杜云霄 王殊軼 于德旺

摘 要：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將計(jì)算機(jī)生成的虛擬圖形等信息融合疊加到現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景中，使用戶看到虛實(shí)結(jié)合的三維世界，提高用戶對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的感知與理解。從手術(shù)培訓(xùn)、手術(shù)規(guī)劃與手術(shù)導(dǎo)航3個(gè)方面介紹增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，指出在應(yīng)用中存在手術(shù)導(dǎo)航三維注冊(cè)等挑戰(zhàn)，并展望了未來(lái)發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù);醫(yī)學(xué)教育;手術(shù)規(guī)劃;手術(shù)導(dǎo)航

DOI：10. 11907/rjdk. 182813 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

中圖分類(lèi)號(hào)：TP319文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2019）009-0139-04

The Application of Augmented Reality Technology in Medical Field

DU Yun-xiao， WANG Shu-yi， YU De-wang， CHEN Jun

（School of Medical Instrument and Food Engineering， University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China）

Abstract： Augmented reality is a technology that integrates computer-generated virtual graphics and other information into the real world scene， enabling users to see the three-dimensional world where the virtual and the real are combined to improve their perception and understanding of the real world. This paper introduces the application of augmented reality technology in medical field from three aspects： surgical training， surgical planning and surgical navigation. It points out the challenges such as three-dimensional registration in surgical navigation and looks forward to the future development direction.

Key Words： augmented reality technology; medical education; surgical planning; surgical navigation

0 引言

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）技術(shù)將計(jì)算機(jī)生成的虛擬圖形等信息融合疊加到現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景中，提高用戶對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的感知與理解。Milgram & Kishino[1]最早提出AR的定義——如圖1所示的虛擬現(xiàn)實(shí)連續(xù)體概念：虛擬環(huán)境與現(xiàn)實(shí)環(huán)境在相反的兩極，其中現(xiàn)實(shí)環(huán)境僅由真實(shí)對(duì)象組成，包括例如通過(guò)傳統(tǒng)視頻顯示器看到的現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景內(nèi)容及不依賴(lài)任何電子產(chǎn)品看到的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景;虛擬環(huán)境僅由虛擬對(duì)象組成，比如由計(jì)算機(jī)模擬生成的虛擬物體;處在兩者中間的為混合現(xiàn)實(shí)，AR則為虛擬對(duì)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)的一種狀態(tài)。

AR技術(shù)有三大特征[2-3]：①虛實(shí)結(jié)合。AR依賴(lài)于現(xiàn)實(shí)環(huán)境，通過(guò)對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的跟蹤定位，從而將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體疊加到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，使虛擬物體與現(xiàn)實(shí)環(huán)境融為一體;② 三維注冊(cè)。AR需對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤定位，確定虛擬物體與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，通過(guò)三維注冊(cè)的方式，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合;③實(shí)時(shí)交互。用戶可以與虛擬模型實(shí)時(shí)交互，并獲取反饋。

國(guó)內(nèi)外已有不少機(jī)構(gòu)開(kāi)展了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用研究。AR技術(shù)主要運(yùn)用于醫(yī)療領(lǐng)域的醫(yī)學(xué)教育與培訓(xùn)、手術(shù)規(guī)劃及手術(shù)導(dǎo)航燈方面。AR醫(yī)學(xué)教育與手術(shù)培訓(xùn)使醫(yī)學(xué)生對(duì)醫(yī)學(xué)知識(shí)及手術(shù)過(guò)程有更好的學(xué)習(xí)與理解，AR手術(shù)規(guī)劃使手術(shù)規(guī)劃更加直觀且具有較好的交互性，而AR手術(shù)導(dǎo)航使外科手術(shù)創(chuàng)傷減少，手術(shù)時(shí)間縮短，手術(shù)質(zhì)量提高。

