本期嘉賓
葉哲偉
骨科專家，國家級創(chuàng)新平臺培育計劃首席科學(xué)家，國家骨科與運動康復(fù)臨床醫(yī)學(xué)研究中心臨床研究項目首席科學(xué)家，華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院智能醫(yī)學(xué)研究室主任。在國內(nèi)率先定義并踐行智能醫(yī)學(xué)概念，帶領(lǐng)團隊完成世界上第一臺混合現(xiàn)實技術(shù)支持下的髖部骨折微創(chuàng)手術(shù)，主編我國第一部《智能醫(yī)學(xué)》國家教材，擔(dān)任“十四五”普通高等教育規(guī)劃教材——智能醫(yī)學(xué)系列教材總主編，主編混合現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的第一部專著《醫(yī)學(xué)混合現(xiàn)實》。
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健康報：提到數(shù)字技術(shù)，大家常聽到虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）、混合現(xiàn)實（MR），它們之間有什么區(qū)別？以往人們常認(rèn)為這些技術(shù)的應(yīng)用場景是游戲，您能否舉例說明一下，它們在醫(yī)學(xué)場景中如何發(fā)揮作用？
葉哲偉：這些技術(shù)都是架設(shè)在現(xiàn)實世界和數(shù)字世界之間的橋梁。
虛擬現(xiàn)實（VR）就是在電腦屏幕上或者頭戴式顯示屏上，由計算機模擬出一個虛擬環(huán)境，從而讓人有身臨其境之感。
增強現(xiàn)實（AR）和VR類似，也需要使用配備屏幕、配備傳感器的設(shè)備。和VR不同的是，AR的工作方式是在現(xiàn)實世界中疊加數(shù)字世界、虛擬內(nèi)容。這些內(nèi)容可以是簡單的數(shù)字或文字通知，也可以是復(fù)雜的虛擬圖像。我們常見的實景導(dǎo)航、視頻中面部疊加眼鏡或頭盔的場景，就是AR技術(shù)的應(yīng)用場景。
混合現(xiàn)實（MR）讓數(shù)字圖像影像技術(shù)實現(xiàn)了從量變到質(zhì)變的突破，不再依賴屏幕，就能在三維空間對數(shù)字世界進行立體呈現(xiàn)。該技術(shù)的出現(xiàn)給醫(yī)學(xué)創(chuàng)新帶來無限可能。例如，把MR技術(shù)應(yīng)用到骨科領(lǐng)域，醫(yī)生在手術(shù)中就可以在不關(guān)閉常規(guī)視野的情況下打開一個數(shù)字化視野，我們能看到隱藏在軟組織中的三維立體人體結(jié)構(gòu)，可以細(xì)致觀察到骨骼及其附近的血管、神經(jīng)分布等，能對其進行實時放大、縮小、旋轉(zhuǎn)。這樣一來，手術(shù)醫(yī)生如同擁有了透視眼，操作時可以避免損傷血管、神經(jīng)，手術(shù)變得更加精準(zhǔn)、安全。我們應(yīng)用這項技術(shù)，成功實施了全球首例MR引導(dǎo)下的髖部骨折手術(shù)。
MR的三維立體重建影像都是基于計算機體層成像（CT）、磁共振影像生成的，有做CT、磁共振需求的科室都可以應(yīng)用該技術(shù)進行影像“升維”，在三維空間立體地觀察三維醫(yī)學(xué)影像。
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健康報：對于臨床醫(yī)生來說，手術(shù)很多時候是分秒必爭的；對于患者來說，費用也是要重點考慮的。應(yīng)用MR技術(shù)時，重建三維影像的速度怎么樣？費用會很高嗎？
葉哲偉：速度方面不用擔(dān)心。現(xiàn)在已經(jīng)有非常成熟的三維重建軟件，4～5分鐘就可以對傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像進行個體化三維重建。而且，應(yīng)用該技術(shù)時，患者不需要做額外的檢查，已有的CT、磁共振數(shù)據(jù)就足夠了。至于MR的呈現(xiàn)設(shè)備，目前費用從幾萬元到幾十萬元不等。相信隨著技術(shù)的迭代升級，成本會快速下降。
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健康報：這么有未來感的黑科技，可以搭載其他新技術(shù)嗎？我們注意到，近年來，您還帶領(lǐng)團隊完成了全球首例5G環(huán)境下MR云平臺遠(yuǎn)程會診手術(shù)，其突破創(chuàng)新主要體現(xiàn)在哪些方面？
葉哲偉：2019年7月，湖北省恩施土家族苗族自治州咸豐縣一位76歲的老太太胸椎骨折，需盡快救治，但要轉(zhuǎn)到武漢的大醫(yī)院，路程太遠(yuǎn)，耗時過長。我們通過5G網(wǎng)絡(luò)實時傳送的高清視頻畫面，利用MR云平臺技術(shù)，對咸豐縣人民醫(yī)院的骨科醫(yī)生進行遠(yuǎn)程指導(dǎo)，為老人實施遠(yuǎn)程會診手術(shù)。術(shù)中，遠(yuǎn)在武漢的醫(yī)生可以看到600公里外患者病灶部位的全息投影成像。我們用標(biāo)記筆遠(yuǎn)程下達手術(shù)指令，指導(dǎo)現(xiàn)場手術(shù)的醫(yī)生在兩個小時內(nèi)順利完成復(fù)雜胸椎骨折手術(shù)。
