臺灣勤益科技大學與秀傳醫(yī)院合作形成的研發(fā)團隊發(fā)表成果展示稱，其研發(fā)出的“MR＋VR智能醫(yī)療眼鏡”，在MR混合虛擬現(xiàn)實眼鏡的基礎上，結(jié)合VR虛擬現(xiàn)實和data gloves數(shù)據(jù)手套等技術可讓遠程端的醫(yī)生實時指導災難現(xiàn)場人員對傷患做手術或?qū)嵤┘本?。目前已完成兩例臨床實測，接下來將逐步進入應用測試和量產(chǎn)階段。
可見，VR/AR/MR技術不只在娛樂領域有巨大潛力，在醫(yī)療領域同樣有廣闊空間。特別在醫(yī)療培訓、臨床診療、醫(yī)學干預、遠程醫(yī)療等方面具有一定的優(yōu)勢，但是目前由于軟硬件平臺限制，VR醫(yī)療解決方案離臨床應用還有一段距離。
與歐美國家有一定差距
歐美國家很早就開始探索VR/AR/MR+醫(yī)療，一方面是因為歐美國家用于醫(yī)學解剖的尸體非常稀少，另一方面他們對動物也有相應的法律保護，醫(yī)生也不能用動物進行練習。曾在歐美高校游學多年的北京航空航天大學教授潘俊君說，如果利用傳統(tǒng)手術觀摩的辦法，周期長，效率很低，所以西方國家醫(yī)療領域?qū)μ摂M現(xiàn)實技術有硬需求。而且從歐美國家的大學、研究機構(gòu)、企業(yè)的一些案例也可以看出他們對VR/AR/MR+醫(yī)療十分重視。
美國德克薩斯大學的研究人員用虛擬環(huán)境幫助年輕的自閉癥患者練習社交技能，比如面試、相親或與新鄰居見面等等。VR練習可以幫助這些年輕人理解社交暗示，明白人們的弦外之音，并且以符合社交慣例的方式表達自己的意見。而硅谷初創(chuàng)公司Limbix推出了一項新服務：利用搭配智能手機使用的Daydream View提供暴露療法。
美國加州健康科學西部大學的虛擬現(xiàn)實中心有zSpace顯示屏、Anatomage虛擬解剖臺、在Oculus Rift和iPad上的斯坦福大學解剖模型，旨在幫助學生利用VR學習牙科、骨科、獸醫(yī)、物理治療和護理等知識。同樣，德國漢堡Eppendorf大學醫(yī)學院醫(yī)用數(shù)學和計算機研究所建立了一個名為VOXEL—MAN的虛擬人體系統(tǒng)，它包括人體每一種解剖結(jié)構(gòu)的三維模型，肌肉、骨骼、血管及神經(jīng)等任一部分都是三維可視的，使用者戴上頭盔顯示器就可以模擬解剖過程。
紐約市威爾康奈爾醫(yī)學中心的研究人員已經(jīng)開始使用VR技術，來更好地理解癌癥基因突變的狀況了。他們?yōu)镺culus頭盔開發(fā)了一個新的程序，讓用戶看到并與微觀蛋白質(zhì)的3D模型進行交互。
瑞典各大醫(yī)學培訓中心及醫(yī)院已經(jīng)運用“模擬嬰兒”、“模擬孕婦”等一系列的VR產(chǎn)品，讓醫(yī)生在更逼真的虛擬環(huán)境中進行學習，減少了傳統(tǒng)手術環(huán)節(jié)中對動物的傷害。
2014年，墨爾本的一家叫Small World的公司進行了一場通過給孕婦佩戴Google Glass并使用Google Glass上的攝像頭來遠程進行母乳喂養(yǎng)的指導的實驗；Augmedix利用谷歌眼鏡顯示收集到的病人的數(shù)據(jù)和參考信息，幫助醫(yī)生更好的和患者進行交流；3D4Medical的醫(yī)療軟件平臺，提供人體解剖、人體器官模型、血液關節(jié)等醫(yī)學信息，以增強現(xiàn)實的方式提供醫(yī)學教學。
而國內(nèi)虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)療領域并非不可替代，大部分醫(yī)學院學生或者醫(yī)生不缺練手的素材，他們可以用活豬等動物進行練習，所以目前國內(nèi)VR+醫(yī)療與歐美國家有一定的差距。但是隨著虛擬現(xiàn)實技術的逐漸成熟，國內(nèi)高校、醫(yī)院和企業(yè)也在積極推動VR+醫(yī)療領域的發(fā)展，其中有些技術或者應用也取得了一定的突破。
