新技術(shù)促進醫(yī)學(xué)發(fā)展 可穿戴設(shè)備和3D打印機各顯神通

 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、增強現(xiàn)實(AR)、3D打印機……。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構(gòu)。該小組還在全球率先實施了與手術(shù)同時進行的、在同一手術(shù)室內(nèi)用患者的臟器立體模型進行手術(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增強現(xiàn)實與生物質(zhì)地3D打印技術(shù)來進行直觀手術(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現(xiàn)實感

相當于(1)的是可以進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擔，“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“增強全息圖(augmented holography)”來輔助手術(shù)。研究小組將增強全息圖與名為“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)”