真實調查：用AR輔助微創手術究竟好在哪？

目前在醫療領域，AR主要用於術前規劃和醫療/手術教學兩個場景，真正用在手術輔助的成功解決方案比較少，還是以測試性試驗為主，比如去年十一月，西安市兒童醫院的神經外科醫生曾首次在HoloLens AR眼鏡的輔助下完成兒童顱內手術，或者今年4月南京市第一醫院骨科也曾在HoloLens輔助下完成了一場髖關節置換手術。

在充氣手術室Igloo中進行試驗

用AR來輔助手術可以看做是AR術前規劃的下一步，考慮到AR可以將數字圖像可視化的特性，它不僅可以讓醫生在手術前以3D的形式直觀查看患者的醫療成像並規劃手術，還能在進行手術的同時，實時查看可視化的手術步驟，或者對比術前規劃圖。

不過該場景目前還未得到廣泛應用，同時我們也在思考，將AR用在手術輔助上是真的能提高手術效果嗎？它只是錦上添花，還是在未來有望取代普通顯示屏？為了探索這個問題，英國倫敦大學國王學院的科研人員展開了一項調查，內容是讓72名接受調查的外科醫生戴上HoloLens同時模擬微創手術，他們在HoloLens可看到「患者」的CT影像和實時的內鏡視屏。

（使用傳統顯示屏的手術時間是5分31秒，用HoloLens的時間為4分18秒，而OSAT分數分別為17.3和21.4，滿分35）

調查結果顯示，與傳統手術方案相比，在AR輔助下外科醫生的手術時間平均縮短73秒，而且手術熟練程度也有所提高，OSAT（客觀結構化臨床技能評估）分數可平均提高4.1分。

關於初衷

通常在進行這種手術過程中，外科醫生需要參考實時的內鏡視頻，過去所使用的的是2D顯示屏，缺點是醫生需要在顯示屏和手術台上的病人之間切換，再看過屏幕後醫生難以將內經視頻影響與手的位置對齊（空間定向障礙），甚至引起一系列問題，如：限制手術效果、不符合人體工學、提高醫源性病人損傷的可能性等。

而AR頭顯方面，儘管它可以將數字影像顯示在外科醫生眼前，被認為是適合輔助手術的技術，但目前市面上用AR輔助內鏡手術的研究還存在很多局限，因為其採用的AR頭顯通常一些問題，比如：缺乏對空間的感知，依然存在空間定向障礙現象，或者被連接線限制了自由移動，續航不夠長，不夠舒適等。總之，此前市面上並沒有將HoloLens用作內鏡顯示屏的公開研究數據。

實驗過程

研究設計流程圖

據了解，參與研究的72名外科醫生分別具備不同程度的泌尿外科手術經驗，包括：28名醫學生（新手水平）、24名泌尿外科實習醫生（中等水平）、20名腔內泌尿外科專家（專家水平），他們在實驗中會戴HoloLens進行對輸尿管鏡檢查術（尿結石摘除手術）的模擬。

在正式開始模擬實驗之前，科研人員會培訓所有參與者如何使用HoloLens的手勢輸入，還會給每個人15分鐘練習時間。

實驗效果對比圖

其中醫學生組比較特別，為了解HoloLens效果能否超過2D顯示屏，科研人員讓他們先用2D屏幕進行了一次額外的模擬手術。在這個手術中，醫學生需要參考距離1米遠、大約呈30°傾斜的2D顯示屏，完成這個模擬後他們將開始使用HoloLens進行手術。同時，為了避免醫學生作為新手可能不熟練，這兩個階段的模擬均需要進行兩次，也就是每個醫學生總共進行4次模擬。

而實驗的場地，則採用了在足夠安全密封且低成本的充氣式手術室「Igloo」中進行模擬實驗。在模擬實驗中，受調查的外科醫生們操作的對象則是醫療培訓假體，如Uro-Scopic、Endo-Uro等等。同時，他們將使用真實的手術工具，周圍還有扮演麻醉師、流動護士、手術助力護士等角色的演員。

結果

調查問卷結果

如前面所說，研究結果顯示利用AR輔助手術可不僅能縮短平均手術時間，還能提高手術熟練程度。此外，據實驗後續調查問卷結果顯示，大部分受調查的外科醫生認為實時的AR影像對手術起到了幫助，有95%認同或強烈認同AR不僅可以用於手術訓練，也是能夠應用在臨床治療的可行方案。此外，約97%受調查者認同或強烈認同AR將會在手術教學上起到作用。

同時，調查問卷結果還顯示HoloLens在輔助手術上的幾大優勢，比如：90%認為戴著它沒有不適的感受，只有少數受調查者表示感受到視覺疲憊、頸部壓力、眩暈等癥狀，另外由於HoloLens不需要手柄，手術室的無菌環境並不會被暴露。

科研人員在論文中寫到，HoloLens作為手術輔助工具受到了實驗參與者的認可，調查結果顯示它被視作是能替代傳統內鏡手術顯示器的可行方案，同時它只需要手勢操作，因此安全無菌的環境也得到了保障。本文系青亭網翻譯自：Springer Link，Physicsworld

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