AR与VR 我们未来随身的柳叶刀

　　柳叶刀基本是每一个外科大夫都使用最多的手术刀，但随着高新技术的发展，医师对另一个设备的依赖将要超过它，那就是融合了AR/VR技术的医用智能眼镜。

　　虚拟现实和增强现实技术在最近几年迎来火热爆发，医疗、旅游、地产等传统行业也成为AR/VR行业的深度研究和重点应用方向。根据美国研究机构IndustryARC的一份报告称，到2020年，虚拟现实和增强现实在医疗健康领域将达25.4亿美元的市场规模，之后将逐年递增，成为医疗行业的标准技术应用。

　　该市场领域内，目前在进行相关研究的公司中即有谷歌、苹果等传统国际巨头，也有Realmax这样的行业新锐，更有慕尼黑大学等科研院校，他们目前的研究方向主要集中在模拟训练和康复治疗两大块。在这25.4亿美元的市场预测中，北美需求最大，达52%，且2013年至2020年该地区年复合增长率约为18.8%;其次是欧洲，第三是亚太地区。在可预期的时间内，医疗方面虚拟现实和增强现实的应用将从现在浅层的远程视频、录像应用等，向更高层次的智能系统集成、配套医学技术方案等方向发展，随着技术不断完善成熟，其在医疗领域的应用将会更加深入扩大。

　　那么，AR/VR技术到底能干啥?

　　1.提供精准信息核实，减少操作失误

　　根据中国红十字会统计，全国每年非正常死亡人数超八百万(国家统计局12年数据为320万，存疑)，其中因医疗事故致死的约有四十万人(包括因药物致死)，是交通事故致死人数的四倍，造成其它伤害的则更多。在美国，每年因医生疏忽而引起的医疗事故导死亡人数也有十万人。而这其中，疲劳失神、病情误判、操作失误等人为原因造成的案例占到绝大部分，所有原因中疲劳失神、操作失误分别排在第一二位。

　　我国医生日均工作量

　　先别觉得这是医务人员的不负责任，我们来感受医生平均下来的工作强度，69.2%的医生每周工作时间超过50小时，59.7%的医生每半日需要看超过30例患者。外科医生手术工作的强度也不容小视，42.4%的医生手术日平均手术时间超过8小时。从医生平均的工作量来看，大量医生存在疲劳程度较为严重的情况，且医疗骨干疲劳程度要远大于一般门诊医生。在此情况下，想要保证工作8小时内精神每分每秒都高度集中几乎是不可能的。

　　但，医疗工作就是容不得你出现一丝一毫的意外。

　　这时候，如果我们拥有集成了谷歌、爱普生、Realmax或者meta等智能眼镜的智能化医疗信息方案，这些失误或者遗漏都将从根本上得到改善。试想一下，医务人员在工作中都利用智能眼镜联网跟踪患者信息，早上交接智能眼镜会一一引导你完成所有患者信息更新核实，防止贻误重要病情变化或医嘱要求;查房时体温、血压等数据都自动化记录，避免记录错误;定时提醒值班护士各种用药医嘱等并在执行时做最终核对确认;与其它设备连接，在患者危急情况下(如心跳骤停)可直接红色报警;甚至在今后用药手术时，都必须经过人脸识别确认患者...

　　Realmax医疗智能化示意图

　　这其中涉及到的技术部分有3DTracking、实时交互、图像识别等，以现在的技术水平除了还不太靠谱的人脸识别外，其他基本都可实现。而这，也必将大大减少因为工作人员失误等造成的医疗事故。不妨想象一下，未来智能眼镜集合更多功能以后，患者的彩超、MRI、CT图像等将直接映在手术部位，让医生获得“透视”功能;或是直接放大手术创口，让医生能够看到肉眼难以分辨的细微情况等等。医护人员操作失误造成的医疗事故也可以从第一视角进行追责、手术过程复原，减少医患纠纷。

　　2.缓解医疗资源分布不均，保证最佳救治时机

　　据2015年全国最新医疗卫生机构统计结果来看，与2014年相比，社区卫生服务中心(站)和诊所增加了4496个，而乡镇和村卫生室分别减少105所、3772所，村镇医疗资源进一步流失，加剧了我国医疗卫生资源的相对紧张和分布不均。我国目前医疗资源现状为：总量不足，高端医疗资源紧缺严重;区域分布不均，城市资源与乡镇资源进一步拉大;东西部发达地区与欠发达地区医疗资源差距巨大。具体表现有：城市千人平均执业医师比是农村的三倍，农村服务总量也远远落后于城市，可中国乡村人口却占到我国总人口的50.32%，近60%以上的人群没有被现代化的医疗资源所覆盖，高端医疗资源缺口更是巨大。大量乡村患者延误治疗、治病成本高等问题倒逼我国在远程医疗、乡村卫生领域投入了大量资源，但在中高端医疗手术、紧急病症救治方面仍力有不逮。

　　我国现在的远程医疗建设

　　1988年解放军总医院就开展了基础的远程医疗建设，但历经20多年，我国目前的远程医疗体系基本仍停留在最初与德国医院进行的基础信息交流汇总、病情病例探讨、手术过程直播的阶段。设想中的手术会诊，远程手术指导等应用并不理想，一方面这是受制于我国总体医疗总量不足，基础设施偏弱;另一方面则是受制于拍摄硬件、视频传输等方面的技术问题。在传统远程医疗方案中，视频拍摄及视频传输多使用传统的摄像机或摄像头，但在实际手术环境下，摄像机取景、近景拍摄等都会对医护人员及手术过程造成干扰，会让空间本就极为紧缺的手术台变得更加紧张。花费大量人力物力组织的教学直播行为本身，往往因为手术现场情况并不允许获得第一视角转播而无法完全展示手术技巧细节，额外增加的非医疗相关人员和设备还会对手术造成一定的感染风险。

