“如幻似真”的混合現實技術

如果你聽過VR（虛擬現實）、AR（增強現實），不知道你有沒有聽過MR（混合現實）？

“混合現實”一詞出現在20世紀90年代，其定義是介于真實世界和數字世界之間的所有技術。混合現實技術是繼虛擬現實技術、增強現實技術之后，出現的全新數字全息影像技術。該技術最核心的特性是打破了數字虛擬世界與物理真實世界的界限，實現了數字技術從“量變”到“質變”的過程。

“混合現實”的三大特征

虛擬與現實之間界限的打破，給醫學應用帶來了無限的創新可能。正因為體現了這樣的特性，混合現實技術一出現就得到了國際上強烈的關注，紛紛期望這一技術在各自行業應用上帶來巨大的創造力。哈佛大學醫學院、梅奧醫院等醫學殿堂級機構也毫不吝嗇地預測，混合現實將給醫學帶來巨大變革。

混合現實技術將計算機虛擬模型“引入”使用者所看到的真實世界中，把虛擬世界與現實世界融合到一起，以增強用戶體驗的真實感。與虛擬現實、增強現實相比，這是一種更偏實用性的技術。目前，國內外對于混合現實技術在醫學上的應用剛剛起步，但已經展現出誘人的前景。

混合現實系統具備三個主要特征：現實與虛擬世界結合、實時交互性和精確匹配性。混合現實技術是脫離屏幕狀態下的虛擬世界與真實世界的融合，實現了簡便的交互與共享方式，在虛擬世界、現實世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路。改技術的出現將在醫學教育培訓、醫學研究、醫學溝通和臨床治療等方面帶來顛覆性變化。

混合現實，讓醫患溝通“零距離”

醫患溝通是醫患雙向的互動，醫患溝通不暢是造成目前醫患關系緊張的主要原因之一。主要表現在兩個方面：一是醫生與患者之間缺乏有效溝通；二是醫生與患者之間的醫療信息不對稱。具有立體、逼真、動態等特點的混合現實技術可以很好地解決這些問題。手術前，醫生可以通過混合現實技術將手術過程和治療方案演示給患者及其家屬看，有效解決醫患信息不對稱及醫患信任危機等問題。

患者只要戴上虛擬現實眼鏡，就能看到自己的病變部位，包括皮膚、肌肉、骨骼、血管、神經等所有組織，再聽醫生講解，即可做到“心中有數”。在醫生的解說下，患者及其家屬還能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、手術方案有更深刻的了解，使醫患溝通變得簡單、準確、順暢。

混合現實，使手術方案制訂更“精準”

目前，骨科醫生主要依賴X線片、CT、磁共振等影像學檢查，在大腦中進行再現和還原，從而確定手術方案。雖然CT三維重建可以重構骨折的三維信息，但對于復雜的骨折，以及骨折周邊血管、神經結構關系的完整、精確還原往往很難做到。而在手術過程中，則完全依賴主刀醫生對解剖結構和各種變異的熟知，以及術中臨場應變能力。

混合現實技術可以讓醫生之間的溝通變得更加便捷、直觀。同一學科，甚至不同學科的醫生，可通過對骨折細節信息的實時共享，為患者制定最佳治療方案。基于混合現實的手術引導，則給骨科手術帶來了極大便利。以前，醫生無法在術中一邊看人體組織的3D顯示，一邊將3D圖像與患者真實的解剖部位相對應。混合現實技術可以在不充分擴大手術切口的情況下，使外科醫生掌握病人身體內部的信息，并疊加顯示在虛擬的物理空間上。術中，主刀醫生和助手通過星圖系統獲取全息影像信息，將虛擬的3D數字模型與患者的病灶重疊在一起，在“透視眼”的幫助下，更精準地實施手術。比如頸椎骨折等高風險手術，基于混合現實技術的置釘技術，可以讓醫生在“透視眼”下實施椎弓根螺釘植入，使復雜、高風險的螺釘植入術變得準確、安全、簡便，大幅提高手術精確性并降低手術風險。

混合現實將患者信息（影像等）、醫生的知識與經驗（手術計劃）、真實的患者（身體）、操作的手（醫生的手、器械）通過醫生的眼睛在統一空間中融合。可以說，混合現實技術將成為另一個醫學創新的“智慧之眼”，將與其他數字化技術一起推進醫學的創新。

專家簡介

葉哲偉

華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院骨科醫院教授、主任醫師、博士生導師，中國研究型醫院學會數字骨科學組副組長，國際矯形與創傷學會（SICOT）中國部創傷學會、肩肘外科學會委員，SICOT數字骨科學會湖北省分會主任委員，武漢市中西醫結合學會外科專業委員會常委。主要研究方向為危急重癥創傷、復雜骨與關節損傷、骨折的治療及康復、脊柱脊髓損傷的基礎和臨床治療，計算機手術導航、混合現實技術、數字骨科學。endprint