在國(guó)內(nèi)，侯亦康等[4]對(duì)AR導(dǎo)航下頜骨截骨術(shù)進(jìn)行研究，將下頜骨和術(shù)前設(shè)計(jì)的截骨平面虛擬模型輸出到術(shù)者穿戴的AR頭顯（Head-mounted Display，HMD）中，然后利用牙模配準(zhǔn)方法及模式識(shí)別技術(shù)，使用ARToolKit軟件將虛擬模型疊加到手術(shù)視野中，為驗(yàn)證其效果進(jìn)行了相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明AR導(dǎo)航下的下頜骨截骨手術(shù)具有極好的指導(dǎo)作用;Qu等[5]將AR手術(shù)導(dǎo)航下的牽張成骨術(shù)用于治療半面短小癥，使用牙模配準(zhǔn)方法并借助ARToolKit等軟件將術(shù)前規(guī)劃的下頜角截骨線和下頜骨3D模型注冊(cè)疊加到手術(shù)視野中，并且設(shè)置實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組，驗(yàn)證基于AR手術(shù)導(dǎo)航是否能更好地輔助牽張成骨術(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，AR導(dǎo)航下的牽張成骨術(shù)比傳統(tǒng)導(dǎo)航方法的手術(shù)結(jié)果更加精確;Chen等[6]研究了基于光學(xué)透視式HMD的AR手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用基于表面注冊(cè)的ICP算法與基于基準(zhǔn)點(diǎn)注冊(cè)配準(zhǔn)算法，可實(shí)現(xiàn)手術(shù)器械校準(zhǔn)、注冊(cè)及將顯示在HMD中的三維虛擬解剖結(jié)構(gòu)與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景嚴(yán)格對(duì)齊。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)注冊(cè)精度達(dá)0.8mm，可滿足臨床要求;賀長(zhǎng)宇等[7]針對(duì)AR手術(shù)導(dǎo)航中的光學(xué)跟蹤易受遮擋影響的問(wèn)題，提出將光學(xué)與慣性跟蹤信息進(jìn)行融合的方法，以保證AR系統(tǒng)注冊(cè)精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該AR導(dǎo)航系統(tǒng)在局部被遮擋時(shí)，仍能將虛實(shí)融合的手術(shù)導(dǎo)航圖像反饋給用戶;Jiang等[8]將AR技術(shù)運(yùn)用在穿支皮瓣手術(shù)導(dǎo)航中，使用ARToolKit軟件將術(shù)前CT血管造影和重建的虛擬三維血管模型注冊(cè)疊加到真實(shí)患者場(chǎng)景中，此外還為用于注冊(cè)的識(shí)別圖設(shè)計(jì)了螺絲固定支架，以保證術(shù)前、術(shù)中識(shí)別圖與患者相對(duì)位置一致，進(jìn)而做到精準(zhǔn)注冊(cè)。隨后在3D打印出的血管模型上進(jìn)行系統(tǒng)誤差測(cè)試，使用Micron Tracker追蹤系統(tǒng)進(jìn)行相同誤差測(cè)試，結(jié)果顯示系統(tǒng)誤差為3.47mm。該AR導(dǎo)航系統(tǒng)還被用于動(dòng)物血管解剖，其結(jié)果表明基于AR的NS系統(tǒng)可以在手術(shù)視野中實(shí)時(shí)顯示三維個(gè)體解剖虛擬模型，從而提供精確的導(dǎo)航信息。

