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AR與VR 我們未來隨身的柳葉刀

作者:本站采編
來源:VR日報
日期:2016-01-28 15:13:22
摘要:柳葉刀基本是每一個外科大夫都使用最多的手術刀,但隨著高新技術的發展,醫師對另一個設備的依賴將要超過它,那就是融合了AR/VR技術的醫用智能眼鏡。

  柳葉刀基本是每一個外科大夫都使用最多的手術刀,但隨著高新技術的發展,醫師對另一個設備的依賴將要超過它,那就是融合了AR/VR技術的醫用智能眼鏡。

  虛擬現實和增強現實技術在最近幾年迎來火熱爆發,醫療、旅游、地產等傳統行業也成為AR/VR行業的深度研究和重點應用方向。根據美國研究機構IndustryARC的一份報告稱,到2020年,虛擬現實和增強現實在醫療健康領域將達25.4億美元的市場規模,之后將逐年遞增,成為醫療行業的標準技術應用。

  該市場領域內,目前在進行相關研究的公司中即有谷歌、蘋果等傳統國際巨頭,也有Realmax這樣的行業新銳,更有慕尼黑大學等科研院校,他們目前的研究方向主要集中在模擬訓練和康復治療兩大塊。在這25.4億美元的市場預測中,北美需求最大,達52%,且2013年至2020年該地區年復合增長率約為18.8%;其次是歐洲,第三是亞太地區。在可預期的時間內,醫療方面虛擬現實和增強現實的應用將從現在淺層的遠程視頻、錄像應用等,向更高層次的智能系統集成、配套醫學技術方案等方向發展,隨著技術不斷完善成熟,其在醫療領域的應用將會更加深入擴大。

  那么,AR/VR技術到底能干啥?

  1.提供精準信息核實,減少操作失誤

  根據中國紅十字會統計,全國每年非正常死亡人數超八百萬(國家統計局12年數據為320萬,存疑),其中因醫療事故致死的約有四十萬人(包括因藥物致死),是交通事故致死人數的四倍,造成其它傷害的則更多。在美國,每年因醫生疏忽而引起的醫療事故導死亡人數也有十萬人。而這其中,疲勞失神、病情誤判、操作失誤等人為原因造成的案例占到絕大部分,所有原因中疲勞失神、操作失誤分別排在第一二位。

  我國醫生日均工作量

  先別覺得這是醫務人員的不負責任,我們來感受醫生平均下來的工作強度,69.2%的醫生每周工作時間超過50小時,59.7%的醫生每半日需要看超過30例患者。外科醫生手術工作的強度也不容小視,42.4%的醫生手術日平均手術時間超過8小時。從醫生平均的工作量來看,大量醫生存在疲勞程度較為嚴重的情況,且醫療骨干疲勞程度要遠大于一般門診醫生。在此情況下,想要保證工作8小時內精神每分每秒都高度集中幾乎是不可能的。

  但,醫療工作就是容不得你出現一絲一毫的意外。

  這時候,如果我們擁有集成了谷歌、愛普生、Realmax或者meta等智能眼鏡的智能化醫療信息方案,這些失誤或者遺漏都將從根本上得到改善。試想一下,醫務人員在工作中都利用智能眼鏡聯網跟蹤患者信息,早上交接智能眼鏡會一一引導你完成所有患者信息更新核實,防止貽誤重要病情變化或醫囑要求;查房時體溫、血壓等數據都自動化記錄,避免記錄錯誤;定時提醒值班護士各種用藥醫囑等并在執行時做最終核對確認;與其它設備連接,在患者危急情況下(如心跳驟停)可直接紅色報警;甚至在今后用藥手術時,都必須經過人臉識別確認患者...

