AR技术在临床手术领域的应用
admin
2023-06-25 04:22:40
0

目录
1 相关背景... 1
1.1 增强现实技术介绍... 1
1.1.1 增强现实发展历史... 1
1.1.2 增强现实技术原理... 1
1.2 AR技术在临床手术领域的具体应用... 3
1.2.1 国外现状... 3
1.2.2 国内现状... 4
1.3 市场... 4
2 技术预见... 6
2.1 追踪技术... 6
2.1.1 环境感知... 6
2.1.2 用户动作追踪... 7
2.2 显示技术... 7
2.3 交互技术... 8
2.4 医学图像建模... 8
2.5 技术路线图... 8
3 社会调研... 10
3.1 问卷调查... 10
3.2 专业访谈... 12
3.3 美国同学反馈... 13
4 创新设计方案... 14
4.1 AR技术创新设计方案... 14
4.2 高新企业创新设计方案... 14
4.3 国家政策... 15
结论... 16
参考文献... 17
附录一:社会调研问卷... 19

1 相关背景

1.1 增强现实技术介绍

1.1.1 增强现实发展历史

近年来,增强现实(Augmented Reality)技术(以下简称AR技术)一直是媒体和市场热议的话题之一。然而,就AR技术本身而言,它其实并不是一项特别新颖的技术。AR技术源自人类在现实世界投影虚拟场景的美好想象,所以早在几个世纪以前,欧洲的剧院里就使用物体昏暗的投影来装扮表演人物。现代意义上的由计算机合成的增强现实技术源自上世纪60年代来自MIT的Surland[1]。他发明了一种基于CRT的光学透视头戴式显示器,与天花板安装的机械跟踪系统连接到PDP-11计算机和自定义图形硬件。后来,笨重的机械跟踪器被超声波系统取代。他们的系统结合了必要的显示,跟踪和计算组件,为后来的AR系统提供了宝贵经验。随着电子计算机算力的迅速提高,增强现实技术得以快速发展。到上世纪90年代,有关增强现实技术的一些基础技术如追踪技术、虚拟物体显示技术和用户交互技术等都已经被广泛研究,增强现实开始在众多领域得到应用。Rekimoto[2]使用AR技术开发了一套能增强人们在工作中面对面协作的工具,这套工具允许人们通过AR系统和远程的同事面对面交互。增强现实技术在医疗领域也得到了广泛应用。例如腹腔镜手术的可视化[3],患者体内的X射线可视化[4],以及用于图像引导手术[5]

20世纪以来,随着移动设备和互联网的大规模普及,AR技术开始逐渐走出实验室和研究所,逐渐开始应用在普通人的生活中,步入商业应用阶段。新西兰HIT实验室于2007年创建了世界上第一个移动AR应用。他们与当地动物园合作,通过移动设备将虚拟动物形象投影在印刷报纸广告上。2013年谷歌发布Google glass,成为应用AR技术的首个成熟可穿戴设备。经过50多年的发展,AR技术目前仍然在快速进步。相信不久的将来,AR技术将会给我们的生活带来实实在在的改变。

1.1.2 增强现实技术原理

AR技术是一种利用计算机技术将虚拟物体整合在现实世界中,使得人们可以在现实中与虚拟物体互动的交互技术。AR技术出现以前,人们在计算机中构建虚拟模型并显示在计算机显示器上。然而这是一种二维的展示技术,人们只能观察显示器上的画面并通过鼠标、键盘与之交互,在计算机上构建并现实三维模型更凸显了这种交互方式没有代入感的缺陷。对于生活在三维世界的人类而言,如果有一种交互方式使得人类和虚拟物体的交互与显示物体的交互没有任何区别,这样的方式才是符合人类直觉的、更准确的方式。AR技术搭建起了连接现实和虚拟的桥梁。如图(1.1)所示,增强现实是混合现实技术的一部分。它基于实际环境的基础上,将虚拟物体整合进现实场景中,人类通过特定的设备就能在现实场景中观察到虚拟物体并和它们交互。与之对应,增强虚拟技术是使用虚拟场景替换现实场景,再将现实物体整合到虚拟场景中的交互技术,它的虚拟程度要比增强现实的虚拟程度更高。



