增强现实与混合现实技术在骨科教学的研究进展
医师,手术,1AR和MR技术在骨科领域的应用概述,2AR和MR在骨科教学应用中的优势,1节省资源,方便可行,2真实仿真,安全可行,3深度学习,实时可行,4精准高效,切实可行,3AR与MR发展的困境与挑战,4总结与展望
罗文浩 阳天睿 李晔(中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院1.基本外科,2.临床医学,3.骨科,北京 100730)
由于学生在骨科学习过程中,实践操作的机会较少,很多一线临床教学工作者将研究方向延伸到模拟教学方面,欲研制出可供学生进行多次可重复临床模拟的技术,将主观的书本知识进行客观转化,给予学生临床实践的可行操作平台。
增强现实(augmented reality,AR)技术是虚拟现实(virtual reality,VR)技术的一种新兴分支,AR 技术可以将计算机产生的虚拟场景叠加在真实的场景之中,构建一个真实与虚拟世界之间的交互场景,因其对现实环境进行增强,故称为增强现实[1]。AR具有真实性、实时交互性和实用性的典型特征[2],增强和扩展了人类的视觉系统,比VR拥有更广阔的应用空间和研发潜力。
为了提升应用性能,混合现实(mixed reality,MR)技术日趋成熟。MR 技术是对VR 和AR 技术的进一步发展,它通过特殊眼镜将真实视野与虚拟视野叠加,是一种建立在人类自然感知基础上的新型数字技术。MR首先在计算机中建立图形影像,生成虚拟模型,再通过特殊眼镜将其叠加至现实环境中,形成现实与虚拟图像混合的场景。这种混合场景本质上是在现实、虚拟和用户间构建信息交互反馈的回路[3]。与VR和AR技术相比,MR技术更加直观,并提供了前两者并不具备的代入感。使用者仅需佩戴眼镜,不影响正常视野,也无需占用双手,便捷灵活,提高了学生在虚拟的环境中的互动性和沉浸感。
近年来,骨科手术技术飞速发展,但由于骨与软组织结构和功能的复杂性,以及骨科病种的多样性,手术相关风险和并发症发生率仍然较高。特别是在疑难复杂的脊柱、关节、骨肿瘤和创伤复位等手术中,由于解剖结构难以准确清晰地识别,较易引起相关副损伤发生,加之教学环境不容乐观、教学资源短缺、教学成本居高不下等,成效颇受影响[4]。面对我国医疗资源紧缺、青年骨干医师成长周期长的问题,AR、MR 技术的发展有望提供解决途径。本文将对AR技术、MR技术在骨科手术规划、教学与培训中的应用现状进行综述。
1 AR和MR技术在骨科领域的应用概述
AR 技术可以更好地显示重要解剖部位 ......
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