看医生如何拥抱“虚拟现实”
发布时间：2017-09-24
发布人：
健康报
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前不久的苹果手机发布会上，苹果全球高级副总裁菲尔·席勒对iPhone 8的介绍是：这是第一台专为增强现实打造的iPhone。这几年，增强现实（AR）和虚拟现实（VR）联手，在游戏、设计、军事等领域风生水起。今年，它们也频频在医疗健康领域亮相：术中定位、强化临床诊断、教学培训、心理疾病治疗等临床案例不断涌现。
VR与AR重建个体化影像
日前，首都医科大学宣武医院胸外科张毅团队，运用混合现实全息影像技术（VR与AR的结合），为一位51岁左下肺磨玻璃结节患者切除了肺小结节。
由于病灶位于左下肺基底段，位置较深不易定位，手术团队术前将患者胸部的影像数据录入软件，重建患者个体化的三维影像。术中，张毅佩戴头显，将术前生成的三维影像与患者本体重合，精确瞄准病灶。
VR生成患者模型，AR完成重合定位，这一技术可让术前病灶部位及周围组织血管等空间结构关系更完整呈现。“该技术在临床中的应用尚少，还没有文献进行总结和实际推广。在胸外科的应用，主要集中在肺部结节穿刺定位方面，目前只在宣武医院胸外科两例病例中应用过，还没有收费标准。”张毅说。
张毅介绍，该技术可重建出肺组织及胸、肋骨等结构，并使血管造影和骨骼自动分离、体素自动拆分；动静脉、气管及肺部结界颜色对比度强，辨识度高，能准确定位肺部结节的位置；后期三维体素渲染功能强大，能辨识血管及气管的变异，重建图像边缘光滑；可沿各个方向精确对模型旋转、缩放。“医生得以全面地观察病灶细节、深度挖掘影像信息，助力手术更精准、高效，为患者规划出更安全合理的手术方案。患者还可与医生一起观看自己的三维病灶模型，更直观地了解病情和治疗方案。我们希望借助这项技术，推动胸外科的微创技术发展，为年轻医生提供更快速的成长途径。”
7月30日，清华大学医学院与一家科技公司合作建立智慧现实虚拟临床教学中心，开启了“人工智能+现实虚拟”的临床教学培训新模式。将患者的影像数据经过人工智能系统处理，生成全息化的人体三维解剖结构。医生通过专用设施，在增强现实的虚拟空间里全方位观看到患者的人体结构解剖细节，实时进行器官和病变的立体几何分析。清华大学临床医学院院长董家鸿教授介绍，虚拟解剖作业、模拟手术切除、手术方案设计和手术风险评估都可使用该技术。近期，该技术也将应用于肝脏、胆道、胰腺等外科手术。
记者在现场带上头盔，即可在虚拟世界中看到肝脏的三维模型，伸出右手的大拇指、食指和中指，就可以随意旋转这一虚拟模型。通过手势和语音操作，实时测量模型的区位、体积、径线、距离等参数，立体透视出肿瘤与血管、脏器的关系。另一位体验者戴上头盔，可与记者同时看到并控制该模型，并实时讲解。
VR被誉为心理治疗神器
自2016年12月20日起，张强医生团队尝试将虚拟现实技术运用在静脉曲张手术中，帮助患者分散注意力，缓解疼痛。“目前已开展了十多例。患者完全清醒并佩戴VR眼镜，手术医生将局部麻醉药物利多卡因的浓度降至0.25%，即常规浓度的1/4，患者心率血压稳定，无明显疼痛。”张强告诉记者，有研究表明，VR辅助麻醉可以平稳心率和血压；减轻患者的术前焦虑和恐惧感，减少全麻的需求；创造全浸式体验环境，隔绝手术室令人紧张的噪音和刺眼光线；具有减少麻醉用量的潜能，并减少镇静剂带来的影响或副作用。
中国科学院心理研究所研究员刘正奎长期致力于虚拟现实技术在心理健康促进与治疗方面应用的研究。密集恐惧、恐高等焦虑性问题非常适合采用虚拟现实技术来进行辅助矫正训练。“虚拟现实技术与现实世界的仿真度高，矫正和治疗中的构建环境或刺激元素可按目标要求自定义或随时增减，从而提高矫正和治疗的安全性和效率。比如治疗恐高症，通过系统虚拟现实构建一个高仿真的含不同高度设置的场景，采用系统脱敏，根据受试者的自身症状情况和适应要求，一点点提升高度或适度调，让受试者慢慢完成从低到高的适应过程。”