图1.1:虚拟与现实的过渡[7]

根据被广泛接受的定义,AR技术包括三个关键要素[6]

1) 结合现实场景和虚拟要素

2) 能实时交互

3) 以三维方式展现

这三种特性满足AR系统的技术要求,即它必须具有可以组合真实和虚拟图像的显示器;能够生成交互式图形的计算机系统,以实时响应用户输入;以及可以找到用户注视点位置的追踪系统,这样能使虚拟图像准确地显示在真实环境中。

随着移动设备计算力的提高,目前的现实设备主要为可穿戴设备,例如智能眼镜、可穿戴投影设备和智能手机等。小型交互式图形计算任务主要依赖于设备本身,而大型图形的计算如工业建模设计则依靠云计算服务器完成。

增强现实技术主要包括三个具体技术:追踪技术、显示技术和交互技术。

追踪技术是指显示在显示场景中的虚拟物体要像它就是现实世界的一部分那样固定不变。为了将虚拟物体固定在现实场景中,必须确定观察者在真实世界中的观测点(位置和方向)。基于具体使用的技术和应用,真实世界固定点可以是物理对象,例如磁跟踪源或图像标记,也可以是使用GPS确定的空间中的位置。

显示技术是指能实时将虚拟物体显示在现实场景中的技术,包括裸眼光学投影、显示器现实等技术。显示技术的目的就在于要让使用者同时看到虚拟物体和现实环境,因此如何将虚拟物体整合进现实环境并投影在人类视网膜上让人类看到是一个关键问题。光学投影依靠可穿戴设备直接在人眼之前投影出相关图像,而显示器显示则只是将整合了虚拟物体的摄影机图像显示在屏幕上,人类通过观察屏幕来获得增强现实信息。

交互技术的目的在于使人类能和与实际物体交互那样与虚拟物体交互。其中主要问题在于人类指令的输入。AR系统可以结合各种类型的输入方法。从传统的二维用户界面,如键盘、鼠标和触摸屏输入,到三维和多模式接口,如手持设备、语音、手势等。不同的输入方式对应着不同的实际应用,输入方式将会随着应用的不断丰富而不断发展。

1.2 AR技术在临床手术领域的具体应用

1.2.1 国外现状

增强现实技术于上世纪60年代发源自美国,在发明初期就被认为在医疗手术领域有广泛应用前景。如1997年Leveton等人利用增强现实图像引导医生进行手术[5];1998年Fuchs[3]等人成功利用增强现实技术实现了腹腔镜手术的可视化;2007年Merten等人在增强现实技术的帮助下,为一名脚部粉碎性骨折患者建立了脚部骨骼虚拟模型(见图(1.2)),为医生的诊断和后期手术提供了重要帮助。近期,日本微软公司利用Hololens平台,将3D影像展示给医生,并精确匹配到患者的病变组织,从而辅助外科手术。增强现实技术在国外发展已有多年,大量的基础性研究更是为在医疗领域的应用打下了坚实基础。目前增强现实技术的主流发展方向依然由国外引领。



图1.2:利用AR技术辅助足部手术

1.2.2 国内现状

国内增强现实技术起步较晚,且计算机技术全面落后于国外,因此国内有关增强现实技术的基础性研究偏少,一般局限于应用层面。随着2010年以来虚拟现实和增强现实概念热度提升,国内也开始进行增强现实技术在临床手术方面的研究。目前主要集中在手术导航领域和手术教学系统,其中有代表性的公司有触幻科技和医微讯。

1.3 市场

增强现实技术在医疗,零售和汽车等不同行业的应用范围不断扩大,预计将推动预测期内的需求。著名技术咨询公司Gartner在2017年的技术发展轨迹报告中指出,目前增强现实技术处于萌芽阶段。从图(1.3)可以看出,目前增强现实技术尚处于技术成熟期,预计在5-10年后会得到广泛应用。可见增强现实技术具有巨大的增长潜力,并吸引了大量投资,为行业增长做出了贡献。



