)籌資40億美元，高于前一年約25億美元。醫(yī)生們也熱衷于采用這項技術(shù)。
目前的VR技術(shù)對于醫(yī)療領(lǐng)域來說還有一些不足。VR頭顯笨重且舒適度不夠支撐長時間使用，控制手柄不適合在手術(shù)中使用，需要更自如的手動追蹤方案。雖然現(xiàn)在可以使用外骨骼和觸覺手套，但是動作和顯示之間依然存在時間差，并且對于外科手術(shù)來說追蹤還不夠精確。
盡管有這些限制，但業(yè)內(nèi)人士大多認(rèn)為，硬件和軟件問題將在兩年內(nèi)解決，VR/AR技術(shù)將進入更多手術(shù)室。