刘正奎介绍，该团队把虚拟现实技术与可穿戴设备配合起来：被试者戴上虚拟眼镜或头盔，通过目标要求，构建典型训练和治疗场景；可穿戴设备同时收集被试者呼吸、心跳、血压等生理参数，根据参数的实时变化，建立精准情绪评估，并与虚拟现实场景互动，逐步调整。目前，此方法已在几家单位应用。同时，团队针对多动症儿童探索建立行为矫正模拟教室，也正在部分机构试用。“通过训练和治疗目标构建的场景，心理医生可根据治疗情况自定义环境，慢慢增加或调整干扰因素，逐步训练孩子的自控能力，从而让他们适应教室的学习。”
该团队还在探索创伤后应激障碍治疗。“战争、灾难创伤、意外伤害，尤其是地震后伤员和消防官兵的心理训练和治疗，虚拟现实技术有着独特的优势。”刘正奎介绍，人在受到创伤后，完全还原真实场景（即暴露疗法）极有可能带来二次创伤，而通过虚拟现实技术可以逐步实现。早在2008年，美国南加州大学的临床心理学家开发了一款虚拟伊拉克战争的治疗游戏，帮助伊拉克战后士兵，效果非常好。
降低成本优化使用感受是重点
“混合现实全息影像技术的适应证还需要在临床中不断探索，如应用在肝胆外科、泌尿外科、神经外科等多个专业领域。”张毅指出，不同的临床科室，运用的“点”是不同的。如胸外科目前开辟出来的“点”是在精准定位和穿刺上；肝胆外科可能是在开放手术中的肝分段上；而在泌尿外科，可能是在肾脏肿瘤和大的动、静脉之间的关系上。
关于虚拟现实技术，降低成本、优化使用感受是未来重点。张强介绍，在他手术过程中循环播放的15秒VR场景，制作费用达5万元。另外，VR眼镜的使用过程中出现的一些小问题，如出现雾气，患者躺下来看到的视角不理想，佩戴的舒适度等有待优化。“需要医生、患者、软件开发和硬件厂商整体改进。”
“佩戴VR眼镜或头盔的眩晕感以及孩子佩戴时间，也都需要控制。”刘正奎表示，目前该技术成本偏高，但在未来3年～5年内，这一问题有望得到改观。该技术或许可在一定程度上替代部分心理治疗师的工作，成为重要辅助训练和治疗手段，缓解人手紧张的现状。
2016年曾经被誉为VR元年，但下半年却在资本市场遇冷。据美国一家研究机预测，未来VR/AR将成为医疗行业的标准技术应用。该机构统计称，2014年VR/AR医疗健康市场总值约为12亿美元，到2020年将达25.4亿美元，主要来自模拟训练以及康复治疗两大类。
VR与AR重建个体化影像
日前，首都医科大学宣武医院胸外科张毅团队，运用混合现实全息影像技术（VR与AR的结合），为一位51岁左下肺磨玻璃结节患者切除了肺小结节。
由于病灶位于左下肺基底段，位置较深不易定位，手术团队术前将患者胸部的影像数据录入软件，重建患者个体化的三维影像。术中，张毅佩戴头显，将术前生成的三维影像与患者本体重合，精确瞄准病灶。
VR生成患者模型，AR完成重合定位，这一技术可让术前病灶部位及周围组织血管等空间结构关系更完整呈现。“该技术在临床中的应用尚少，还没有文献进行总结和实际推广。在胸外科的应用，主要集中在肺部结节穿刺定位方面，目前只在宣武医院胸外科两例病例中应用过，还没有收费标准。”张毅说。
张毅介绍，该技术可重建出肺组织及胸、肋骨等结构，并使血管造影和骨骼自动分离、体素自动拆分；动静脉、气管及肺部结界颜色对比度强，辨识度高，能准确定位肺部结节的位置；后期三维体素渲染功能强大，能辨识血管及气管的变异，重建图像边缘光滑；可沿各个方向精确对模型旋转、缩放。“医生得以全面地观察病灶细节、深度挖掘影像信息，助力手术更精准、高效，为患者规划出更安全合理的手术方案。患者还可与医生一起观看自己的三维病灶模型，更直观地了解病情和治疗方案。我们希望借助这项技术，推动胸外科的微创技术发展，为年轻医生提供更快速的成长途径。”
7月30日，清华大学医学院与一家科技公司合作建立智慧现实虚拟临床教学中心，开启了“人工智能+现实虚拟”的临床教学培训新模式。将患者的影像数据经过人工智能系统处理，生成全息化的人体三维解剖结构。医生通过专用设施，在增强现实的虚拟空间里全方位观看到患者的人体结构解剖细节，实时进行器官和病变的立体几何分析。清华大学临床医学院院长董家鸿教授介绍，虚拟解剖作业、模拟手术切除、手术方案设计和手术风险评估都可使用该技术。近期，该技术也将应用于肝脏、胆道、胰腺等外科手术。
