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徐涛，上海长征医院神经外科主治医师，美国纽约康奈尔医学中心/长老会医院神经外科访问学者。 说到最近最火的游戏，那当然非Pokemon Go莫属了，这个由日本任天堂公司领衔发售的游戏，在2016年7月6日正式上线，一天后便风靡全球，发布三天，游戏服务器崩了3次，各大城市大街小巷、公园、景区一时间遍布“训练师”，其场景堪比节日盛典。在纽约，我周围的朋友几乎全部痴迷于这个游戏，每天绕路上下班的人比比皆是。
相比于游戏本身，这款游戏中所采用的核心技术——增强现实（Augmented Reality，AR）引起了我更多的关注兴趣。这一技术和年初很火的虚拟现实技术VR有些相似之处，也有不少区别。AR强调将生成的虚拟信息叠加在真实世界里，而VR则更加强调重建一个沉浸式的虚拟世界，因此多需要借助外界技术设备如头盔、眼镜等。
与VR相比，我认为AR可能更快在外科领域创出一片天地，为“精准神经外科”的实现提供技术支持。精准神经外科的理念提出已有数年，主要是针对颅脑的复杂3D解剖为切入点，利用各种影像重建引导的方式，尽可能地在术前了解病变周围的局部解剖，术中提供实时导航与监测，确保准确、微创的实施手术，切除病变，其核心技术基础，就是“三维重建”。
传统影像和扫描以二维的方式反映解剖学结构，但医生努力要解决的其实是一个3D问题。在临床工作中，教授们常说的一句话是：“要在自己的脑子里形成三维解剖的概念”，但这句话知易行难，对于三维解剖的认识，往往就是一个外科医生多年经验的积累，需要反复磨练。
近年来，随着影像科学的进展和三维重建技术的进步，已经能够根据术前影像，较为精准地重建出3D模型，更加方便神经外科医生进行三维的结构辨认。在神经外科，已经有如下应用：动脉瘤三维重建，微血管减压术前重建，矢状窦旁引流静脉重建，颅底肿瘤三维重建等，结合3D打印技术，可以在术前较为详尽的了解术区情况，做好手术方案。这些三维重建大多数利用互联网的免费软件即可完成，如3D-slice, OsiriX等，原理并不复杂，很容易上手。 （图1）术前三维重建示例。左：颅颈交界区肿瘤术前3D打印模型展示肿瘤与椎动脉的关系。中：矢状窦旁引流静脉术前三维重建。右：术中验证引流静脉数量及走形与术前重建完全一致。 国外一些公司和科研机构在这一基础上，利用VR技术，开发出了更进一步的术前计划系统。如新加坡国立脑神经医学院的神经外科部门，已经应用了Dextroscope虚拟现实手术系统。所有相关影像，如磁共振影像、CT扫描、静脉及血管造影等输入Dextroscope系统后，形成一个计算机产生的三维界面。这个系统可以使医生有机会探讨及考虑各种模拟方法以决定最佳手术方案，为病人“量身打造”手术方案。 美国FDA也批准了ImmersiveTouch、 EchoPixel True3D Viewer、Surgical theater等一些基于VR的术前计划／训练系统应用于临床。虽然目前这些技术仍在起步阶段，借助于VR头盔／眼镜所能够获得的视觉效果仍略显粗糙，但它们对于临床医生的意义——在术前尽可能真实的模拟术中遇到的情况——是十分重大的。在今年美国AANS年会上，这些公司的展台也是人流涌动，体验者甚众。但是VR技术的劣势也是显而易见的，它提供沉浸式体验，虽然对术前计划很有帮助，但应用于实际手术中，价值却不大。 （图2） 神经外科医生体验VR设备（摄于2016年AANS年会） AR技术所带来的用户感受可以称为“融入感”，即将虚拟内容实时的叠加到现实画面中，完美融合，形成独特的体验，这是医学领域应用的绝佳场景。Google公司早年推出的Google glass就是基于AR技术的尝试。试想，如果在一个神经外科脑深部肿瘤切除的手术中，主刀医生所佩戴的眼镜能够实时的将术前重建的影像叠加在真实的术野里，精确的导航指向在脑表面无法看见的深部病变，那样的手术将变得更加精确与微创。我相信这会是未来AR技术在医疗领域的一个重要发展方向，这或许也就是Google、microsoft和Magic Leap这些大神级公司都将主要精力放在AR领域的原因。 这真是一个科技爆炸的时代。未来的AR技术将在多大程度上改变医疗领域特别是神经外科？我们拭目以待。 （文中图片来自上海长征医院神经外科严勇博士与韩凯伟博士，特此致谢） |
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