在國(guó)外，Strickland等[9]將AR應(yīng)用于腹腔鏡訓(xùn)練中，通過(guò)AR技術(shù)，學(xué)員可以在不透明的腹壁模型中“看到”深部臟器，輔助腹腔鏡訓(xùn)練操作。實(shí)際操作表明，采用AR/技術(shù)使腹腔鏡下肝臟切除術(shù)的培訓(xùn)時(shí)間明顯縮短;Abhari等[10]則將AR技術(shù)運(yùn)用于腦部腫瘤切除規(guī)劃，把腫瘤三維虛擬模型疊加在頭部模型中進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃，在AR手術(shù)規(guī)劃環(huán)境中，醫(yī)生不需要在腦海中構(gòu)建病人大腦腫瘤信息即可直觀地看到手術(shù)入口及手術(shù)路徑，并設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)比傳統(tǒng)2D、3D及AR手術(shù)規(guī)劃環(huán)境之間的區(qū)別。實(shí)踐結(jié)果表明，相比傳統(tǒng)2D、3D手術(shù)規(guī)劃環(huán)境，AR手術(shù)規(guī)劃環(huán)境更直觀，尤其對(duì)新手醫(yī)生指導(dǎo)作用更明顯;Besharati等[11]對(duì)術(shù)中患者頭部腫瘤的增強(qiáng)顯示進(jìn)行研究，使用視頻投影的方式，將帶有5個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的虛擬腫瘤二維影像數(shù)據(jù)以人工方式注冊(cè)到同樣帶有5個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的頭部模型中，并測(cè)得虛實(shí)注冊(cè)誤差為0.8mm，結(jié)果表明該AR系統(tǒng)對(duì)于頭部、頭骨和腦表面圖像的術(shù)中投影準(zhǔn)確、可靠，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于外科醫(yī)生能直接看到引導(dǎo)手術(shù)的影像;Ntourakis等[12]研究了AR輔助結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的定位與切除手術(shù)，術(shù)前進(jìn)行計(jì)算機(jī)斷層掃描（Computed Tomography，CT）獲取虛擬三維影像數(shù)據(jù)，并通過(guò)人工操作視頻混合器，根據(jù)自然解剖點(diǎn)將虛擬影像注冊(cè)到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，醫(yī)生通過(guò)床邊屏幕觀看增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息，且將該AR手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)運(yùn)用到4例臨床手術(shù)中，成功地切除了腫瘤;Okamoto等[13]研究了AR技術(shù)在肝膽手術(shù)中的應(yīng)用，使用視頻透視式顯示設(shè)備獲取現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景信息，再通過(guò)光學(xué)定位指示器及基于標(biāo)識(shí)點(diǎn)的配準(zhǔn)方法，將用以指導(dǎo)手術(shù)的虛擬模型疊加到視頻透視式顯示設(shè)備場(chǎng)景中，以患者術(shù)中出血量等評(píng)估AR導(dǎo)航下的手術(shù)效果。實(shí)踐結(jié)果表明，虛擬器官解剖結(jié)構(gòu)能較好地疊加在真實(shí)器官上;Mahmoud等[14]將裝有攝像頭的便攜式平板電腦作為顯示器，使用視覺(jué)即時(shí)定位與地圖構(gòu)建技術(shù)進(jìn)行跟蹤注冊(cè)。為評(píng)估該系統(tǒng)注冊(cè)精度，使用帶有肝臟的人體塑料腹部模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得肝臟處目標(biāo)注冊(cè)誤差平均值為6.61mm，底部注冊(cè)誤差平均值為11.8mm，表明距離注冊(cè)用標(biāo)識(shí)點(diǎn)越遠(yuǎn)的點(diǎn)注冊(cè)誤差越大;Watanabe等[15]研究了用于神經(jīng)外科手術(shù)的視頻透視式AR系統(tǒng)，將臉部自然解剖點(diǎn)作為注冊(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，使用三維動(dòng)作捕捉系統(tǒng)對(duì)病人頭部、手術(shù)器械、用于顯示導(dǎo)航信息的平板進(jìn)行跟蹤定位注冊(cè)，并設(shè)計(jì)用于測(cè)試精度的十字交叉模型，測(cè)得其AR系統(tǒng)精度為1mm，相比傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)手術(shù)導(dǎo)航，AR手術(shù)導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)了體積導(dǎo)航，使手術(shù)導(dǎo)航更加直觀;Okamoto等[16]將AR手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用于胰腺手術(shù)，將器官、血管的自然解剖點(diǎn)作為注冊(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，并通過(guò)紅外跟蹤系統(tǒng)跟蹤基準(zhǔn)點(diǎn)位置變化，進(jìn)而實(shí)時(shí)地將虛擬模型注冊(cè)到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，經(jīng)相關(guān)程序計(jì)算得出基準(zhǔn)注冊(cè)誤差為 5mm，表明該視頻透視式AR手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)可提供有用的導(dǎo)航信息;Wild等[17]研究了在腹腔鏡外科手術(shù)中使用熒光標(biāo)識(shí)物的AR手術(shù)導(dǎo)航魯棒性問(wèn)題，使用可代謝的熒光標(biāo)識(shí)物，將腹腔鏡獲取的真實(shí)場(chǎng)景和用于導(dǎo)航的3D虛擬模型融合顯示在屏幕上，并模擬手術(shù)過(guò)程可能出現(xiàn)的干擾注冊(cè)過(guò)程。檢測(cè)結(jié)果表明，在各種干擾的情況下該AR手術(shù)導(dǎo)航精度均表現(xiàn)較好，可滿足臨床要求。

AR技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，本文從AR醫(yī)療教育與手術(shù)培訓(xùn)、AR手術(shù)規(guī)劃、AR手術(shù)導(dǎo)航3個(gè)方面加以介紹，總結(jié)AR技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用中存在的挑戰(zhàn)，并介紹未來(lái)發(fā)展方向，為相關(guān)研究者提供參考。

