AR與VR 我們未來隨身的柳葉刀

　　柳葉刀基本是每一個(gè)外科大夫都使用最多的手術(shù)刀，但隨著高新技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)師對(duì)另一個(gè)設(shè)備的依賴將要超過它，那就是融合了AR/VR技術(shù)的醫(yī)用智能眼鏡。

　　虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在最近幾年迎來火熱爆發(fā)，醫(yī)療、旅游、地產(chǎn)等傳統(tǒng)行業(yè)也成為AR/VR行業(yè)的深度研究和重點(diǎn)應(yīng)用方向。根據(jù)美國研究機(jī)構(gòu)IndustryARC的一份報(bào)告稱，到2020年，虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在醫(yī)療健康領(lǐng)域?qū)⑦_(dá)25.4億美元的市場(chǎng)規(guī)模，之后將逐年遞增，成為醫(yī)療行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)應(yīng)用。

　　該市場(chǎng)領(lǐng)域內(nèi)，目前在進(jìn)行相關(guān)研究的公司中即有谷歌、蘋果等傳統(tǒng)國際巨頭，也有Realmax這樣的行業(yè)新銳，更有慕尼黑大學(xué)等科研院校，他們目前的研究方向主要集中在模擬訓(xùn)練和康復(fù)治療兩大塊。在這25.4億美元的市場(chǎng)預(yù)測(cè)中，北美需求最大，達(dá)52%，且2013年至2020年該地區(qū)年復(fù)合增長(zhǎng)率約為18.8%;其次是歐洲，第三是亞太地區(qū)。在可預(yù)期的時(shí)間內(nèi)，醫(yī)療方面虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用將從現(xiàn)在淺層的遠(yuǎn)程視頻、錄像應(yīng)用等，向更高層次的智能系統(tǒng)集成、配套醫(yī)學(xué)技術(shù)方案等方向發(fā)展，隨著技術(shù)不斷完善成熟，其在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)更加深入擴(kuò)大。

　　那么，AR/VR技術(shù)到底能干啥?

　　1.提供精準(zhǔn)信息核實(shí)，減少操作失誤

　　根據(jù)中國紅十字會(huì)統(tǒng)計(jì)，全國每年非正常死亡人數(shù)超八百萬(國家統(tǒng)計(jì)局12年數(shù)據(jù)為320萬，存疑)，其中因醫(yī)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(shù)的四倍，造成其它傷害的則更多。在美國，每年因醫(yī)生疏忽而引起的醫(yī)療事故導(dǎo)死亡人數(shù)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(yī)生日均工作量

　　先別覺得這是醫(yī)務(wù)人員的不負(fù)責(zé)任，我們來感受醫(yī)生平均下來的工作強(qiáng)度，69.2%的醫(yī)生每周工作時(shí)間超過50小時(shí)，59.7%的醫(yī)生每半日需要看超過30例患者。外科醫(yī)生手術(shù)工作的強(qiáng)度也不容小視，42.4%的醫(yī)生手術(shù)日平均手術(shù)時(shí)間超過8小時(shí)。從醫(yī)生平均的工作量來看，大量醫(yī)生存在疲勞程度較為嚴(yán)重的情況，且醫(yī)療骨干疲勞程度要遠(yuǎn)大于一般門診醫(yī)生。在此情況下，想要保證工作8小時(shí)內(nèi)精神每分每秒都高度集中幾乎是不可能的。

　　但，醫(yī)療工作就是容不得你出現(xiàn)一絲一毫的意外。

　　這時(shí)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(yī)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(yī)務(wù)人員在工作中都利用智能眼鏡聯(lián)網(wǎng)跟蹤患者信息，早上交接智能眼鏡會(huì)一一引導(dǎo)你完成所有患者信息更新核實(shí)，防止貽誤重要病情變化或醫(yī)囑要求;查房時(shí)體溫、血壓等數(shù)據(jù)都自動(dòng)化記錄，避免記錄錯(cuò)誤;定時(shí)提醒值班護(hù)士各種用藥醫(yī)囑等并在執(zhí)行時(shí)做最終核對(duì)確認(rèn);與其它設(shè)備連接，在患者危急情況下(如心跳驟停)可直接紅色報(bào)警;甚至在今后用藥手術(shù)時(shí)，都必須經(jīng)過人臉識(shí)別確認(rèn)患者...