北京航空航天大學成功研發(fā)出我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的虛擬腹腔鏡手術訓練系統(tǒng)Lap-Sim和經(jīng)皮冠狀動脈成形術模擬器，后者可滿足個性化手術規(guī)劃、預演、新手術實驗等臨床應用需求。目前，該PCI模擬器中已經(jīng)集成了多套個性化病例數(shù)據(jù)，并在北京協(xié)和醫(yī)院、第三軍醫(yī)大學進行了多輪次的測試驗證和應用示范。同時，北京航空航天大學、上海交通大學、第三軍醫(yī)大學等還開發(fā)出了具有力反饋的心血管介入虛擬手術系統(tǒng)。
四川大學華西基礎醫(yī)學與法醫(yī)學院便利用了新新科技虛擬現(xiàn)實技術，研發(fā)出一款《人衛(wèi)3D系統(tǒng)解剖學》VR版，讓學生帶上VR頭盔就能夠看到全方位立體展示的人體結(jié)構(gòu)。
上海交通大學計算機科學與工程系與嘉奧科技共建“智能醫(yī)療與虛擬現(xiàn)實聯(lián)合研究中心”，該中心主要研究方向為虛擬現(xiàn)實與深度學習，其研究領域包括三維圖像處理與分析、醫(yī)學影像數(shù)據(jù)數(shù)字化、實時動態(tài)三維模擬及人工智能應用等。
去年11月，中國首個“虛擬現(xiàn)實醫(yī)院計劃”正式啟動。“虛擬現(xiàn)實醫(yī)院計劃”將采用VR/AR/MR、全息投影、人機接口、神經(jīng)解碼編碼等技術，促進醫(yī)、教、研、產(chǎn)一體化，提出未來新醫(yī)療全套解決方案。截至目前，已經(jīng)有10多家醫(yī)院加入該計劃。
廣州市正骨醫(yī)院已經(jīng)發(fā)布全球第一臺VR+3D外科手術視頻，并完成了中醫(yī)史上首次正骨手法教學視頻。
海信研發(fā)出海信精準數(shù)字化手術室系統(tǒng)，可以將患者肝臟的CT數(shù)據(jù)變成三維的數(shù)字肝臟，有助于醫(yī)生在術前更精確全方位評估、規(guī)劃和設計手術方案，術中無需接觸電腦就可以用手勢遙控操作手術導航，使復雜的手術更精準。目前這套系統(tǒng)已在長庚醫(yī)院、復旦大學附屬兒科醫(yī)院等全國30多家三甲醫(yī)院臨床使用，完成手術已達1000余例。
IEEE高級會員、上海交通大學楊小康教授認為，目前來看，雖然歐美的VR/AR+醫(yī)療的水平是要強于國內(nèi)的，也有許多的世界領先的成果，但是總的來說，VR/AR+醫(yī)療還處于起步階段，無論是學術上的研究或是商業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈都有很多欠缺，還有很長的路要走。
VR可解決醫(yī)療四大痛點
從國內(nèi)外的案例可以看出，虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)療培訓、臨床診療、醫(yī)學干預、遠程醫(yī)療等方面都有一定的應用空間。
在醫(yī)療培訓方面，虛擬現(xiàn)實技術可以突破實驗設備、實驗場地和經(jīng)費等物理方面的局限性，讓更多的醫(yī)學院學生或者醫(yī)生可以沉浸在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中進行訓練并學習新技術，加深對訓練內(nèi)容的理解。潘俊君指出，虛擬現(xiàn)實技術給醫(yī)生從無到有地制造了一個完全真實的體驗經(jīng)歷，剛剛走出醫(yī)學院校門的新手，借助虛擬手術系統(tǒng)可以成為經(jīng)驗豐富的外科手術高手。而且利用虛擬現(xiàn)實技術，同樣的病例和場景可被重復使用，可以節(jié)省資源。國內(nèi)醫(yī)生一般用活豬練手，成本很高，如果用手術模擬器練習可以大幅度降低手術成本。