1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程

在醫(yī)療領(lǐng)域，AR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖2所示。首先需獲取虛擬模型，虛擬模型可以是人體解剖結(jié)構(gòu)或術(shù)前規(guī)劃數(shù)據(jù)，虛擬模型可由CT、MRI等影像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建得到，此外還需由跟蹤定位系統(tǒng)獲取現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景信息;然后將虛擬模型注冊(cè)到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合;最后將虛實(shí)融合后的場(chǎng)景在頭戴式顯示設(shè)備或手持式顯示設(shè)備中顯示。其中虛實(shí)注冊(cè)誤差在AR手術(shù)導(dǎo)航中尤為重要，較大的虛實(shí)注冊(cè)誤差會(huì)誤導(dǎo)醫(yī)生，而AR手術(shù)導(dǎo)航中三維注冊(cè)技術(shù)也是一大難點(diǎn)。此外，虛實(shí)信息呈現(xiàn)方式對(duì)用戶體驗(yàn)影響較大，使用二維屏幕顯示AR信息缺少深度信息，相應(yīng)的頭戴式三維顯示器可更好地展示深度信息。

2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)療上的應(yīng)用

2.1 教育與培訓(xùn)

將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用到學(xué)習(xí)系統(tǒng)中具有若干潛在益處。Santos等[18]對(duì)AR學(xué)習(xí)環(huán)境是否與傳統(tǒng)教育環(huán)境的輔助工具一樣有效進(jìn)行研究;Radu等[19]的研究旨在評(píng)估AR學(xué)習(xí)應(yīng)用的教育潛力，其研究結(jié)果表明，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)提供了一個(gè)更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，AR學(xué)習(xí)工具使學(xué)生注意力持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，并可帶來(lái)更頻繁的師生、生生互動(dòng)。

AR技術(shù)在醫(yī)學(xué)知識(shí)與培訓(xùn)手術(shù)技巧教學(xué)中的應(yīng)用愈加廣泛。Albrech等[20]以AR作為教學(xué)補(bǔ)充工具，研究對(duì)于醫(yī)科學(xué)生來(lái)說(shuō)，移動(dòng)AR學(xué)習(xí)效果是否與教科書(shū)學(xué)習(xí)效果相當(dāng)。研究結(jié)果表明，通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)學(xué)習(xí)比使用教科書(shū)學(xué)習(xí)獲得的醫(yī)學(xué)知識(shí)更多;Jan等[21]提出在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)環(huán)境下學(xué)習(xí)可使學(xué)習(xí)者沉浸在醫(yī)學(xué)場(chǎng)景中，能調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)興趣;Lempp[22]、Winkelmann等[23]的研究表明，使用AR學(xué)習(xí)工具能夠緩解被用作解剖學(xué)訓(xùn)練工具的尸體倫理道德問(wèn)題。

2.2 手術(shù)規(guī)劃

傳統(tǒng)手術(shù)規(guī)劃需醫(yī)生根據(jù)患者二維影像數(shù)據(jù)判定病灶區(qū)及需要避開(kāi)的重要解剖結(jié)構(gòu)等，然后確定手術(shù)入口及手術(shù)路徑，在該過(guò)程中需醫(yī)生構(gòu)建患者信息，然后在腦海中將二維坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)信息，從而確定手術(shù)入口及手術(shù)路徑。傳統(tǒng)手術(shù)規(guī)劃環(huán)境不夠直觀，且不利于醫(yī)生之間的交流。使用AR技術(shù)將患者的關(guān)鍵信息注冊(cè)到現(xiàn)實(shí)人體模型中，醫(yī)生無(wú)需在腦海中構(gòu)建患者信息并進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換即可很直觀地確定手術(shù)入口及手術(shù)路徑。在AR環(huán)境下進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃誤差更小，用時(shí)更少且能夠減少醫(yī)生思維負(fù)擔(dān)。

2.3 手術(shù)導(dǎo)航

目前已有大量研究者將AR技術(shù)應(yīng)用于手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中，以探究更加精確、便捷的AR輔助手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)。 精確地將術(shù)前準(zhǔn)備的虛擬影像注冊(cè)疊加到目標(biāo)手術(shù)視野范圍內(nèi)是AR輔助手術(shù)導(dǎo)航的重要前提。 將術(shù)前影像數(shù)據(jù)注冊(cè)到現(xiàn)實(shí)手術(shù)場(chǎng)景中有基于標(biāo)識(shí)進(jìn)行注冊(cè)疊加與無(wú)標(biāo)識(shí)注冊(cè)疊加兩種方式。其中，基于標(biāo)識(shí)的注冊(cè)方式標(biāo)識(shí)選取有兩種方法：①術(shù)前在手術(shù)區(qū)域附近放置標(biāo)識(shí)或者選取手術(shù)區(qū)域附近的自然解剖點(diǎn);②使用追蹤系統(tǒng)指示器工具獲取現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景標(biāo)識(shí)點(diǎn)信息，從而獲取現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景坐標(biāo)信息，以達(dá)到虛實(shí)融合的效果。

