外科手术进入下一个维度：增强现实 (AR) 进入手术室

November 18, 2022

Christina Cardoza

AR引导手术

这似乎是科幻小说中的情节。医生正利用增强现实 — 一种更常与游戏关联的技术 — 指导他们以最小的干预、结合尽可能多的信息完成精细的外科手术。这种联合，包括技术联合和人员联合，是近些年令人不可思议的医疗保健转型（包括远程医疗和远程监控）的一部分。

AR 辅助的外科手术并不是医学与增强现实之间协作带来的唯一潜在好处。高级医疗保健解决方案提供商 Novarad 的销售副总裁 Shae Fetters 和犹他州立大学神经外科、神经肿瘤学和颅底副教授 Michael Karsy 博士可以从正反两方面介绍相关经验和专业知识。他们将讨论患者和从业人员可获得的有利条件、带来所有这些益处的合作伙伴关系，以及这种全新的医疗保健前景在未来的可能性。

增强现实如何帮助医疗保健领域实现转型？

Shae Fetters：我认为我们处在这种变革的最前沿，但我们目前还无法全面了解各种可能性。我们并不希望取代医生的工作，而是完成医疗成像 — 简单的 X 光、CT 扫描和 MRI — 并将它们与 AR 结合，以便为医生提供额外的信息，帮助使手术更加顺利。那可能是高度复杂的外科手术，也可能是某种手头具有影像时会更加安全的例行工作。

它还可用于患者教育。我们发现，尽管医生尽最大努力向患者解释大脑和我们复杂人体的结构，许多患者仍担心手术期间会发生什么状况。增强现实有助于患者确切地了解外科医生介绍的内容。那可帮助他们感觉更加放心，并更多地参与自己的护理。如果患者了解那些情况，对它们感到放心，这将有助于取得更好的治疗效果。

此外，增强现实还用于在外科手术期间及临床对新医师进行培训。它显著提高了学习的效率和速度。实际上，那只触及了 AR 当前在医疗保健领域带来的各种可能性的冰山一角。

您是否可以介绍一下增强现实在手术室中的用途？

Michael Karsy 博士：长期以来，神经外科一直在应用图像引导技术，目前它基本上已成为一种标准治疗手段。在治疗过程中，我们将使用引导系统，以便在手术中使用患者的 DICOM 影像、MRI 和 CT 扫描，帮助进行外科手术。当我环顾四周，观察增强现实在医疗保健领域的应用情况时，我发现，Novarad 已远远领先于所有其他企业。它拥有经 FDA 批准可用于术前规划以及在术中用于脊柱器械的技术。

我认为，这种技术可能是用于患者护理的影像的下一步，我觉得与该企业合作进行研究会很有趣。我已经看到导航具有的优势：可最大限度地减小脊柱手术创口，或在颅骨手术中帮助准确找到复杂解剖的目标。

Shae 还间接提到以下事实：大多数外科医生会在脑海中形成患者解剖时的 X 光影像，以及他们预计会在手术中看到的情况。但那种能力需要数年时间去培养。我想，利用增强现实，您基本上就可以拍摄这些全息图和 DICOM 图像，然后将它们直接应用到您面前的患者身上。通过 Novarad 允许我在大学安装的软件，我可以将图像上传到他们的云系统，生成全息图像，然后通过 Wi-Fi 直接将其下载到头戴式显示器中。

他还提到，关于增强现实在医疗保健领域的应用，我们还只是处在起步阶段。由于这是一种全新的技术，我们尚不清楚它的最佳应用场景；我们也不清楚，对于特定案例，它可以在哪些方面创造价值。因此，研究它并了解它将来的应用前景，会令人非常兴奋。

Novarad 如何使 AR 引导的外科手术成为现实？

Shae Fetters：30 多年来，整个公司一直在处理医学影像，并为医院提供图片归档系统。如今，通过将图像压缩到头戴式显示器中，我们能够改变显示器对医生而言的用途。

我们的解决方案 VisAR 是我们七八年反复试验的结果，但我们已解决您的痛点，您会看到一个简单的二维码，它会在约 20 秒内将患者的病历下载到头戴式显示器中。目前，包括下载，校准镜头，熟悉工作环境，然后将图像与患者的解剖结构精确匹配，整个过程只需要两分半钟左右。

通过与 Karsy 博士合作，我们将继续制定更合理的工作流程，以便外科医师和不同的医院工作人员不会对其感到畏惧并降低其复杂程度；因此，如果医生在查看病例前或查看病例的中途说：“戴上我的头戴式显示器。我们将通过 VisAR 进行引导”，这并没什么大不了的。这并非令人感到惊奇，但如果不需要多台大型设备就可以在手术室中做到这一切，那就让人印象相当深刻了。