　　Realmax醫(yī)療智能化示意圖

　　這其中涉及到的技術(shù)部分有3DTracking、實(shí)時(shí)交互、圖像識(shí)別等，以現(xiàn)在的技術(shù)水平除了還不太靠譜的人臉識(shí)別外，其他基本都可實(shí)現(xiàn)。而這，也必將大大減少因?yàn)楣ぷ魅藛T失誤等造成的醫(yī)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(shù)部位，讓醫(yī)生獲得“透視”功能;或是直接放大手術(shù)創(chuàng)口，讓醫(yī)生能夠看到肉眼難以分辨的細(xì)微情況等等。醫(yī)護(hù)人員操作失誤造成的醫(yī)療事故也可以從第一視角進(jìn)行追責(zé)、手術(shù)過程復(fù)原，減少醫(yī)患糾紛。

　　2.緩解醫(yī)療資源分布不均，保證最佳救治時(shí)機(jī)

　　據(jù)2015年全國最新醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，與2014年相比，社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心(站)和診所增加了4496個(gè)，而鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村衛(wèi)生室分別減少105所、3772所，村鎮(zhèn)醫(yī)療資源進(jìn)一步流失，加劇了我國醫(yī)療衛(wèi)生資源的相對(duì)緊張和分布不均。我國目前醫(yī)療資源現(xiàn)狀為：總量不足，高端醫(yī)療資源緊缺嚴(yán)重;區(qū)域分布不均，城市資源與鄉(xiāng)鎮(zhèn)資源進(jìn)一步拉大;東西部發(fā)達(dá)地區(qū)與欠發(fā)達(dá)地區(qū)醫(yī)療資源差距巨大。具體表現(xiàn)有：城市千人平均執(zhí)業(yè)醫(yī)師比是農(nóng)村的三倍，農(nóng)村服務(wù)總量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于城市，可中國鄉(xiāng)村人口卻占到我國總?cè)丝诘?0.32%，近60%以上的人群沒有被現(xiàn)代化的醫(yī)療資源所覆蓋，高端醫(yī)療資源缺口更是巨大。大量鄉(xiāng)村患者延誤治療、治病成本高等問題倒逼我國在遠(yuǎn)程醫(yī)療、鄉(xiāng)村衛(wèi)生領(lǐng)域投入了大量資源，但在中高端醫(yī)療手術(shù)、緊急病癥救治方面仍力有不逮。

　　我國現(xiàn)在的遠(yuǎn)程醫(yī)療建設(shè)

　　1988年解放軍總醫(yī)院就開展了基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程醫(yī)療建設(shè)，但歷經(jīng)20多年，我國目前的遠(yuǎn)程醫(yī)療體系基本仍停留在最初與德國醫(yī)院進(jìn)行的基礎(chǔ)信息交流匯總、病情病例探討、手術(shù)過程直播的階段。設(shè)想中的手術(shù)會(huì)診，遠(yuǎn)程手術(shù)指導(dǎo)等應(yīng)用并不理想，一方面這是受制于我國總體醫(yī)療總量不足，基礎(chǔ)設(shè)施偏弱;另一方面則是受制于拍攝硬件、視頻傳輸?shù)确矫娴募夹g(shù)問題。在傳統(tǒng)遠(yuǎn)程醫(yī)療方案中，視頻拍攝及視頻傳輸多使用傳統(tǒng)的攝像機(jī)或攝像頭，但在實(shí)際手術(shù)環(huán)境下，攝像機(jī)取景、近景拍攝等都會(huì)對(duì)醫(yī)護(hù)人員及手術(shù)過程造成干擾，會(huì)讓空間本就極為緊缺的手術(shù)臺(tái)變得更加緊張?；ㄙM(fèi)大量人力物力組織的教學(xué)直播行為本身，往往因?yàn)槭中g(shù)現(xiàn)場(chǎng)情況并不允許獲得第一視角轉(zhuǎn)播而無法完全展示手術(shù)技巧細(xì)節(jié)，額外增加的非醫(yī)療相關(guān)人員和設(shè)備還會(huì)對(duì)手術(shù)造成一定的感染風(fēng)險(xiǎn)。