图1.3:Gartner技术发展轨迹图

在市场规模方面,2018年增强现实市场规模为18亿美元,市场规模较小,说明市场潜力极大。增强现实技术盈利方式主要为销售增强现实设备和提供增强现实服务两种。其中设备销售主要有智能眼镜、增强现实游戏机、增强现实医疗设备等,服务提供主要有增强现实娱乐内容和虚拟模型构建等。目前增强现实主要瓶颈在硬件设备,相信在未来一段时间内,增强现实盈利点依然在硬件设备方面。等到增强现实技术标准完全成熟,硬件设备普及之后,盈利点将逐渐向软件转移。根据著名调查机构Grand View Research的预测结果,见图(1.4),AR技术的市场规模将在最近10年内呈指数增长,市场空间巨大。



图1.4:全球AR技术市场规模预测图

同时,AR技术在医疗领域的发展也十分迅速。随着2010年以来的AR/VR大潮,以及近年来医疗领域尤其是智能医疗设备备受投资机构的青睐,众多AR医疗设备初创公司相继获得巨额融资。2017年,AR医学影像公司EchoPixel获得英特尔资本850万美元投资;2018年,AR手术平台公司Beyeonices获得1150万美元融资。可见投资机构普遍对AR在医疗领域的应用持有很大信心。图(1.5)为投资机构对AR医疗市场规模的估计,可见AR医疗市场规模在未来10年内将保持极高的增长速度。



图1.5:全球AR医疗市场规模预测


2 技术预见

增强现实在临床手术的应用作为一项系统性技术,包含从虚拟模型构建到与现实环境结合再到实现人类与虚拟模型的交互,其中包含诸多复杂的具体技术。目前学界将增强现实技术主要分为追踪技术、显示技术和交互技术三部分,增强现实技术要应用在手术领域还要解决人体器官模型的构建问题,下面将分别对这四项技术进行现状分析,根据技术现状和文献调研结果做出技术预见。

2.1 追踪技术

增强现实系统必须能够感知环境并跟踪观察者的运动,最好具有6个自由度的感知能力。3个变量(x, y, z)表示空间位置,3个角度(偏航,俯仰和滚动)表示方向[10]。现实环境中必须存在一些模型能够为增强现实系统在匹配模型和现实时提供参照点,这就意味着必须有一些预设的环境因素。但事实上这样的条件很难达到。追踪技术并非在所有环境下都能找到参照点,也并非所有环境都有固定参照点。所以直到今天,确定用户的方向仍然是一个复杂的问题,没有单一的最佳解决方案。

2.1.1 环境感知

增强现实系统必须能够感知使用者目前所处的环境和位置等,这样才能根据使用者所处的环境显示不同的内容。大多数情况下,增强现实技术并不要求对环境有精细化的描述,因为它会将环境忠实再现,同时在其中显示虚拟模型。

但对于在临床手术中的应用而言,情况则完全不同。临床手术操作对精确度要求极高,人体器官本来就是紧密联系的复杂系统,而且伴随着人体的动作、呼吸等微小动作,人体器官位置、大小时刻在发生变化。这给真实器官和虚拟器官模型的精确匹配提出了巨大挑战。配准问题,即如何准确感知病人在手术中器官的微小变化并反映在虚拟模型的显示上,成为制约AR技术发展的瓶颈之一。

目前感知技术一般通过基于高清摄像头的计算机视觉系统来实现,由摄像机拍摄真实环境,如病人病灶,教学模型等,再将影像数据传入计算机做处理。由于缺乏有效的医疗探测手段,加上目前的医疗检测设备全都是静态检测设备,因此今后的感知技术的发展仍将以视觉感知为主要手段。随着深度学习的不断发展,计算机的图像处理能力得到了飞速提高,图像目标检测、目标分割的方向也取得了长足进步,这将成为增强现实感知技术的又一突破点。

2.1.2 用户动作追踪

对于一般的增强显示系统而言,与虚拟环境相比,用户追踪设备必须具有更高的准确性,更宽的输入变化和带宽以及更广的范围[6]。配准精度不仅取决于几何模型,还取决于要匹配的物体的距离。距离越远,位置跟踪中的影响误差越小。在室内环境下,追踪通常比在室外环境中更容易,因为追踪设备不必大范围移动。