中國醫(yī)科大學教授婁巖認為，VR能夠避免真實情境帶來的各種危險，例如麻醉學、急救醫(yī)學和戰(zhàn)地醫(yī)學等相關學科臨床技能訓練時。
在術前規(guī)劃及術中輔助方面，虛擬現(xiàn)實技術同樣可以發(fā)揮重要的作用。利用虛擬手術系統(tǒng)，醫(yī)生對病變?nèi)睋p部位進行較精確的前期測量和估算，從而預見手術的復雜性和風險點。潘俊君表示，運用增強現(xiàn)實技術可以使醫(yī)務工作者沉浸于虛擬的場景內(nèi)，通過視、聽、觸覺感知，學習各種手術實際操作，體驗如何應付臨床手術中的各類突發(fā)情況。
婁巖認為，VR技術可以在醫(yī)患溝通中，讓患者及家屬更直觀、更好地理解手術方案，獲得充分的知情和選擇的權(quán)利，增進醫(yī)患雙方的理解，減少醫(yī)患矛盾。
在醫(yī)學干預方面，VR技術適用于精神疾病干預和康復醫(yī)療干預。亞特蘭大艾墨立大學醫(yī)學院（Emory University School of Medicine）芭芭拉·羅特鮑姆（Barbara Rothbaum）幫助開拓了虛擬現(xiàn)實技術在心理學領域的實踐應用。她幫助開展的一項臨床試驗顯示，在治療病人對飛行的恐懼時，虛擬現(xiàn)實技術讓90%%的病人最終克服了焦慮癥狀。
在遠程醫(yī)療方面，利用虛擬現(xiàn)實技術和互聯(lián)網(wǎng)能夠跨越地域的界限，平衡不同地方醫(yī)生資源不匹配的現(xiàn)狀。臺灣勤益科技大學與秀傳醫(yī)院合作形成的研發(fā)團隊負責人李佩淵指出，他們最新推出的智能醫(yī)療眼鏡不僅能讓手術更精準，也能用于醫(yī)療資源不足的重災地區(qū)，不論是恐怖攻擊、戰(zhàn)場還是地震重災區(qū)，即便現(xiàn)場沒有醫(yī)護人員，醫(yī)師也能利用眼鏡實施遠程指導。
例如在偏遠的山區(qū)，通過遠程醫(yī)療虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，患者不進城也能夠接受名醫(yī)的治療。婁巖強調(diào)，對于危急病人，還可以實施遠程手術。這時醫(yī)生只要對病人模型進行手術，他的動作就可以通過衛(wèi)星傳送給遠處的手術機器人。手術的實際圖像通過機器人上的攝像機還能夠傳回到醫(yī)生的頭盔立體顯示器，并將其和虛擬病人模型進行疊加，為醫(yī)生提供有用的信息。
但是由于VR和AR技術特性不同，在醫(yī)療領域應用時又存在差異。IEEE高級會員袁昱博士認為，VR致力于提供完全沉浸式的虛擬體驗，而AR是在現(xiàn)實世界中疊加虛擬對象。具體到醫(yī)療行業(yè)的應用上，在心理診療和功能康復診療方面主要用到VR，手術導航主要用到AR，而遠程醫(yī)療在現(xiàn)場接受遠程指導的主要用到AR，在遠程提供指導或遙控操作的主要用到VR。楊小康也指出，在醫(yī)療教育領域，VR和AR有著異曲同工之妙，唯一的不同可能就是AR可以學習的同時，實時操作，而VR的觀看效果可能更好一些。
如何解開VR+醫(yī)療死結(jié)？
VR+醫(yī)療看似美好，能給醫(yī)療帶來便利，但是虛擬現(xiàn)實技術與醫(yī)療領域結(jié)合的過程中會遇到像硬件平臺不成熟、算法不夠準確、交互不夠精確等難題，而且即使做出產(chǎn)品，在應用推廣階段同樣會碰壁，因為互聯(lián)網(wǎng)公司做出的產(chǎn)品不一定符合醫(yī)生和病人的需求，所以現(xiàn)在VR+醫(yī)療需要技術人員與醫(yī)生共同研發(fā)，才能做出真正的產(chǎn)品。