　　但這些難題隨著現(xiàn)在智能硬件小型化、可穿戴化的實(shí)現(xiàn)都已經(jīng)可以解決。在今年Realmax的全球品牌發(fā)布會(huì)上，有關(guān)AR如何在遠(yuǎn)程醫(yī)療上進(jìn)行商用就專門進(jìn)行了大量演示和講解，使遠(yuǎn)程醫(yī)療不再簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單停留在視頻遠(yuǎn)程直播上。在未來，隨著AR/VR技術(shù)的不斷發(fā)展，智能可視化、頭戴式設(shè)備的小型化等相關(guān)體系的完善，智能化的AR/VR醫(yī)療服務(wù)將會(huì)更加便利和高效。普通醫(yī)生可利用AR系統(tǒng)提供的精確文字、圖像幫助其一步步地完成手術(shù)全過程;緊急救護(hù)人員可以通過智能醫(yī)療系統(tǒng)讓醫(yī)療專家遠(yuǎn)程獲得第一時(shí)間第一視角的患者信息并通過AR眼鏡對(duì)現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)護(hù)人員作出針對(duì)性的搶救措施，防止因?yàn)殄e(cuò)失搶救時(shí)間造成的遺憾。在面對(duì)復(fù)雜病情時(shí)，可以利用VR虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行模擬演練，從中找出最合適的手術(shù)方案等等。

　　3.提高手術(shù)質(zhì)量及效果，降低醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)

　　在外科手術(shù)中，外科手術(shù)導(dǎo)航(IGS：ImageGuidedSurgery，指手術(shù)過程中跟蹤病人和手術(shù)器械位置變化的檢測(cè))能夠在診斷和治療中發(fā)揮巨大的作用。應(yīng)用IGS技術(shù)，外科大夫在手術(shù)之前就能獲得手術(shù)部位的三維信息，便于準(zhǔn)確制定手術(shù)計(jì)劃。目前IGS技術(shù)的臨床應(yīng)用方向主要集中于神經(jīng)外科，如顱內(nèi)手術(shù)及脊椎手術(shù)。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(yīng)用范圍極廣。

　　醫(yī)生利用谷歌眼鏡進(jìn)行輔助手術(shù)

　　國外曾有團(tuán)隊(duì)嘗試?yán)肐GS技術(shù)結(jié)合谷歌眼鏡打造未來版智能醫(yī)療方案，使醫(yī)生在手術(shù)中可根據(jù)病灶的情況決定切口大小，使創(chuàng)口最小化。同時(shí)該智能醫(yī)療方案希望通過跟蹤手術(shù)器械或?qū)п?，可在?dǎo)航系統(tǒng)中反映出其確切的三維位置，以求避開重要的功能區(qū)、神經(jīng)以及血管來選擇安全的路徑;還能在病灶切除時(shí)，對(duì)切除邊緣定位，以確認(rèn)病灶是否切除干凈。這套方案若能實(shí)現(xiàn)，不僅可以使外科手術(shù)創(chuàng)傷減少，大大的縮短手術(shù)時(shí)間，還能極高的提高手術(shù)質(zhì)量并降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。該方案最終因?yàn)橹T多的數(shù)據(jù)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(shù)難點(diǎn)都有望會(huì)在未來五年內(nèi)逐步解決，智能化的醫(yī)療未來已經(jīng)成為可能。

　　4.縮短醫(yī)學(xué)教育時(shí)間，極大減少學(xué)習(xí)成本

　　不僅如此，AR/VR在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育中，也有重要的應(yīng)用前景。醫(yī)學(xué)教育注重實(shí)踐，對(duì)教學(xué)的方式方法、學(xué)生學(xué)習(xí)效果、實(shí)驗(yàn)條件等多個(gè)層面都有很高的要求。在我國當(dāng)前專科醫(yī)生人員培養(yǎng)計(jì)劃中，主要采用“5+3+X”的培育模式，即五年的醫(yī)學(xué)類專業(yè)本科院校學(xué)習(xí)教育后，必須經(jīng)過3年住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)后，才能根據(jù)各個(gè)不同的?？茦?biāo)準(zhǔn)再進(jìn)行對(duì)應(yīng)的2至4年的?？漆t(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)，通過考核以后才能成為醫(yī)療骨干。這粗略的算下來，培養(yǎng)一個(gè)?？乒歉舍t(yī)生的時(shí)間周期高達(dá)10年以上，在此方面的投入的人均物料成本更是高達(dá)10W以上。