而在临床手术应用当中,情况也稍有不同。手术全都在封闭的室内完成,而且系统使用者——医生在手术过程中与病人的位置相对固定,因此手术增强现实系统的问题更多在于提升精确度而非适用范围。目前的用户追踪手段主要有固定磁性标记、固定视觉标记、全球定位系统、惯性制导系统和光学系统。其中除光学系统之外的手段全都存在精度过低的情况。如全球定位系统精度一般在10米左右,并不适用于手术这类精细场景。光学系统利用多个摄像机的多角度拍摄,定位使用者的位置和方向,从而实现虚拟模型的精确显示。目前手术系统中一般采用这种方式。光学系统在手术室这种稳定、少干扰的情况下性能优异,能准确追踪使用者的6自由度运动。

2.2 显示技术

目前主要的显示设备主要包括头戴式和手持式。头戴显示器包括视频/光学透视头戴式显示器(HMD),虚拟视网膜显示器(VRD)和头戴式投影显示器(HMPD)。手持显示器包括手持视频显示器、光学透视显示器以及手持投影仪[10]。头戴显示器解放了人的双手,便于活动;缺点是显示设备必须连接到计算设备,这样限制了设备的移动性,而目前大带宽、低延迟的无线通信技术尚未普及,5G技术有望解决这一问题。手持显示器更加笨重,由于生产成本低且易于使用,成为目前将增强现实引入大众市场的最佳解决方案。增强现实游戏Pokemon go就是手持显示设备的极好范例。

在临床手术领域,由于医生需要进行手术操作,因此头戴式设备成为唯一选择。用于辅助手术的头戴式显示器并不需要有很高的移动性,可以采用有线连接,这样就解决了头戴式设备的续航问题和传输问题。头戴显示器中虚拟视网膜显示器准确度最高,它是将虚拟图像直接投影到人眼视网膜上来实现虚拟模型显示,相比于依靠二次反射的透视式和投影式有显著优势,以后医疗增强现实显示技术的发展方向将沿着这一方向发展,并逐步提高移动性、续航和独立计算能力。

2.3 交互技术

增强现实系统需要提供虚拟对象和真实对象的某种接口,以便人类能够和这些虚拟物体互动。这对于连接物理世界和数字世界有重要意义,通过交互技术,曾经冷冰冰的数据将变成看得见摸得着的具体形象[11]。目前主要的交互方式包括平面用户界面、三维用户界面、触觉、手势和姿态捕捉、语音识别、视线追踪和人机共生。交互方式多种多样,采用的技术也十分广泛。用户界面类的交互方式一般用于人和机器的交互,只是用增强现实的方式实现了传统的人机交互界面。触觉、手势、语音、视线更加接近人和现实世界的原本交互方式,我们就是用话语和手势与人交流,用触觉感受世界,用视线来表达关注的。人机共生利用体内植入传感器收集生理信号,如皮肤电反应,脑电图(神经活动)或肌电图(肌肉活动)等数据,以监测生物活动。这为增强现实系统提供了新颖的交互方式,目前植入传感器还处于研究阶段。

在临床手术中,交互方式更偏向于自然直接的交互方式,如触觉、手势等;人机共生技术和医疗领域有着紧密的联系,它可以直接提供手术中所需的生理监测信号,相信随着植入传感器的进一步发展,人机共生技术将在临床手术AR系统中扮演重要作用。

2.4 医学图像建模

人体是世界上最复杂的系统之一,众多人体器官协同工作组成了这个异常复杂的系统。临床手术中稍有差池都有可能对病人生命健康造成严重后果。因此用于临床手术的增强现实虚拟模型必须十分准确。以最复杂的脑部手术为例,由于个体差异的存在,每个病人脑部的形状、大小、结构都有所不同[15]。因此用作手术辅助的虚拟人体器官模型必须十分精确,而且要能反映出不同人器官的差异。目前的医学探测手段主要是静态平面探测和立体探测。平面探测主要有X光射线,立体探测主要有CT技术和核磁共振技术。3D医学图像重建技术使用现有医学探测手段得到的图像,将平面的或者分层的检测图像重建为三维器官模型[12]。目前的重建技术主要基于CT检测结果,重建算法利用CT检测得到的大量断层二维图片重构三维器官模型。目前的技术主要有表面阴影遮盖技术、容积漫游技术、曲面重建技术和虚拟内镜技术等[14]。这些技术分别适用于不同形态的器官,在临床应用中均取得了良好效果。