  Realmax醫療智能化示意圖

  這其中涉及到的技術部分有3DTracking、實時交互、圖像識別等,以現在的技術水平除了還不太靠譜的人臉識別外,其他基本都可實現。而這,也必將大大減少因為工作人員失誤等造成的醫療事故。不妨想象一下,未來智能眼鏡集合更多功能以后,患者的彩超、MRI、CT圖像等將直接映在手術部位,讓醫生獲得“透視”功能;或是直接放大手術創口,讓醫生能夠看到肉眼難以分辨的細微情況等等。醫護人員操作失誤造成的醫療事故也可以從第一視角進行追責、手術過程復原,減少醫患糾紛。

  2.緩解醫療資源分布不均,保證最佳救治時機

  據2015年全國最新醫療衛生機構統計結果來看,與2014年相比,社區衛生服務中心(站)和診所增加了4496個,而鄉鎮和村衛生室分別減少105所、3772所,村鎮醫療資源進一步流失,加劇了我國醫療衛生資源的相對緊張和分布不均。我國目前醫療資源現狀為:總量不足,高端醫療資源緊缺嚴重;區域分布不均,城市資源與鄉鎮資源進一步拉大;東西部發達地區與欠發達地區醫療資源差距巨大。具體表現有:城市千人平均執業醫師比是農村的三倍,農村服務總量也遠遠落后于城市,可中國鄉村人口卻占到我國總人口的50.32%,近60%以上的人群沒有被現代化的醫療資源所覆蓋,高端醫療資源缺口更是巨大。大量鄉村患者延誤治療、治病成本高等問題倒逼我國在遠程醫療、鄉村衛生領域投入了大量資源,但在中高端醫療手術、緊急病癥救治方面仍力有不逮。

  我國現在的遠程醫療建設

  1988年解放軍總醫院就開展了基礎的遠程醫療建設,但歷經20多年,我國目前的遠程醫療體系基本仍停留在最初與德國醫院進行的基礎信息交流匯總、病情病例探討、手術過程直播的階段。設想中的手術會診,遠程手術指導等應用并不理想,一方面這是受制于我國總體醫療總量不足,基礎設施偏弱;另一方面則是受制于拍攝硬件、視頻傳輸等方面的技術問題。在傳統遠程醫療方案中,視頻拍攝及視頻傳輸多使用傳統的攝像機或攝像頭,但在實際手術環境下,攝像機取景、近景拍攝等都會對醫護人員及手術過程造成干擾,會讓空間本就極為緊缺的手術臺變得更加緊張。花費大量人力物力組織的教學直播行為本身,往往因為手術現場情況并不允許獲得第一視角轉播而無法完全展示手術技巧細節,額外增加的非醫療相關人員和設備還會對手術造成一定的感染風險。

  但這些難題隨著現在智能硬件小型化、可穿戴化的實現都已經可以解決。在今年Realmax的全球品牌發布會上,有關AR如何在遠程醫療上進行商用就專門進行了大量演示和講解,使遠程醫療不再簡簡單單停留在視頻遠程直播上。在未來,隨著AR/VR技術的不斷發展,智能可視化、頭戴式設備的小型化等相關體系的完善,智能化的AR/VR醫療服務將會更加便利和高效。普通醫生可利用AR系統提供的精確文字、圖像幫助其一步步地完成手術全過程;緊急救護人員可以通過智能醫療系統讓醫療專家遠程獲得第一時間第一視角的患者信息并通過AR眼鏡對現場醫護人員作出針對性的搶救措施,防止因為錯失搶救時間造成的遺憾。在面對復雜病情時,可以利用VR虛擬現實場景進行模擬演練,從中找出最合適的手術方案等等。

  3.提高手術質量及效果,降低醫療風險

  在外科手術中,外科手術導航(IGS:ImageGuidedSurgery,指手術過程中跟蹤病人和手術器械位置變化的檢測)能夠在診斷和治療中發揮巨大的作用。應用IGS技術,外科大夫在手術之前就能獲得手術部位的三維信息,便于準確制定手術計劃。目前IGS技術的臨床應用方向主要集中于神經外科,如顱內手術及脊椎手術。在整形外科、耳咽喉科以及放射治療等方面研究才剛剛開始,未來的應用范圍極廣。

