真实调查：用AR辅助微创手术究竟好在哪？

目前在医疗领域，AR主要用于术前规划和医疗/手术教学两个场景，真正用在手术辅助的成功解决方案比较少，还是以测试性试验为主，比如去年十一月，西安市儿童医院的神经外科医生曾首次在HoloLens AR眼镜的辅助下完成儿童颅内手术，或者今年4月南京市第一医院骨科也曾在HoloLens辅助下完成了一场髋关节置换手术。

在充气手术室Igloo中进行试验

用AR来辅助手术可以看做是AR术前规划的下一步，考虑到AR可以将数字图像可视化的特性，它不仅可以让医生在手术前以3D的形式直观查看患者的医疗成像并规划手术，还能在进行手术的同时，实时查看可视化的手术步骤，或者对比术前规划图。

不过该场景目前还未得到广泛应用，同时我们也在思考，将AR用在手术辅助上是真的能提高手术效果吗？它只是锦上添花，还是在未来有望取代普通显示屏？为了探索这个问题，英国伦敦大学国王学院的科研人员展开了一项调查，内容是让72名接受调查的外科医生戴上HoloLens同时模拟微创手术，他们在HoloLens可看到“患者”的CT影像和实时的内镜视屏。

（使用传统显示屏的手术时间是5分31秒，用HoloLens的时间为4分18秒，而OSAT分数分别为17.3和21.4，满分35）

调查结果显示，与传统手术方案相比，在AR辅助下外科医生的手术时间平均缩短73秒，而且手术熟练程度也有所提高，OSAT（客观结构化临床技能评估）分数可平均提高4.1分。

关于初衷

通常在进行这种手术过程中，外科医生需要参考实时的内镜视频，过去所使用的的是2D显示屏，缺点是医生需要在显示屏和手术台上的病人之间切换，再看过屏幕后医生难以将内经视频影响与手的位置对齐（空间定向障碍），甚至引起一系列问题，如：限制手术效果、不符合人体工学、提高医源性病人损伤的可能性等。

而AR头显方面，尽管它可以将数字影像显示在外科医生眼前，被认为是适合辅助手术的技术，但目前市面上用AR辅助内镜手术的研究还存在很多局限，因为其采用的AR头显通常一些问题，比如：缺乏对空间的感知，依然存在空间定向障碍现象，或者被连接线限制了自由移动，续航不够长，不够舒适等。总之，此前市面上并没有将HoloLens用作内镜显示屏的公开研究数据。

实验过程

研究设计流程图

据了解，参与研究的72名外科医生分别具备不同程度的泌尿外科手术经验，包括：28名医学生（新手水平）、24名泌尿外科实习医生（中等水平）、20名腔内泌尿外科专家（专家水平），他们在实验中会戴HoloLens进行对输尿管镜检查术（尿结石摘除手术）的模拟。

在正式开始模拟实验之前，科研人员会培训所有参与者如何使用HoloLens的手势输入，还会给每个人15分钟练习时间。

实验效果对比图

其中医学生组比较特别，为了解HoloLens效果能否超过2D显示屏，科研人员让他们先用2D屏幕进行了一次额外的模拟手术。在这个手术中，医学生需要参考距离1米远、大约呈30°倾斜的2D显示屏，完成这个模拟后他们将开始使用HoloLens进行手术。同时，为了避免医学生作为新手可能不熟练，这两个阶段的模拟均需要进行两次，也就是每个医学生总共进行4次模拟。

而实验的场地，则采用了在足够安全密封且低成本的充气式手术室“Igloo”中进行模拟实验。在模拟实验中，受调查的外科医生们操作的对象则是医疗培训假体，如Uro-Scopic、Endo-Uro等等。同时，他们将使用真实的手术工具，周围还有扮演麻醉师、流动护士、手术助力护士等角色的演员。

结果

调查问卷结果

如前面所说，研究结果显示利用AR辅助手术可不仅能缩短平均手术时间，还能提高手术熟练程度。此外，据实验后续调查问卷结果显示，大部分受调查的外科医生认为实时的AR影像对手术起到了帮助，有95%认同或强烈认同AR不仅可以用于手术训练，也是能够应用在临床治疗的可行方案。此外，约97%受调查者认同或强烈认同AR将会在手术教学上起到作用。

同时，调查问卷结果还显示HoloLens在辅助手术上的几大优势，比如：90%认为戴着它没有不适的感受，只有少数受调查者表示感受到视觉疲惫、颈部压力、眩晕等症状，另外由于HoloLens不需要手柄，手术室的无菌环境并不会被暴露。

科研人员在论文中写到，HoloLens作为手术辅助工具受到了实验参与者的认可，调查结果显示它被视作是能替代传统内镜手术显示器的可行方案，同时它只需要手势操作，因此安全无菌的环境也得到了保障。本文系青亭网翻译自：Springer Link，Physicsworld

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