這次遠(yuǎn)程會診手術(shù)不但要用到MR、云平臺技術(shù)，5G技術(shù)的加載也至關(guān)重要。以往應(yīng)用的4G技術(shù)有高時延、低帶寬的局限，當(dāng)遠(yuǎn)程會診手術(shù)進行多場景、高維度交互的復(fù)雜操作時，會因秒級的延時帶來較大的風(fēng)險。應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后，這些問題就迎刃而解了。5G通信具有高帶寬、超低時延的特點，傳輸速率因此大大提升?？斓绞裁闯潭饶兀颗e個例子，當(dāng)我們的手碰到一個針尖，會迅速地縮回來，這個時間平均是200毫秒，也就是0.2秒。而5G的時延是1毫秒，比人類的反應(yīng)速度快200倍，人類不借助儀器是感受不到這種時延的。這意味著，遠(yuǎn)程操作的時延幾乎可以忽略不計，精準(zhǔn)度、安全性得到了極大保障。
通信技術(shù)越往后迭代越快，應(yīng)用場景越多，疊加人工智能、數(shù)字孿生、機器人等一系列前沿技術(shù)，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域拓展的全新場景會越來越多。
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健康報：您提到了未來的發(fā)展。在可預(yù)見的未來，MR技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用會有哪些？
葉哲偉：很多。首先，一定會為醫(yī)生診療帶來更多福祉。以骨科為例，醫(yī)生在做微創(chuàng)手術(shù)時需要在狹小的空間中操作，常常要依賴透視設(shè)備如X線進行對比、確認(rèn)。這時，醫(yī)患都會暴露在射線內(nèi)?；颊咦鲆淮问中g(shù)，射線劑量在安全范圍內(nèi)；但醫(yī)生一天要做很多臺手術(shù)，職業(yè)生涯里要做很多年手術(shù)，放射劑量肯定是超標(biāo)的。應(yīng)用MR技術(shù)，可大大減少手術(shù)過程對X線檢查的依賴。未來，隨著該技術(shù)的普及和發(fā)展，醫(yī)生職業(yè)傷害會越來越少，甚至可能實現(xiàn)術(shù)中零透視、零傷害。
其次，隨著MR技術(shù)的發(fā)展，有可能實現(xiàn)對人體手術(shù)部位進行一比一的數(shù)字孿生并精準(zhǔn)定位，應(yīng)用于外科可以實現(xiàn)手術(shù)的精準(zhǔn)導(dǎo)航。
我國醫(yī)療資源分布不均，偏遠(yuǎn)地區(qū)、農(nóng)村的老百姓如何享受到大醫(yī)院的優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源？從一名醫(yī)學(xué)生成長到專家，培養(yǎng)周期非常漫長，需要積累大量的臨床經(jīng)驗，如何彌補經(jīng)驗欠缺期的不足？隨著人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，加載MR技術(shù)，可能實現(xiàn)對基層醫(yī)生的AI輔助診療、高維度高精度的遠(yuǎn)程教學(xué)和會診指導(dǎo)，這對于偏遠(yuǎn)地區(qū)患者、基層醫(yī)生來說將是巨大的福音。將MR技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育、培訓(xùn)，可以虛實融合，大幅提升醫(yī)學(xué)教學(xué)的質(zhì)量和效率，降低醫(yī)學(xué)生的試錯成本，并顯著增加醫(yī)學(xué)生對疾病的認(rèn)知。
另外，將MR技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)患溝通，也能收到事半功倍的效果。很多時候，醫(yī)患溝通不順暢，主要原因是雙方醫(yī)學(xué)知識背景不對稱，對同樣一個事物的描述，醫(yī)生的解釋與患者的理解之間時常存在偏差。應(yīng)用MR技術(shù)，在三維空間進行三維立體的醫(yī)學(xué)溝通，更接近真實世界本來的樣子，診療方案更加一目了然，溝通更加便捷，溝通效率顯著提高，患者對醫(yī)生的信任度、診療的依從性會顯著增強。
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健康報：如果MR以及相關(guān)技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育、臨床實踐中廣泛應(yīng)用，臨床醫(yī)生會不會依賴這樣的高科技？一旦發(fā)生自然災(zāi)害、重大公共衛(wèi)生事件等，如果條件不具備、沒了這些技術(shù)的幫助，醫(yī)生會不會能力退化、不會做手術(shù)了？
葉哲偉：目前，醫(yī)學(xué)教育大量使用的還是二維醫(yī)學(xué)影像，醫(yī)學(xué)生接觸的主流信息載體也是二維的。通過三維醫(yī)學(xué)影像進行學(xué)習(xí)，認(rèn)知復(fù)雜人體和疾病的三維立體結(jié)構(gòu)，本質(zhì)上相對于二維醫(yī)學(xué)影像是一種“升維”?！吧S”后，即使面對二維影像，也更容易在腦中構(gòu)建出真實的三維結(jié)構(gòu)，相對于基于二維醫(yī)學(xué)影像的認(rèn)知，可以形成“降維打擊”。
人類對健康始終高度關(guān)注，前沿科技正在以前所未有的方式和速度進入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。通過智能醫(yī)學(xué)，這個世界的前沿科技和醫(yī)學(xué)之間開始建立起系統(tǒng)性關(guān)聯(lián)，孕育出一種全新的科學(xué)范式。未來已來！
文：健康報記者 崔芳 王瀟雨
原標(biāo)題：《醫(yī)學(xué)＋混合現(xiàn)實：不只是影像“升維”》