  醫生利用谷歌眼鏡進行輔助手術

  國外曾有團隊嘗試利用IGS技術結合谷歌眼鏡打造未來版智能醫療方案,使醫生在手術中可根據病灶的情況決定切口大小,使創口最小化。同時該智能醫療方案希望通過跟蹤手術器械或導針,可在導航系統中反映出其確切的三維位置,以求避開重要的功能區、神經以及血管來選擇安全的路徑;還能在病灶切除時,對切除邊緣定位,以確認病灶是否切除干凈。這套方案若能實現,不僅可以使外科手術創傷減少,大大的縮短手術時間,還能極高的提高手術質量并降低手術風險。該方案最終因為諸多的數據收集、圖像顯示、位置追蹤及定位等難題未能成功,但這些技術難點都有望會在未來五年內逐步解決,智能化的醫療未來已經成為可能。

  4.縮短醫學教育時間,極大減少學習成本

  不僅如此,AR/VR在傳統醫學教育中,也有重要的應用前景。醫學教育注重實踐,對教學的方式方法、學生學習效果、實驗條件等多個層面都有很高的要求。在我國當前專科醫生人員培養計劃中,主要采用“5+3+X”的培育模式,即五年的醫學類專業本科院校學習教育后,必須經過3年住院醫師規范化培訓后,才能根據各個不同的專科標準再進行對應的2至4年的專科醫師規范化培訓,通過考核以后才能成為醫療骨干。這粗略的算下來,培養一個專科骨干醫生的時間周期高達10年以上,在此方面的投入的人均物料成本更是高達10W以上。

  而AR/VR技術的融入將大大改善醫學教育的現狀,利用現代化的增強現實、虛擬現實、輔助機器人等相關系統,無論是專科醫生的學習時間成本還是物力成本都將大大減少。舉例如使用AR增強現實眼鏡讓學生在校期間就可以同步臨場第一視角觀摩頂尖專科醫生的手術實操,并使用輔助機器人系統進行實操,這無疑將大大增加學生的學習興趣和技能掌握熟練程度;利用虛擬現實技術結合力反饋的人體擬真系統模擬各種特殊的手術環境和疑難病例,練習各種應急條件下的臨場處理和獨立應對能力,這無疑又會增強學生的臨場應變和協作能力。

  這些新技術、新理念的教育模式引入,將為醫學教育開發出以往全現實教學或全虛擬教學所不能及的創造性教學空間,給學生豐富深入的代入感和啟發性,從而在大大提高學習效率的同時,又能節約教學和實驗的成本。在我國當前醫療資源緊缺,分布極不均衡的現狀下,這對醫療衛生相關人力資源的培育和快速推廣,具有更重要的意義。

  想法如此美妙,有沒有真實案例?

  其實,早在20世紀90年代,科羅拉多礦業大學研究小組就利用超聲波傳感器掃描孕婦子宮,得到胎兒的毛維圖像,并將其顯示在醫生佩戴的頭盔顯示器上,從而使醫生看到正在運動的胎兒圖像。

  2013年9月19日,印度的一位外科醫生借助谷歌眼鏡為為病人做手術。

  2014年7月,國內首次谷歌眼鏡手術教學直播在安徽省立醫院完成。此次手術該院使用谷歌眼鏡對三腔心臟起搏器植入手術進行全程現場直播,持續時間約3個小時。

  2015年12月,來自明尼蘇達州Nicklaus兒童醫院的醫生們利用谷歌Cardboard進行了一例體外循環心臟手術,挽救了一個四個月大的小生命。

  2016年1月20日,Realmax在上海展示了刨婦產手術和臂骨骨折手術示意案例。

  AR/VR醫療是人類未來醫療的常態

  總結來說,雖然AR/VR技術、智能眼鏡等新科技的應用在醫療行業中的應用僅僅是一個開始,但是由于其方便、簡單和直觀等特性,將在手術記錄、手術咨詢和醫療培養等方向獲得很大的應用普及。隨著技術的成熟,AR/VR還會被應用于院前急診、遠程會診、病房護理、出院康復等所有醫療環節,且不僅僅局限于在醫院。相信在未來,你我隨身帶著的眼鏡就會成為守護我們身體健康的柳葉刀。