借助AR技術(shù)，將術(shù)前拍攝的患者3D模型數(shù)據(jù)注冊(cè)疊加到患者病灶區(qū)，可更加直觀地觀察病灶區(qū)組織結(jié)構(gòu)等信息，避免醫(yī)生在導(dǎo)航屏幕與病灶區(qū)之間的視野轉(zhuǎn)換，從而解決在基于導(dǎo)航系統(tǒng)的手術(shù)中手眼不協(xié)調(diào)問(wèn)題， 且將術(shù)前人體3D模型直接疊加到人體病灶區(qū)，可更加直觀地展示深度信息。

AR手術(shù)導(dǎo)航的關(guān)鍵在于保證術(shù)前人體3D模型能夠精確地疊加到患者病灶區(qū)，給醫(yī)生提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)，但人體軟組織易變形、光學(xué)系統(tǒng)畸變、攝像機(jī)標(biāo)定誤差等因素均會(huì)引起較大的注冊(cè)誤差;另外深度感知的不完整及較大的系統(tǒng)延時(shí)也會(huì)對(duì)導(dǎo)航效果產(chǎn)生影響，較大的注冊(cè)誤差和不完整的深度感知可能提供錯(cuò)誤的導(dǎo)航信息，降低對(duì)醫(yī)生的指導(dǎo)作用。因此，目前AR手術(shù)導(dǎo)航的虛實(shí)三維注冊(cè)是一個(gè)挑戰(zhàn)。

3 評(píng)價(jià)方法

AR技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，其效果評(píng)價(jià)也至關(guān)重要。在醫(yī)療領(lǐng)域主要從兩個(gè)方面對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)：客觀定量評(píng)價(jià)與主觀問(wèn)卷定性評(píng)價(jià)?？陀^評(píng)價(jià)的常用指標(biāo)有：①EEG信號(hào)，用于監(jiān)測(cè)使用者的大腦活動(dòng)，通過(guò)對(duì)腦電信號(hào)的分析判斷AR技術(shù)培訓(xùn)效果;②手術(shù)或者培訓(xùn)過(guò)程中手術(shù)入口點(diǎn)與路徑，用于判斷增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)是否更加有利于手術(shù)及培訓(xùn)過(guò)程;③虛實(shí)注冊(cè)誤差，可分為靜態(tài)注冊(cè)誤差及動(dòng)態(tài)注冊(cè)誤差，是對(duì)虛實(shí)目標(biāo)坐標(biāo)誤差的一種衡量，注冊(cè)誤差值越小越好。常用主觀問(wèn)卷主要有：①任務(wù)負(fù)擔(dān)指數(shù)量表（Task Load Index，TLX），如表1所示;②主觀可穿戴性人因評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，包括：舒適等級(jí) （Comfort Rating Scales，CRS）、視覺(jué)模擬量表（visual analogue scale，VES）、Borg疲勞量表Borg PRE、Brog-CR10，以評(píng)估局部疼痛與不適程度。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)AR技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用愈加廣泛，涵蓋醫(yī)療教育與手術(shù)培訓(xùn)、手術(shù)規(guī)劃及手術(shù)導(dǎo)航等多方面。尤其在手術(shù)導(dǎo)航中，AR技術(shù)能夠給醫(yī)生提供更加直觀的導(dǎo)航，更精準(zhǔn)的AR手術(shù)導(dǎo)航能夠讓手術(shù)更加安全、快速地完成，但手術(shù)導(dǎo)航的三維注冊(cè)是一個(gè)難點(diǎn)，也是AR手術(shù)導(dǎo)航的研究熱點(diǎn)，只有實(shí)現(xiàn)虛實(shí)完全重疊，才能給予醫(yī)生更好的手術(shù)指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] MILGRAM P， KISHINO F. A taxonomy of mixed reality visual displays[J]. IEICE Transactions on Information and Systems， 1994，77（12）：1321-1329.

[2] AZUMA R T. A survey of augmented reality[J]. Presence： Teleoperators & Virtual Environments， 1997， 6（4）： 355-385.