记者在现场带上头盔，即可在虚拟世界中看到肝脏的三维模型，伸出右手的大拇指、食指和中指，就可以随意旋转这一虚拟模型。通过手势和语音操作，实时测量模型的区位、体积、径线、距离等参数，立体透视出肿瘤与血管、脏器的关系。另一位体验者戴上头盔，可与记者同时看到并控制该模型，并实时讲解。
VR被誉为心理治疗神器
自2016年12月20日起，张强医生团队尝试将虚拟现实技术运用在静脉曲张手术中，帮助患者分散注意力，缓解疼痛。“目前已开展了十多例。患者完全清醒并佩戴VR眼镜，手术医生将局部麻醉药物利多卡因的浓度降至0.25%，即常规浓度的1/4，患者心率血压稳定，无明显疼痛。”张强告诉记者，有研究表明，VR辅助麻醉可以平稳心率和血压；减轻患者的术前焦虑和恐惧感，减少全麻的需求；创造全浸式体验环境，隔绝手术室令人紧张的噪音和刺眼光线；具有减少麻醉用量的潜能，并减少镇静剂带来的影响或副作用。
中国科学院心理研究所研究员刘正奎长期致力于虚拟现实技术在心理健康促进与治疗方面应用的研究。密集恐惧、恐高等焦虑性问题非常适合采用虚拟现实技术来进行辅助矫正训练。“虚拟现实技术与现实世界的仿真度高，矫正和治疗中的构建环境或刺激元素可按目标要求自定义或随时增减，从而提高矫正和治疗的安全性和效率。比如治疗恐高症，通过系统虚拟现实构建一个高仿真的含不同高度设置的场景，采用系统脱敏，根据受试者的自身症状情况和适应要求，一点点提升高度或适度调，让受试者慢慢完成从低到高的适应过程。”
刘正奎介绍，该团队把虚拟现实技术与可穿戴设备配合起来：被试者戴上虚拟眼镜或头盔，通过目标要求，构建典型训练和治疗场景；可穿戴设备同时收集被试者呼吸、心跳、血压等生理参数，根据参数的实时变化，建立精准情绪评估，并与虚拟现实场景互动，逐步调整。目前，此方法已在几家单位应用。同时，团队针对多动症儿童探索建立行为矫正模拟教室，也正在部分机构试用。“通过训练和治疗目标构建的场景，心理医生可根据治疗情况自定义环境，慢慢增加或调整干扰因素，逐步训练孩子的自控能力，从而让他们适应教室的学习。”
该团队还在探索创伤后应激障碍治疗。“战争、灾难创伤、意外伤害，尤其是地震后伤员和消防官兵的心理训练和治疗，虚拟现实技术有着独特的优势。”刘正奎介绍，人在受到创伤后，完全还原真实场景（即暴露疗法）极有可能带来二次创伤，而通过虚拟现实技术可以逐步实现。早在2008年，美国南加州大学的临床心理学家开发了一款虚拟伊拉克战争的治疗游戏，帮助伊拉克战后士兵，效果非常好。
降低成本优化使用感受是重点
“混合现实全息影像技术的适应证还需要在临床中不断探索，如应用在肝胆外科、泌尿外科、神经外科等多个专业领域。”张毅指出，不同的临床科室，运用的“点”是不同的。如胸外科目前开辟出来的“点”是在精准定位和穿刺上；肝胆外科可能是在开放手术中的肝分段上；而在泌尿外科，可能是在肾脏肿瘤和大的动、静脉之间的关系上。
关于虚拟现实技术，降低成本、优化使用感受是未来重点。张强介绍，在他手术过程中循环播放的15秒VR场景，制作费用达5万元。另外，VR眼镜的使用过程中出现的一些小问题，如出现雾气，患者躺下来看到的视角不理想，佩戴的舒适度等有待优化。“需要医生、患者、软件开发和硬件厂商整体改进。”
“佩戴VR眼镜或头盔的眩晕感以及孩子佩戴时间，也都需要控制。”刘正奎表示，目前该技术成本偏高，但在未来3年～5年内，这一问题有望得到改观。该技术或许可在一定程度上替代部分心理治疗师的工作，成为重要辅助训练和治疗手段，缓解人手紧张的现状。
2016年曾经被誉为VR元年，但下半年却在资本市场遇冷。据美国一家研究机预测，未来VR/AR将成为医疗行业的标准技术应用。该机构统计称，2014年VR/AR医疗健康市场总值约为12亿美元，到2020年将达25.4亿美元，主要来自模拟训练以及康复治疗两大类。