3月8日，增强现实（AR）手术导航领域的领先企业Augmedics宣布，其xvision Spine System®推出经FDA批准的新功能和适应症。在此次产品更新之前，公司已达成3000病例使用里程碑，标志着xvision自商业推出以来获得了最广泛的应用，并为未来平台开发奠定了技术基础。

xvision Spine System（XVS）系统是一种增强现实手术导航系统，包括一个透明的近眼显示头戴式视图器，并具有传统导航系统的所有元素。它可实时准确地确定手术工具的位置，并将其叠加在患者的计算机断层扫描数据上。

借助XVS系统，外科医生可以看到皮肤和组织下手术工具的实时位置和轨迹，并在患者体内导航，从而使手术变得更加轻松、快捷和安全。XVS使用获得专利的透视光学器件，以手术精度和出色的深度感知实时将3D图像以及轴向和矢状平面投影到外科医生的视网膜上。

XVS系统的新功能包括人工智能(AI)图像增强功能和新型可定制视图，进一步扩展了xvision 的高级可视化和定制功能。

此外，已获批FDA的新的颈椎和髂骶适应症与现有的胸椎、腰椎和骶椎适应症相结合，将xvision的应用范围扩大到几乎整个脊柱，让外科医生能够在后颈椎和骨盆入路中也能够得益于xvision导航的优势。

1、VR、AR和MR在医疗领域的应用

虚拟现实VR（Virtual Reality）、增强现实AR（Augmented Reality）、混合现实MR（Mixed Reality）等技术在医学成像、外科手术、临床治疗、远程医疗、医学/健康教育等方面彰显价值，并进一步推动精准医疗。让医生能够更形象、直观地了解患者情况，并快速发现问题，得以更好地确定治疗解决方案。

近年来主打“VR/AR/MR+医疗”业务的企业如雨后春笋般崛起，融资活动频繁。据青亭网不完全统计，2020年度全球有13家企业获得融资用于VR/AR+医疗服务项目的研发（AR 3家、VR 10家）。在2021年7月，全球又有3起VR/AR+医疗领域融资并购。据Markets & Markets分析，到2022年，全球医疗情景模拟软件和装备的全部市场份额将从2017年的12亿美元上升至25亿美元。

AR在医疗行业的应用也在不断增长。它对医生和患者都有帮助，患者可以通过AR了解他们的疾病，医生可以通过AR进行高精度、复杂的手术。微软的HoloLen眼镜，可以查看人体结构；飞利浦公司的AR应用被用于监测患者的生命体征；IIIusion的3D增强现实装备，这为医生们提供了非常大的帮助。

现如今，AR尽管仍在发展初期，但由于AR与医学相容性很高，已经可以在医疗领域的诊断、整形和教育方面提供强有力的帮助。计算机辅助AR技术在外科手术中目前可以被用作显示器和模型，包括手术直播和记录、解剖评估以及远程指导。除此之外，AR医疗教育系统能够提供给学生最逼真的观察对象。通过教学模型的三维构建，学生可以在现实中观察到真实的立体模型，近距离地接触及学习，对多种解剖标本进行模拟还原。

2、手术导航系统技术原理

手术导航是将病人手术前或手术中的影像资料与病人解剖结构准确对应，在手术中跟踪器械并将其位置在病人影像上以虚拟探针的形式实时更新显示的一种技术。手术导航使医生对器械的位置一目了然，让手术更快速、更精确、更安全。经过多年的发展，手术导航已成为神经外科治疗的标准，在其他领域也逐渐普及。目前在美国手术导航市场上，每年执行的手术达到578,375例，到2025年预计将增长到718,224例。在美国，手术导航最常用在神经外科手术，约占病例总数的43.3％；在欧洲，最常见的是全膝关节置换术（TKA）。

增强现实手术导航系统包括三个核心：虚拟图像或环境建模、虚拟环境和现实空间配准和将虚拟环境和真实环境结合起来的显示技术。

虚拟图像或环境建模

AR系统利用CT或MRI断层成像中解剖结构之间的颜色或纹理区别以及血管造影，在计算机中完成表面下目标的3D重建。非真实渲染或反转现实技术可以改善可视化和深度感知。

虚拟环境和现实空间配准

配准可以通过多种手段完成，基于帧技术的三维笛卡尔坐标系统（Cartesian system）可以确定成像设备的位置和姿态。

将虚拟环境和真实环境结合起来的显示技术

显示技术广义上可以分为头戴式显示（HMD）、增强型外部显视器、增强型光学系统、增强型窗口显示和图像投影。运用HMD既可以将虚拟环境覆盖于用户视野下的真实世界（光学透视），又可以覆盖到真实环境的视频源中（视频透视）。增强显示器是简单的独立屏幕将虚拟内容显示在源于真实世界的视频上。光学增强显示是指直接增强手术显微镜或双筒观察镜的目镜。窗口增强显示是将一块半透明的屏幕直接放置在手术部位上方，允许在现实物体上方屏幕直接显示虚拟对象。虚拟环境可以用投影机直接投射到患者身上。

3、AR手术导航系统的未来

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。从下面的增强现实(AR)辅助手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。

同时增强现实辅助手术的发展也存在挑战和阻碍，如针对某些显示技术，将3D虚拟对象显示成真实世界的图像时存在挑战；虚拟环境和真实环境的时间同步是所有AR系统的另一个挑战，特别是快速透视变化；在手术的过程中，在有些情况下，图像复合需要专业的计算机团队来执行；增强现实手术导航系统与相关设备和解决方案之间的兼容性、互操作性有待优化提高；数据隐私问题等。

结语

医学手术导航是增强现实技术的重要应用之一。在图像引导手术时代，增强现实（AR）技术代表了将引导系统融合到手术工作流程中的下一个前沿。随着显示技术和交互技术的快速发展，在现代外科手术室中，增强现实（AR）的作用将会越来越大。

文章来源： 大健康派，思宇医械观察，骨未来