2.5 技术路线图

增强现实在临床手术中的应用横跨计算机科学、计算机视觉、传感器、通信、临床医学、人体工程学等诸多学科,技术涉及面极广。使用增强现实技术辅助临床手术的实现,取决于多学科共同发展的结果。上文中按照不同的技术类别将临床手术中的增强现实技术做了分析,结合相关文献研究热点的基础上[9],我们绘制了用于临床手术的增强现实系统技术路线图,见图(2.1)。从技术路线图中可以看到,未来追踪技术和图像处理将更偏向以深度学习为代表的智能技术,显示器和传感器将更偏向于与人体器官高度关联的技术,如视网膜显示器和人机共生技术。



图2.1:AR辅助手术技术路线图


3 社会调研

我们的社会调研主要从两方面展开。首先,针对广大社会群体,我们设计了有关AR在临床手术应用中的调查问卷;其次,由于AR技术和医疗领域的特殊性,仅有普通群众意见是远远不够的,因此我们还分别采访了相关专业人士,了解了他们对AR技术在临床手术中应用的意见;最后,我们还对同组美国同学进行了采访,了解了他们对AR手术发展的一些意见和建议。

3.1 问卷调查

我们分别就群众对AR技术的熟知程度、经济因素、观念接受度、心理预期和发展意见等方面设置了问卷问题(见附录一)。此次调研采用网络问卷的形式,共回收有效问卷124份,达到了预期效果。

根据年龄分布图(3.1)可知,调研群体主要集中在18-28岁和40-60岁两个群体内,可以分别代表年轻人和中年人的意见。根据图(3.2),答卷者中,拥有大学本科学历及以上者达到了81.45%,可见受访者普遍具有较高的文化水平。



图3.1:受访者年龄分布图



图3.2:受访者学历分布图

由图(3.4)可知,有95.16%的人对AR在医疗领域的应用效果持乐观态度,可见普通群体对AR技术的接受度较高。而由图(3.3)可知,当被问到“假设你需要接受AR/VR辅助的脑部手术,愿意为此支付的价格”时,69.36%的人心理预期价格低于2万,可见普通群体对这项新技术在价格上的承受力并不是很高。



图3.3:假设你需要接受AR/VR辅助的脑部手术,愿意为此支付的价格



图3.4:AR医疗是否能很大程度提升就医体验

由图(3.5)可知,目前大家对AR技术的成熟度信心仍然不足,有60.48%的人认为AR医疗目前最大的障碍仍是技术不成熟。与之相反的是,图(3.6)表明,54.84%的人认为AR技术将在5年内在医疗领域大规模应用,反映出普通群体对目前技术现状仍不甚了解。



图3.5:AR医疗的最大障碍



图3.6:AR医疗大规模应用的预计时间

3.2 专业访谈

为了获取专业指导性意见,我们还分别采访了AR医疗研究者、医疗从业者和AR技术从业者,获取了一些专业指导性意见。

l AR医疗研究者

AR/VR在医疗领域的应用前景广阔。AR/VR技术在医疗领域的应用主要包括辅助手术、辅助教学和辅助训练。目前实现技术突破的关键点在于AR医疗辅助的准确程度,也就是怎么精确地将AR模型和实际的人体结合起来。一旦AR技术本身实现突破,它在医疗领域的应用也将快速跟进。

l 医疗从业者

专业医师认为,AR技术将完全颠覆传统手术过程。它可以让身体内的各种结构呈现地更清晰、立体,那么医生手术也会更精确,与之对比,目前微创手术依赖平面显示,缺少景深信息。当然,相比AR技术的先进性,医师们更关心实际使用中技术与成本的平衡。受访医生表示,AR辅助医疗的费用不能超出医疗机构和患者可承受的范围,阻碍新技术运用到实际的往往是经济原因。同时她也指出,人体结构的复杂性将成为技术突破的极大障碍。她说:“人体是系统性的,而且时刻处于动态变化之中,如何利用现有的医疗数据建立准确的人体模型将是AR/VR医疗付诸实际的关键因素。”

