周熹 刘书中 王以朋 刘勇

    (中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院骨科，北京 100730)

    增强现实(augmented reality，AR)与混合现实(mixed reality，MR)技术在医学应用方面通常是指虚拟图像与用户视觉的叠加，近年来由于设备技术的升级进步，AR/MR技术的应用迅速崛起，显示出巨大的医学应用潜力[1-3]。在图像引导手术(image-guided surgery，IGS)系统中，以目前外科手术导航为背景，AR/MR可能引领着下一个重大技术变革。

    骨与软组织肿瘤外科是骨科学范畴内难度最高的亚专业之一，病种繁杂多样，手术难度和风险高，术中出血量大且常伴副损伤发生，青年医师学习曲线较长。近年来，已有多项研究探索了AR/MR 技术在骨肿瘤外科手术规划及教学培训中的应用价值[4]。本文将着重阐述AR/MR 技术在该领域的研究进展和发展前景，以期提高骨科专科医师对AR/MR技术在骨科学领域应用的认知和掌握。

    1 AR/MR技术及其在骨科领域的应用概述

    AR/MR 包括特殊的硬件和软件设备，最基本的方法是将计算机生成图像叠加在各种模式相机生成的真实图像上，并在显示器上显示这些图像的有机结合。AR/MR 投影需在特定场所中安装视频投影仪，目前已成功研制出便携式视频投影设备，另一种方式是使用类似于眼镜或头盔的特殊头戴式显示器，即“智能眼镜”[5,6]。在基于AR/MR 的手术导航系统中，医师通常可从术前影像资料(例如X 线、CT、MRI、超声检查、造影检查、核医学检查等)中获得个体化的解剖学和功能学信息，从而实时地将三维虚拟模型叠加覆盖在真实的手术术野视图上，为骨科医师提供可视且精准的解剖结构和功能信息。与普通的可视化技术相比，术者无需从手术部位移开视线，且可利用语音识别及手势识别等附加技术，在术中无菌环境下完成医师与硬件的实时交互[6,7]。

    由于部分器官随呼吸、体位改变、肠蠕动等因素可发生位置变化，因此AR/MR 系统在器官运动和形变较大的组织器官手术中优势更为明显，目前应用研究最多的领域是神经外科、骨科、肝胆外科和耳鼻喉科[5,8]。在骨科手术中，AR/MR 技术已被报道用于创伤外科、脊柱外科、关节外科、骨与软组织肿瘤外科、关节镜手术等各个亚专业的术前规划、术中导航和教学培训中[4,9-16]。AR/MR 技术可以将患者特定的影像学资料与真实场景有机结合，实现实时三维交互，术者能够在AR/MR 系统的实时引导下精准地完成手术操作，降低手术难度，缩短手术时间 ......