一場虛實結合的MR手術

文/本刊記者 郭瀟雅

一場虛實結合的MR手術

文/本刊記者 郭瀟雅

MR技術與現代醫學相結合，被認為是醫學數據呈現方式的一場顛覆式革命。

混合現實（MR）技術是一種圖形學領域的全息（Holographic Visualization）可視化技術，它將計算機繪制的虛擬模型融合到使用者所看到的真實世界景象中。使用者可從計算機描繪的虛擬模型中獲得額外的信息，從而對真實環境進行混合。在醫學領域，可通過佩戴MR眼鏡，在醫護人員和患者的眼前全面、自然、立體地呈現出3D模型，并可與他人共享全息視野。

武漢協和醫院骨科醫院（以下簡稱“協和骨科”）今年6月份正式引入MR技術，并于6月底完成了世界首例“MR技術引導下的髖部骨折手術”。與此前廣東省某醫院將MR用于腫瘤外科手術案例相比，協和骨科的手術科技含量更高，類似于美國杜克大學開展的MR視覺疊加技術，實現了醫學信息從二維到三維的質變，即把患者的虛擬影像與真實解剖結構相融合疊加，達到實時手術引導的目的，標志著我國在MR手術領域已與國際接軌。

術前充分溝通

協和骨科此次進行MR手術的患者是一位15歲的女孩，入院后診斷為摔傷致左髖部骨折。青少年股骨頸骨折相對少見，其發生率與成人相比僅為0.3%～3.6%，如果處理不當，極易發生骨折不愈合、股骨頭缺血性壞死、髖內翻畸形、股骨頭骨骺早閉等后遺癥。因而，在醫院多名專家的商議下，決定為這名女孩開展MR手術。

該院主任醫師葉哲偉告訴記者，相比傳統骨科手術，利用MR技術進行手術的優勢首先體現在術前醫患之間、醫務人員之間的充分溝通方面。

MR手術前，需要采集患者的CT、MRI等影像學資料數據，輸入計算機星圖全息影像系統后，工程師通過三維重建軟件對患者的影像數據進行重建、多模態融合、全息場景編輯，提供患者1：1復原的3D全息模型。因為采用了世界領先的人工智能的算法，模型構建過程僅需要15分鐘左右，非常快捷。創建后的3D模型一鍵同步至云端及MR眼鏡。

葉哲偉表示，在傳統的術前醫患溝通中，患者和家屬是對著CT等枯燥難懂的二維紙面，試圖理解醫生的講解。而現在患者戴上MR眼鏡，在醫生解說下，360度全方位瀏覽自己骨折部位的3D數字“復制品”，對自己骨折的具體情況、手術方案有了直觀的了解，避免了潛在的醫患矛盾，使醫患配合更加默契，重新定義了醫患溝通。

以往髖部骨折是在X射線機透視輔助下，復位骨折加螺釘固定，在手術過程中患者及醫生均會“吃”很多射線。現在醫務人員通過對全息模型進行縮放、旋轉、移動、改變透明度、消隱等操作，同一學科甚至不同學科的醫生，對骨折細節信息進行實時共享，充分了解骨折類型及移位情況，在術前對手術方案詳細溝通，并制定細致的手術規劃，術中在置釘的過程中便能做到心中有數，在提高釘子的精準和安全性的同時，減少術中X射線透視次數。

值得注意的是，患者和醫務人員戴的是MR眼鏡，并非此前有媒體報道的VR眼鏡。葉哲偉介紹說，MR與VR是完全不同的兩種技術，MR技術代表這類可視化技術的世界最頂尖水平。MR眼鏡是透明眼鏡，在正常看到外界環境的基礎上會疊加3D全息模型；而在VR技術中所使用的眼鏡或頭盔是不透明的，佩戴者看到的所有視覺元素，都是計算機提前編輯好的虛擬信息，并沒有外界環境的信息。

協和骨科副教授吳星火對記者說，在本次手術中，醫院在國內率先將星圖全息影像系統用于重建影像模型，該系統是世界上首個MR醫學全息3D交互系統，我國擁有完全自主知識產權。該系統不但可以在虛擬環境中引入現實場景信息，在虛擬世界、現實世界和用戶之間搭起了一個交互反饋的信息回路，增強了用戶體驗的真實感，而且由于系統簡單易用，加速了年輕醫生的成長，通過一兩年的手術實踐，便能夠達到十多年傳統專家的手術經驗，有利于醫院人才梯隊的建設。

葉哲偉表示，星圖全息影像系統代表了MR技術與臨床醫學有機融合的世界頂尖水平，目前，全球最高端的美國醫學院校也開始引進星圖系列產品，用于臨床和醫學教育。

術中精準高效

在傳統骨科手術中，醫生信息的獲取依賴于X片、CT、磁共振等影像學檢查結果，術中在大腦里進行信息的再現還原。雖然目前CT三維重建技術已經可以重構出骨折的三維信息，但骨折和創傷周邊血管神經結構關系，往往難以完整精確的再現。手術中完全依賴主刀醫生對解剖結構和各種變異的熟知，以及術中臨場應變和緊急情況處理的能力。手術時間和精確性因此變得不可控，存在一定的安全隱患。

此次手術中，協和骨科手術團隊利用MR技術，將患者的3D數據影像，通過平板電腦進行放大、旋轉、移動等操作，最終完整精確地疊加在病患真實體位。主刀醫生和助手在進行常規消毒鋪巾后，戴上MR眼鏡，即刻便擁有了一幅高維度“透視”的手術區域畫面。類似于美國科幻大片中的場景，人體骨骼的立體圖像“懸浮”在空中，甚至可以用手指對空中的全息模型進行操作。

“MR技術讓醫生仿佛擁有了一雙‘透視眼’，血管、神經、皮膚等組織清晰可見。虛實融合技術保證了創傷最小基礎上的病灶結構最大化暴露，然后進行復位骨折塊、植入螺釘、牢固骨折端等操作，手術的精確性和安全性均得以提升，提高了手術效率，大幅縮短了手術時間。”吳星火說道。

葉哲偉告訴記者，通過MR技術重構的患者病灶3D模型，是在脫離屏幕狀態下，在空間中的任意位置可觀看的，這和傳統二維平面上的膠片相比，減少了醫生術中對于印象和經驗的依賴，越復雜越危險的手術，手術時間縮短得越明顯，且術后患者康復更快，可以說，MR是一場醫學技術和數據呈現方式的革命。

據了解，目前一套MR設備價值200多萬元。除了骨科手術外，MR技術還在甲乳外科、神經外科、泌尿外科等領域有所應用。

MR技術與醫學結合才剛剛興起，僅有一年半的歷史，各種MR設備和MR系統更迭很快，MR技術也還在逐步完善中。為此，葉哲偉建議，醫院管理者不要盲目采購MR設備，開展MR嘗試，在醫學的不同科室或垂直領域中，怎樣結合科室的具體情況去應用這種技術，需要醫生自己深度研究現有病例，去探索和挖掘MR技術的應用方案。在MR手術中，利用最合適的影像數據重建3D模型，是MR立體影像清晰度的關鍵，因此，業內亟待建立一套影像數據的采集標準。

葉哲偉表示，目前MR全息手術導航系統和超聲融合導航系統是更大的“醫學黑科技”，協和骨科正在著手申購這兩個世界領先的MR系統，在保證武漢協和醫院MR技術國際一流、國內領先位置的同時，提高醫療質量，造福一方百姓。