l AR技术从业者

AR技术从业者认为,目前AR技术的最大障碍在于用户体验不佳。笨重的头盔、糟糕的显示、卡顿的交互,都很难让用户真正喜欢上AR产品,这也是目前AR产业停滞不前的原因。如何提升用户体验,使得AR产品真正为用户所习惯并喜爱,将是AR大规模应用的前提。

3.3 美国同学反馈

相比于社会调研中受访者对AR医疗的普遍乐观预计,美国同学对AR医疗大规模应用的预计比较悲观。他们普遍认为,AR医疗要大规模应用至少需要10年以上。

同时,他们也提出了AR医疗的用户心理接受度的问题。根据恐怖谷理论[13],人对AR虚拟对象的好感程度初期会随着仿真度的提高而增加,但到达一定阶段就会进入极度反感的相反状态,之后又会回归正常。随着技术水平的提升,AR虚拟模型的拟真度将不断提升,如何引导用户在心理上舒适地接受和看待虚拟模型也是必须考虑的问题。



图3.7:恐怖谷理论


4 创新设计方案

根据上文中的技术分析和技术预见,我们已经对增强现实应用在临床手术中的具体技术进行了详细分析;同时我们也进行了广泛的社会调研,了解了社会不同群体对这项技术的了解、认识和需求。

社会调研结果表明,人们普遍认为AR在临床手术治疗上的应用是社会发展的必然趋势。95.16%的受访者认为AR技术在医疗领域的应用符合社会发展趋势;同时他们也愿意成为这项技术的使用者,86.29%的受访者表示愿意接受AR/VR辅助的临床手术。可见AR技术应用于临床手术存在市场需求。专业访谈结果和社会调研结果一致显示,目前AR技术还没有在临床手术领域大规模应用的根本原因是目前AR技术还不够成熟。结合技术与社会来考虑,我们应该采取何种措施,加速AR在临床手术中的应用呢?我们从技术本身、企业、国家相关政策三个方面进行了创新方案设计。

4.1 AR技术创新设计方案

技术方面,未来实用的AR手术辅助系统必须解决以下4个问题。

1) 实时性

虚拟图像随使用者位置移动和环境变化实时显示。

2) 精确匹配

虚拟模型要和人体真实生理结构更为吻合,包括结构精细度、清晰度、完整性;同时虚拟模型的实际器官的定位匹配也要更加准确。

3) 深度感知

解决模型显示中的聚焦、分辨率、对比度等问题,同时提高深度感知反馈能力。

4) 便携性

设备小型化,佩戴更为舒适。

4.2 高新企业创新设计方案

相关企业应该采取“高低并行”发展模式,从技术和市场两方面入手。

1) “往高处走”

也就是提升技术水平,让这项技术更快地应用在复杂、艰难的手术操作中,如脑部肿瘤手术,解决医疗难题。

2) “往低处走”

也就是通过一些简单的应用,如在医院提供一些小的AR游戏设备,提高群众对这项技术的认可度,拓宽市场渠道。

4.3 国家政策

国家政策层面,我们从产业、群众生活和医疗体系三个方面提出了具体方案。

1) 支持高新企业发展

《中国制造2025》中明确提出支持AR/VR技术相关企业的发展,在目前中美贸易战的大环境下,必须认识到谁能占据技术高点,谁就能在日后的国际竞争中占据主动。因此国家应该大力支持高新技术企业的发展,给与相应的优惠政策。

2) 医疗保险政策

从社会调研中可以看到,民众对AR辅助手术的价格承受力较低,因此可以考虑将AR技术辅助临床手术纳入医疗保险当中,降低民众经济负担。

3) 健全监管体系

AR手术辅助技术在持续的发展中,肯定会出现一些诸如成熟度不够就贸然应用此类的问题,因此国家要尽早完善相关法律法规,健全医疗监管体系,让AR手术辅助技术能真正做到造福于社会。


结论

本文就AR技术在临床手术中的应用技术,首先对其进行了详细的技术细节分析,对各个分技术领域做出了技术预见;同时进行了广泛的社会调研,分别从普通群体和专业人士两个角度征集对AR技术在临床手术中应用的意见。在技术预见和社会调研的基础上,分别从AR技术、高新企业、国家相关政策三个方面进行了创新方案设计。


参考文献

[1] Sutherland I E. A head-mounted three dimensional display[C]//Seminal graphics. ACM, 1998: 295-302.