　　但这些难题随着现在智能硬件小型化、可穿戴化的实现都已经可以解决。在今年Realmax的全球品牌发布会上，有关AR如何在远程医疗上进行商用就专门进行了大量演示和讲解，使远程医疗不再简简单单停留在视频远程直播上。在未来，随着AR/VR技术的不断发展，智能可视化、头戴式设备的小型化等相关体系的完善，智能化的AR/VR医疗服务将会更加便利和高效。普通医生可利用AR系统提供的精确文字、图像帮助其一步步地完成手术全过程;紧急救护人员可以通过智能医疗系统让医疗专家远程获得第一时间第一视角的患者信息并通过AR眼镜对现场医护人员作出针对性的抢救措施，防止因为错失抢救时间造成的遗憾。在面对复杂病情时，可以利用VR虚拟现实场景进行模拟演练，从中找出最合适的手术方案等等。

　　3.提高手术质量及效果，降低医疗风险

　　在外科手术中，外科手术导航(IGS：ImageGuidedSurgery，指手术过程中跟踪病人和手术器械位置变化的检测)能够在诊断和治疗中发挥巨大的作用。应用IGS技术，外科大夫在手术之前就能获得手术部位的三维信息，便于准确制定手术计划。目前IGS技术的临床应用方向主要集中于神经外科，如颅内手术及脊椎手术。在整形外科、耳咽喉科以及放射治疗等方面研究才刚刚开始，未来的应用范围极广。

　　医生利用谷歌眼镜进行辅助手术

　　国外曾有团队尝试利用IGS技术结合谷歌眼镜打造未来版智能医疗方案，使医生在手术中可根据病灶的情况决定切口大小，使创口最小化。同时该智能医疗方案希望通过跟踪手术器械或导针，可在导航系统中反映出其确切的三维位置，以求避开重要的功能区、神经以及血管来选择安全的路径;还能在病灶切除时，对切除边缘定位，以确认病灶是否切除干净。这套方案若能实现，不仅可以使外科手术创伤减少，大大的缩短手术时间，还能极高的提高手术质量并降低手术风险。该方案最终因为诸多的数据收集、图像显示、位置追踪及定位等难题未能成功，但这些技术难点都有望会在未来五年内逐步解决，智能化的医疗未来已经成为可能。

　　4.缩短医学教育时间，极大减少学习成本

　　不仅如此，AR/VR在传统医学教育中，也有重要的应用前景。医学教育注重实践，对教学的方式方法、学生学习效果、实验条件等多个层面都有很高的要求。在我国当前专科医生人员培养计划中，主要采用“5+3+X”的培育模式，即五年的医学类专业本科院校学习教育后，必须经过3年住院医师规范化培训后，才能根据各个不同的专科标准再进行对应的2至4年的专科医师规范化培训，通过考核以后才能成为医疗骨干。这粗略的算下来，培养一个专科骨干医生的时间周期高达10年以上，在此方面的投入的人均物料成本更是高达10W以上。

　　而AR/VR技术的融入将大大改善医学教育的现状，利用现代化的增强现实、虚拟现实、辅助机器人等相关系统，无论是专科医生的学习时间成本还是物力成本都将大大减少。举例如使用AR增强现实眼镜让学生在校期间就可以同步临场第一视角观摩顶尖专科医生的手术实操，并使用辅助机器人系统进行实操，这无疑将大大增加学生的学习兴趣和技能掌握熟练程度;利用虚拟现实技术结合力反馈的人体拟真系统模拟各种特殊的手术环境和疑难病例，练习各种应急条件下的临场处理和独立应对能力，这无疑又会增强学生的临场应变和协作能力。

　　这些新技术、新理念的教育模式引入，将为医学教育开发出以往全现实教学或全虚拟教学所不能及的创造性教学空间，给学生丰富深入的代入感和启发性，从而在大大提高学习效率的同时，又能节约教学和实验的成本。在我国当前医疗资源紧缺，分布极不均衡的现状下，这对医疗卫生相关人力资源的培育和快速推广，具有更重要的意义。

　　想法如此美妙，有没有真实案例?

　　其实，早在20世纪90年代，科罗拉多矿业大学研究小组就利用超声波传感器扫描孕妇子宫，得到胎儿的毛维图像，并将其显示在医生佩戴的头盔显示器上，从而使医生看到正在运动的胎儿图像。

　　2013年9月19日，印度的一位外科医生借助谷歌眼镜为为病人做手术。

　　2014年7月，国内首次谷歌眼镜手术教学直播在安徽省立医院完成。此次手术该院使用谷歌眼镜对三腔心脏起搏器植入手术进行全程现场直播，持续时间约3个小时。

　　2015年12月，来自明尼苏达州Nicklaus儿童医院的医生们利用谷歌Cardboard进行了一例体外循环心脏手术，挽救了一个四个月大的小生命。

　　2016年1月20日，Realmax在上海展示了刨妇产手术和臂骨骨折手术示意案例。

　　AR/VR医疗是人类未来医疗的常态

　　总结来说，虽然AR/VR技术、智能眼镜等新科技的应用在医疗行业中的应用仅仅是一个开始，但是由于其方便、简单和直观等特性，将在手术记录、手术咨询和医疗培养等方向获得很大的应用普及。随着技术的成熟，AR/VR还会被应用于院前急诊、远程会诊、病房护理、出院康复等所有医疗环节，且不仅仅局限于在医院。相信在未来，你我随身带着的眼镜就会成为守护我们身体健康的柳叶刀。