《電子技術(shù)應(yīng)用》
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新技術(shù)促進(jìn)醫(yī)學(xué)發(fā)展 可穿戴設(shè)備和3D打印機(jī)各顯神通

2017-03-08
關(guān)鍵詞: 3D打印 可穿戴 手術(shù)

現(xiàn)代信息科技的發(fā)展也在影響著醫(yī)學(xué)的革,,手術(shù)是醫(yī)學(xué)治療中中非常重要的手段,各種科技產(chǎn)品在手術(shù)中的應(yīng)用也越來越廣泛,。新頭戴式顯示器(HMD)、可穿戴終端,、增強(qiáng)現(xiàn)實(AR),、3D打印機(jī)……。神戶大學(xué)研究生院醫(yī)學(xué)研究系特聘副教授杉本真樹的研究小組運用這些最尖端技術(shù),,在近未來手術(shù)研究方面走在了世界前沿,。最近,該小組全球首次在外科手術(shù)中導(dǎo)入了可穿戴終端“Laser Eyewear”,,該終端帶有利用激光直接在視網(wǎng)膜上描繪圖像的圖像顯示機(jī)構(gòu),。該小組還在全球率先實施了與手術(shù)同時進(jìn)行的、在同一手術(shù)室內(nèi)用患者的臟器立體模型進(jìn)行手術(shù)訓(xùn)練的“同步手術(shù)(Synchro-surgery simulation)”,。

杉本在“第29屆日本醫(yī)學(xué)會總會2015關(guān)西”的學(xué)術(shù)演講(2015年4月11~13日,,在國立京都國際會館等舉行)分會“IT外科最前沿:輔助微創(chuàng)手術(shù)的3D圖像和臟器立體模型”上登臺,以“通過3D增強(qiáng)現(xiàn)實與生物質(zhì)地3D打印技術(shù)來進(jìn)行直觀手術(shù)輔助”為題,,介紹了最新的相關(guān)研究成果,。

杉本等人此前在外科手術(shù)中導(dǎo)入了多種導(dǎo)航工具。這些工具大致上分為三種,。分別為手術(shù)醫(yī)生所需信息的(1)輸入(input)技術(shù),、(2)顯示(output)技術(shù)、(3)反饋(feedback)技術(shù),。

為手術(shù)醫(yī)生帶來沉浸感或增強(qiáng)現(xiàn)實感

相當(dāng)于(1)的是可以進(jìn)行直觀操作的各種用戶界面(UI),。這些UI充分考慮到手術(shù)中的操作性,積極利用了觸摸面板及手勢操作功能,。

關(guān)于(2),,該研究小組運用了HMD、可穿戴終端,、全息圖(空間立體顯示),、AR、立體投影(Projection Mapping)等多種技術(shù),。比如,,在使用內(nèi)窺鏡手術(shù)輔助機(jī)器人“da Vinci(da Vinci Surgical System)”的手術(shù)中,采用了虛擬現(xiàn)實(VR)用HMD“Oculus Rift”,。以克服da Vinci的極限(手術(shù)醫(yī)生無法移動頭部)代替了獲得沉浸感,,醫(yī)生可以隨意移動頭部,“能夠獲得感覺像置身于患者腹中一樣的手術(shù)區(qū)”(杉本),。

最近采用的Laser Eyewear是日本QDLaser公司與東京大學(xué)共同開發(fā)的眼鏡式可穿戴終端(參閱本站報道),。因?qū)儆诩す庖暰W(wǎng)膜掃描式,無論用戶的視力水平如何,,均可獲得清晰的圖像,,并且無需對焦即可在視野中的任何位置獲得圖像。使用該終端來投影手術(shù)醫(yī)生所需要的圖像信息等,,不僅可以減輕視野移動負(fù)擔(dān),,“還能夠消除眼部和手部動作的偏差”(杉本)。

該研究小組還導(dǎo)入了美國zSpace公司的沉浸型全息3D顯示系統(tǒng),。利用臟器圖像等看起來就像懸浮在空中一樣的“增強(qiáng)全息圖(augmented holography)”來輔助手術(shù),。研究小組將增強(qiáng)全息圖與名為“zView”的虛擬全息系統(tǒng)組合在一起,全球首次應(yīng)用在手術(shù)輔助用途中,。

連出血也可再現(xiàn)的臟器模型

關(guān)于(3),,該研究小組用3D打印機(jī)制作了每位患者的臟器立體模型,通過與采用(2)中的技術(shù)所獲得的圖像信息相結(jié)合,,來提高手術(shù)效果,。使用的是名為“Bio-Texture Modeling”、可再現(xiàn)臟器形狀和質(zhì)感的三維模型,。而且,,還制作了可以再現(xiàn)手術(shù)刀切入后“出血”的臟器模型“BIOTEXTURE WET Model”,用其進(jìn)行了肝臟局部摘除手術(shù)等的模擬,。

最近實施的Synchro-surgery simulation是該研究小組與東京慈惠會醫(yī)科大學(xué)呼吸器官外科教授森川利昭的共同研究成果,,使用了帶有骨骼的胸部臟器立體模型,。在實施肺癌手術(shù)時,醫(yī)科學(xué)生在旁邊使用手術(shù)器具和該患者的臟器立體模型,,同時再現(xiàn)了與手術(shù)醫(yī)生相同的技術(shù),。這是一項“可以實現(xiàn)手術(shù)自學(xué)(Self learning)”


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