[3] AZUMA R，BAILLOT Y， BEHRINGER R，et al. Recent advances in augmented reality[J]. IEEE Computer Graphics & Applications， 2001，21（6）：34-47.

[4] 侯亦康，朱明，柴崗，等. 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)導(dǎo)航下頜骨截骨術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 組織工程與重建外科雜志，2013， 9（02）：98-101.

[5] QU M，HOU Y K，XUA Y R，et al. Precise positioning of an intraoral distractor using augmented reality in patients with hemifacial microsomia[J]. Journal of Cranio-Maxillo-Facial Surgery， 2015， 43（1）：106-112.

[6] CHEN X， XU L，WANG Y， et al. Development of a surgical navigation system based on augmented reality using an optical see-through head-mounted display[J]. Journal of biomedical informatics， 2015， 55： 124-131.

[7] 賀長(zhǎng)宇， 劉越， 王涌天. 用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的光學(xué)-慣性混合跟蹤方法[J]. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)， 2016 （3）： 513-519.

[8] JIANG T， ZHU M， ZAN T， et al. A Novel augmented reality-based navigation system in perforator flap transplantation - a feasibility study[J]. ？Annals of Plastic Surgery？，2017（79）：192-196.

[9] STRICKLAND A， FAIRHURST K， LAUDER C， et al. Development of an ex Vivo simulated training model for laparoscopic liver resection[J]. Surgical endoscopy， 2011， 25（5）： 1677-1682.

[10] ABHARI K， BAXTER J S H， CHEN E C S， et al. Training for planning tumour resection： augmented reality and human factors[J]. IEEE Transactions on Biomedical Engineering，2015，62（6）： 1466-1477.

[11] TABRIZI L B， MAHVASH M. Augmented reality-guided neurosurgery： accuracy and intraoperative application of an image projection technique[J]. Journal of neurosurgery， 2015， 123（1）： 206-211.

[12] NTOURAKIS D，MEMEO R，SOLER L，et al. Augmented reality guidance for the resection of missing colorectal liver metastases： an initial experience[J]. World Journal of Surgery，2015，40（2）：419-426.

[13] OKAMOTO T， ONDA S， MATSUMOTO M， et al. Utility of augmented reality system in hepatobiliary surgery[J]. Journal of Hepato-biliary-pancreatic Sciences， 2013， 20（2）：249-253.

[14] MAHMOUD N，GRASA ó G，NICOLAU S A，et al. On-patient see-through augmented reality based on visual SLAM[J]. International Journal of Computer Assisted Radiology & Surgery， 2016， 12（1）：1-11.

[15] WATANABE E， SATOH M， KONNO T， et al. The trans-visible navigator： a see-through neuronavigation system using augmented reality[J]. World Neurosurgery， 2016， 87：399-405.

[16] OKAMOTO T， ONDA S， YANAGA K， et al. Clinical application of navigation surgery using augmented reality in the abdominal field[J]. Surgery today， 2015， 45（4）： 397-406.

[17] WILD E， TEBER D， SCHMID D， et al. Robust augmented reality guidance with fluorescent markers in laparoscopic surgery[J]. International Journal of Computer Assisted Radiology & Surgery， 2016， 11（6）：899-907.

[18] SANTOS M E C， CHEN A， TAKETOMI T， et al. Augmented reality learning experiences：survey of prototype design and evaluation[J]. IEEE Transactions on learning technologies，2014，7（1）： 38-56.

[19] RADU I. Augmented reality in education： a meta-review and cross-media analysis[J]. Personal and Ubiquitous Computing， 2014，18（6）：1533-1543.

[20] ALBRECHT U V，F(xiàn)OLTA-SCHOOFS K，BEHRENDS M， et al. Effects of mobile augmented reality learning compared to textbook learning on medical students： randomized controlled pilot study[J]. Journal of medical Internet research， 2013， 15（8）：182.

[22] VON JAN U，NOLL C， BEHRENDS M， et al. mARble–augmented reality in medical education[J]. Biomedical Engineering/Biomedizinische Technik， 2012， 57（SI-1 Track-A）：67-70.

[23] LEMPP H K. Perceptions of dissection by students in one medical school： beyond learning about anatomy. A qualitative study[J]. Medical Education， 2005， 39（3）： 318-325.

[24] WINKELMANN A. Anatomical dissection as a teaching method in medical school： a review of the evidence[J]. Medical education， 2007， 41（1）：15-22.

（責(zé)任編輯：江 艷）