[2] Rekimoto J. Transvision: A hand-held augmented reality system for collaborative design[C]//Proceeding of Virtual Systems and Multimedia. 1996, 96: 18-20.

[3] Fuchs H, Livingston M A, Raskar R, et al. Augmented reality visualization for laparoscopic surgery[C]//International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention. Springer, Berlin, Heidelberg, 1998: 934-943.

[4] Navab N, Bani-Kashemi A, Mitschke M. Merging visible and invisible: Two camera-augmented mobile C-arm (CAMC) applications[C]//Augmented Reality, 1999.(IWAR'99) Proceedings. 2nd IEEE and ACM International Workshop on. IEEE, 1999: 134-141.

[5] Leventon M E. A registration, tracking, and visualization system for image-guided surgery[D]. Massachusetts Institute of Technology, 1997.

[6] Azuma R T. A survey of augmented reality[J]. Presence: Teleoperators & Virtual Environments, 1997, 6(4): 355-385.

[7] P. Milgram and F. Kishino. A taxonomy of mixed reality visual displays. IEICE Trans. on Information and Systems

[8] Tomi A B, Rambli D R A. A conceptual design for augmented reality games using motion detection as user interface and interaction[C]//International Visual Informatics Conference. Springer, Berlin, Heidelberg, 2011: 305-315.

[9] Cipresso P, Giglioli I A C, Raya M A, et al. The Past, Present, and Future of Virtual and Augmented Reality Research: A network and cluster analysis of the literature[J]. Frontiers in psychology, 2018, 9.

[10] Van Krevelen D W F, Poelman R. A survey of augmented reality technologies, applications and limitations[J]. International journal of virtual reality, 2010, 9(2): 1.

[11] Harper R, Rodden T, Rogers Y, et al. Being Human: Human-Computer Interaction in the Year 2020 Microsoft Research Ltd[J]. England, ISBN, 2008: 978-0.

[12] McInerney T, Terzopoulos D. Deformable models in medical image analysis: a survey[J]. Medical image analysis, 1996, 1(2): 91-108.

[13] Mori M. The uncanny valley[J]. Energy, 1970, 7(4): 33-35.

[14] Rolland J P, Fuchs H. Optical versus video see-through head-mounted displays in medical visualization[J]. Presence: Teleoperators & Virtual Environments, 2000, 9(3): 287-309.

[15] Dickstein D L, Kabaso D, Rocher A B, et al. Changes in the structural complexity of the aged brain[J]. Aging cell, 2007, 6(3): 275-284.


附录一:社会调研问卷

1. 您是否知道AR/VR技术?

是,否

2. 您是否想象过AR/VR技术用在医疗领域?

是 ,否

3. 如果未来可以通过AR/VR技术透视人体,您是否愿意接受?

是 ,否

4. 您认为AR/VR技术在医疗领域的应用符合社会发展趋势吗?

是,否

5. 您认为AR/VR技术在医疗领域的应用是否符合“智慧城市”的发展理念?

是,否

6. 假设您需要接受AR/VR辅助的脑部手术,您愿意为此支付的金额是多少?

1万以下,1-2万,2-5万,5-10万,10万以上

7. 您认为AR/VR技术能给医疗带来多大程度的改变?

很小改变,一部分领域的改变,彻底改变

8. 您认为AR距离实际应用还有多长时间?

3年以内,3-5年,5-10年,10年以上

9. 您认为AR技术要应用在实际中最大的障碍是什么?

技术不成熟,费用高昂,观念上难以接受,其他

10.您对AR/VR技术未来发展的意见?

相关内容