　　而AR/VR技術(shù)的融入將大大改善醫(yī)學(xué)教育的現(xiàn)狀，利用現(xiàn)代化的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、輔助機(jī)器人等相關(guān)系統(tǒng)，無論是?？漆t(yī)生的學(xué)習(xí)時(shí)間成本還是物力成本都將大大減少。舉例如使用AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡讓學(xué)生在校期間就可以同步臨場(chǎng)第一視角觀摩頂尖?？漆t(yī)生的手術(shù)實(shí)操，并使用輔助機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)操，這無疑將大大增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和技能掌握熟練程度;利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合力反饋的人體擬真系統(tǒng)模擬各種特殊的手術(shù)環(huán)境和疑難病例，練習(xí)各種應(yīng)急條件下的臨場(chǎng)處理和獨(dú)立應(yīng)對(duì)能力，這無疑又會(huì)增強(qiáng)學(xué)生的臨場(chǎng)應(yīng)變和協(xié)作能力。

　　這些新技術(shù)、新理念的教育模式引入，將為醫(yī)學(xué)教育開發(fā)出以往全現(xiàn)實(shí)教學(xué)或全虛擬教學(xué)所不能及的創(chuàng)造性教學(xué)空間，給學(xué)生豐富深入的代入感和啟發(fā)性，從而在大大提高學(xué)習(xí)效率的同時(shí)，又能節(jié)約教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的成本。在我國當(dāng)前醫(yī)療資源緊缺，分布極不均衡的現(xiàn)狀下，這對(duì)醫(yī)療衛(wèi)生相關(guān)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(shí)案例?

　　其實(shí)，早在20世紀(jì)90年代，科羅拉多礦業(yè)大學(xué)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(yī)生佩戴的頭盔顯示器上，從而使醫(yī)生看到正在運(yùn)動(dòng)的胎兒圖像。

　　2013年9月19日，印度的一位外科醫(yī)生借助谷歌眼鏡為為病人做手術(shù)。

　　2014年7月，國內(nèi)首次谷歌眼鏡手術(shù)教學(xué)直播在安徽省立醫(yī)院完成。此次手術(shù)該院使用谷歌眼鏡對(duì)三腔心臟起搏器植入手術(shù)進(jìn)行全程現(xiàn)場(chǎng)直播，持續(xù)時(shí)間約3個(gè)小時(shí)。

　　2015年12月，來自明尼蘇達(dá)州Nicklaus兒童醫(yī)院的醫(yī)生們利用谷歌Cardboard進(jìn)行了一例體外循環(huán)心臟手術(shù)，挽救了一個(gè)四個(gè)月大的小生命。

　　2016年1月20日，Realmax在上海展示了刨婦產(chǎn)手術(shù)和臂骨骨折手術(shù)示意案例。

　　AR/VR醫(yī)療是人類未來醫(yī)療的常態(tài)

　　總結(jié)來說，雖然AR/VR技術(shù)、智能眼鏡等新科技的應(yīng)用在醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用僅僅是一個(gè)開始，但是由于其方便、簡(jiǎn)單和直觀等特性，將在手術(shù)記錄、手術(shù)咨詢和醫(yī)療培養(yǎng)等方向獲得很大的應(yīng)用普及。隨著技術(shù)的成熟，AR/VR還會(huì)被應(yīng)用于院前急診、遠(yuǎn)程會(huì)診、病房護(hù)理、出院康復(fù)等所有醫(yī)療環(huán)節(jié)，且不僅僅局限于在醫(yī)院。相信在未來，你我隨身帶著的眼鏡就會(huì)成為守護(hù)我們身體健康的柳葉刀。