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AR技术新突破 拯救医疗缺陷“飞进大脑”

2016年08月30日 11:49:545530ARINCHINA

Robert Louis 是加州奥兰治县霍格长老纪念医院的一名神经外科医生,他常常专注于开发一些新技术、小工具,并展示其研究成果。但从 2015 年 10 月 Surgical Theater 推出其代表作手术导航高级平台(SNAP)开始,一切都发生了变化。

SNAP 由以色列空军黑鹰飞行队职员 Alon Geri 设计,现在,他担任 Surgical Theater 的技术 VP 兼联合创始人。他曾花了好几年时间,为飞行员开发 VR 飞行模拟器。

当神经外科医生询问他,能否为医生也设计一款模拟器时,Geri 接受了这个挑战。于是,有了 SNAP,能让神经外科医生在手术前「飞」进病人的大脑,好好看一看肿瘤、神经、血管和组织。

「一旦外科医生体验过后,他们就对 SNAP 爱不释手」,Geri 说,「SNAP 能让医生在复杂的手术之前做好准备,通过显微镜直达病灶。」

AR技术新突破 拯救医疗缺陷“飞进大脑” AR资讯 第1张

SNAP 怎么用?

手术前,Louis 和他的同事 Christopher Duma 会建立一个病人大脑的三维模型,开始手术导航。

这一项目是霍格医院脑瘤计划的一部分。目前,霍格医院采用的是 Oculus DK2,但 Surgical Theater SNAP 部门总裁兼 COO Jim Breidenstein 表示,美国食品及药物管理局(FDA)已经批准了采用消费者版 Oculus Rift,同时也将改进所有的医疗设施。

Louis 表示,在引进这项技术之前,他在术前不得不引用大脑的黑白二维「切片」,再通过想象和二十多年的手术经验来制定手术流程。

SNAP 的注册技术包括两项,一项是霍格医院正在使用的 Stealth,另一项是 Brainlab,能给病人脑部建一个三维模型。SNAP 的工作原理就像是大脑内的 GPS 一样,让医生实时追踪设备处于大脑的哪个部分。

「再也不用不用查看一个二维模型,我可以在屏幕上看到三维 Surgical Theater 系统给出的提示信息,并把它与通过显微镜镜头看到的画面进行对比」,Louis 说,他也是霍格医院颅底及垂体瘤计划(Skull Base and Pituitary Tumor Program)的负责人。

AR技术新突破 拯救医疗缺陷“飞进大脑” AR资讯 第2张

一个案例

霍格医院是 10 家采用 SNAP 技术的医院之一,迄今已有 100 名患者采用了这一技术接受手术。「采用 SNAP 技术后,肿瘤完全切除率上升,神经系统并发率降低」,Louis 说。

Louis 说,这项技术还让他救了 41 岁脑瘤患者 Marcus Barnes 一命。因为 Louis 希望尽可能进行无创手术,通过鼻子、耳朵和眉毛等地方取出肿瘤。

他原来的计划是,在 Barnes 眉毛上做一个小切口。但是当他戴上 Oculus 头显,探索 Barnes 的脑部 3D 模型时,他发现 Barnes 的视神经会阻碍他把肿瘤取出来。


「于是,我们改变了做法,在 Barnes 发际线后面开了一个小口」,Louis 说,「做这个决定是在我们手术之前,因此我们很成功的就把肿瘤取了出来。」

SNAP 也能在手术中扮演另一个角色,因为它可以让患者自己看看大脑内部构造。手术前,Louis 把头显给 Barnes 戴上,让他明白为什么要改变切口位置,以及手术过程中会做些什么。这一技术让病人和医生看得一样清楚。

「每个人都喜欢看到他们的电脑三维彩色模型」,Louis 说,「VR 让他们感觉更投入,从『我相信你』转变为『我明白我的身体是怎么回事』。研究表明,病人对他们的病理了解的越多,手术结果越好。」

AR技术新突破 拯救医疗缺陷“飞进大脑” AR资讯 第3张

将引进 AR 技术

9 月,Louis 将开始测试 Surgical Theater 的一项全新的 AR 技术。这项新技术用病人头部的三维模型,实时投射出 20%~30% 的遮挡视图,以确定肿瘤的位置。而神经外科医生则通过显微镜的镜头或内窥镜的画面进行手术操作。

「肿瘤在我的视野内是部分可见的,所以我能够确定方向」,Louis 说,「我不认为 AR 能够代替术前检查,但它会成为手术过程中的一项重要工具,让手术操作更精确。」

Louis 表示,由于手术操作更完美,对正常组织的破坏较少,神经系统并发症和病人出血的情况也大幅减少。

AR技术新突破 拯救医疗缺陷“飞进大脑” AR资讯 第4张

用来训练医学生

「像 Louis 这样有着 20 年神经外科手术经验的医生,能够凭经验确定哪种手术方法最好,而医学生可以用 VR 头显在 20 分钟内判断他为什么这么做」,Breidenstein 说,「它可以大幅提高医学生的学习效率。」

在加州大学洛杉矶分校,Neil Martin 用 Surgical Theater 在手术前「游览」患者的头部。

由于有多个选择,医生和学生可以有不同化身,可以从教学的角度看大脑的解剖,还可以在线进行,即使医生和学生不在同一地点。

AR技术新突破 拯救医疗缺陷“飞进大脑” AR资讯 第5张

Breidenstein 说,迄今为止,超过 2000 名患者接受了采用 Surgical Theater 技术的手术。

「今年,我们计划在 10 个医学中心接入 SNAP。2017 年,我们将利用我们的技术,在教学和临床的数据量基础上扩展规模。我们的目标是——让 SNAP 接入世界上所有的主要医疗中心。」

联合创始人 Alon Geri 也表示,SNAP 的设计将与时俱进。最开始,SNAP 仅支持 Windows 系统,现已经支持 Oculus Rift 和 HTC Vive 以及一些 AR 设备。如果未来某些头显市场表现也不错的话,他们也会推出相应的版本。

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