VR/AR+醫(yī)療發(fā)展比較滯后，一方面，VR/AR+醫(yī)療目前相關理論研究和學術研究還較少，成熟的成果也較少，使得人們對其認可度暫時受到制約。另一方面，VR/AR缺乏核心應用，使得VR/AR目前難以進入所有人的視野，也少有人知道VR/AR+醫(yī)療的意義，而VR/AR+醫(yī)療技術的普及的前提是VR/AR的普及。袁昱認為，VR/AR的支撐技術本身還遠不夠成熟，有待進一步發(fā)展和突破，尚未攻克的許多難點自然也會影響到在醫(yī)療行業(yè)的應用。例如，在真實物體的建模與仿真上的技術局限性就導致AR手術導航還不能很好地用于肝、腎等軟體器官的手術。
而且VR+醫(yī)療與心理學、醫(yī)學等學科息息相關，如何促進有效的合作、制作合適的內(nèi)容也是一個難點。海信計算機輔助手術系統(tǒng)（Hisense CAS）研發(fā)過程就是一個例子，海信工程師們白天做研發(fā)，晚上和外科醫(yī)生們做動物實驗，并不斷根據(jù)DICOM數(shù)據(jù)不斷設定相關參數(shù)并優(yōu)化算法，讓系統(tǒng)可以自動精確地在一系列CT圖像上分割出肝臟、血管、腫瘤、膽囊等肝臟各組織。
潘俊君指出，手術模擬器的觸感是難點，因為它帶有力反饋，怎么能讓它的力反饋和真實的手術反饋盡量一致、逼真十分困難，這需要工程師和醫(yī)生反復交流、迭代、嘗試才能調(diào)整出來。
在應用推廣階段同樣存在硬件平臺不成熟、產(chǎn)品與應用場景脫節(jié)、市場待教育等問題。實際上，醫(yī)院對虛擬現(xiàn)實醫(yī)療有一定的需求，VR在醫(yī)療培訓、人體研究、康復、心理培訓上有優(yōu)勢，但是VR+醫(yī)療產(chǎn)品離臨床還有一段距離。
一方面是因為VR+醫(yī)療研發(fā)團隊與應用場景脫節(jié)，再加上硬件平臺技術不是非常成熟，導致產(chǎn)品體驗不佳，離臨床還有差距。“虛擬現(xiàn)實醫(yī)院計劃”執(zhí)行總監(jiān)、廣州市正骨醫(yī)院萬磊博士后認為，現(xiàn)在VR+醫(yī)療團隊大多數(shù)想當然，沒有和實際醫(yī)療場景相結(jié)合，不能滿足醫(yī)生和患者的需求。
另一方面是因為醫(yī)療是傳統(tǒng)行業(yè)，老醫(yī)生思想比較保守，在接受新技術上比較慢，VR+醫(yī)療產(chǎn)品少有人買單。而國外使用比較普遍是因為他們將相關產(chǎn)品和醫(yī)療培訓證書相結(jié)合，有剛需，所以潘俊君認為，如果要推廣VR+醫(yī)療應用，需要國家相關政策的支持。
而且在法規(guī)方面，VR/AR本身是迭代很快的新興技術，但醫(yī)療器械和方案往往需要經(jīng)過漫長的各級認證才能大規(guī)模推向市場。袁昱指出，如何在現(xiàn)行法規(guī)內(nèi)，從轉(zhuǎn)化醫(yī)學等角度予以VR/AR+醫(yī)療產(chǎn)品在審批上最大的靈活性，乃至對現(xiàn)行法規(guī)作出合理的補充和調(diào)整以便在保證安全的前提下使新興技術能更快地用于臨床，都是值得探討的話題和努力的方向。
現(xiàn)在研發(fā)公司希望國家政策認可通過VR+醫(yī)療產(chǎn)品來訓練、考核并頒發(fā)證書，但是國家希望民間攻克技術難點，推廣產(chǎn)品。潘俊君建議，國家可以立項，鼓勵民間企業(yè)投入，這樣才能改變現(xiàn)狀。清華大學經(jīng)管虛擬現(xiàn)實及人工智能產(chǎn)業(yè)研究院主任研究員文鈞雷也指出，國家需要出臺鼓勵性政策，促進企業(yè)和醫(yī)院聯(lián)合開發(fā)產(chǎn)品，加速VR+醫(yī)療土壤的形成，這樣既可以解決醫(yī)院付費和招標購買問題，促進醫(yī)院和企業(yè)共同研發(fā)創(chuàng)新，同時也可以讓醫(yī)院和醫(yī)療研究機構(gòu)不斷推進VR+醫(yī)療研發(fā)和應用。
下載文檔