Novarad 与英特尔等合作伙伴共同开发这项技术会创造哪些价值？

Shae Fetters：按照行业标准，Novarad 是一个规模相当小的公司，因此，唯一的办法，是通过建立不同的合作伙伴关系来开发这种技术。Microsoft 提供了令人赞叹的头戴式显示器，他们会继续开发该设备：HoloLens 1 及现在的 HoloLens 2。因为对我们来说，投入资源和时间来开发头戴式显示器确实要优先于软件开发；嗯，我认为我们的实力无法与 Microsoft 相比。该头戴式显示器的内部组件是英特尔的芯片。我们不生产微处理器；那不是我们的工作。因此，与同样具有创新精神和优秀人才的公司合作，感觉棒极了。

另外，如果没有像 Karsy 博士这样的杰出人才，我们也无法做到这一点。全国各地的许多医生都对此感兴趣，并希望分享他们的不同想法。这是一个非常开放并且乐于协作的网络，我们正与他们合作。我们之间没有竞争，外科医师之间也没有竞争；他们希望为患者提供最佳护理，并推动医疗保健行业向前发展。这不是自私的行为。

Michael Karsy 博士：从临床角度看，与业界合作会有很大好处；一家学术中心不可能像 Novarad 那样，在 PACS、医学成像和 DICOM 等方面拥有 30 年的经验，然后在此基础上开发出增强现实技术。

我们会真正专注于我们擅长的领域，就是外科手术、临床和管理，然后，我们会与拥有放射医疗和增强现实专业技能的组织合作。那是开展创新的方式，我认为，通过那样做，我们已取得了巨大的成功。

对于 AI 引导的外科手术的前景，您抱有什么期望？

Michael Karsy 博士：我们提到了英特尔芯片，随着它们的功能更加强大，具有更快的处理速度，并能够完成更多操作，它们也会催生能够进一步提高效率的新技术。我们在医疗保健领域也看到了相同的情况：一旦我们开发出新技术 — 更强大的 HoloLens、更可靠的增强现实系统、运行速度更快的软件，这将全面提高您的工作效率。现在，您可以回过头来，去完成过去几十年一直以相同的老套方式进行的手术，您能够以不同方式完成手术：您可以通过微创形式、以更小的创口更精确地完成手术。

成像技术已广泛应用于神经外科，我们可以了解导航如何改变了我们的工作方式。然后，其他科室的外科医生会来到我们的病房，查看我们的导航系统，并对它的作用惊叹不已；在许多其他外科领域，这种情况并不存在。我认为 AR 将改变那一切。我想，大家会开始看到，图像引导和微创手术将进入其他外科亚专科和以前并不存在的医疗保健领域，因为我们以前只是没有办法或不需要这样做。

如果有一天，我们不必再做另一次脑部手术，那将是美好的一天，因为这意味着我们已开发出足够的药物疗法、放射疗法及其他治疗手段，因而不需要进行手术。要做到那一点，还需要很长时间。但那是我们的最终目标 — 尽可能地减少对患者的伤害。技术将全力推动着我们朝着那个目标前进。

您认为，在实现那个目标的过程中，Novarad 将扮演什么角色？

Shae Fetters：想想 X 光、CT 和 MRI，我们如何让患者在一个小小的机器中呆上几分钟，然后告诉他们身体内部发生的状况，而不必切开人体 — 那是巨大的变革。我们认为，AR 也会带来类似的变革。

我们确实看到了这种前景，在今后 10 年左右的时间内，那将成为每一位外科医师的标准治疗手段，每名医生都有自己的头戴式显示器，它是他们对患者实施治疗并与其进行互动的核心部件。

最后有什么要补充的吗？

Michael Karsy 博士：AR 技术是这样的一类事物：您对它了解得越多，就会更多地设想它在其他领域的可能应用场景。在医疗保健领域，仍然存在着许多未知情况，利用新技术来帮助您发现新事物并应用这些新发现，是一种伟大的成就。我想，那是推动事物发展进步应采取的方式，在我的职业生涯中看到这种技术继续发展，我感到非常高兴。

Shae Fetters：可能很难找到恰当的语言来解释这种技术对人类来说的重要意义。但当我把头戴式显示器戴在某人头上，在 30 秒到一分钟之内，就会看到他们难以置信地张大眼睛，他们明白了；他们开始看到那方面的潜力。因此，我鼓励任何医师、任何希望改善患者护理的大型医疗保健系统与我们联系。我们应该就如何进行协作，从而为我们社区的所有患者提供更好的护理展开对话。