一场虚实结合的MR手术

文/本刊记者 郭潇雅

一场虚实结合的MR手术

文/本刊记者 郭潇雅

MR技术与现代医学相结合，被认为是医学数据呈现方式的一场颠覆式革命。

混合现实（MR）技术是一种图形学领域的全息（Holographic Visualization）可视化技术，它将计算机绘制的虚拟模型融合到使用者所看到的真实世界景象中。使用者可从计算机描绘的虚拟模型中获得额外的信息，从而对真实环境进行混合。在医学领域，可通过佩戴MR眼镜，在医护人员和患者的眼前全面、自然、立体地呈现出3D模型，并可与他人共享全息视野。

武汉协和医院骨科医院（以下简称“协和骨科”）今年6月份正式引入MR技术，并于6月底完成了世界首例“MR技术引导下的髋部骨折手术”。与此前广东省某医院将MR用于肿瘤外科手术案例相比，协和骨科的手术科技含量更高，类似于美国杜克大学开展的MR视觉叠加技术，实现了医学信息从二维到三维的质变，即把患者的虚拟影像与真实解剖结构相融合叠加，达到实时手术引导的目的，标志着我国在MR手术领域已与国际接轨。

术前充分沟通

协和骨科此次进行MR手术的患者是一位15岁的女孩，入院后诊断为摔伤致左髋部骨折。青少年股骨颈骨折相对少见，其发生率与成人相比仅为0.3%～3.6%，如果处理不当，极易发生骨折不愈合、股骨头缺血性坏死、髖内翻畸形、股骨头骨骺早闭等后遗症。因而，在医院多名专家的商议下，决定为这名女孩开展MR手术。

该院主任医师叶哲伟告诉记者，相比传统骨科手术，利用MR技术进行手术的优势首先体现在术前医患之间、医务人员之间的充分沟通方面。

MR手术前，需要采集患者的CT、MRI等影像学资料数据，输入计算机星图全息影像系统后，工程师通过三维重建软件对患者的影像数据进行重建、多模态融合、全息场景编辑，提供患者1：1复原的3D全息模型。因为采用了世界领先的人工智能的算法，模型构建过程仅需要15分钟左右，非常快捷。创建后的3D模型一键同步至云端及MR眼镜。

叶哲伟表示，在传统的术前医患沟通中，患者和家属是对着CT等枯燥难懂的二维纸面，试图理解医生的讲解。而现在患者戴上MR眼镜，在医生解说下，360度全方位浏览自己骨折部位的3D数字“复制品”，对自己骨折的具体情况、手术方案有了直观的了解，避免了潜在的医患矛盾，使医患配合更加默契，重新定义了医患沟通。

以往髋部骨折是在X射线机透视辅助下，复位骨折加螺钉固定，在手术过程中患者及医生均会“吃”很多射线。现在医务人员通过对全息模型进行缩放、旋转、移动、改变透明度、消隐等操作，同一学科甚至不同学科的医生，对骨折细节信息进行实时共享，充分了解骨折类型及移位情况，在术前对手术方案详细沟通，并制定细致的手术规划，术中在置钉的过程中便能做到心中有数，在提高钉子的精准和安全性的同时，减少术中X射线透视次数。

值得注意的是，患者和医务人员戴的是MR眼镜，并非此前有媒体报道的VR眼镜。叶哲伟介绍说，MR与VR是完全不同的两种技术，MR技术代表这类可视化技术的世界最顶尖水平。MR眼镜是透明眼镜，在正常看到外界环境的基础上会叠加3D全息模型；而在VR技术中所使用的眼镜或头盔是不透明的，佩戴者看到的所有视觉元素，都是计算机提前编辑好的虚拟信息，并没有外界环境的信息。

协和骨科副教授吴星火对记者说，在本次手术中，医院在国内率先将星图全息影像系统用于重建影像模型，该系统是世界上首个MR医学全息3D交互系统，我国拥有完全自主知识产权。该系统不但可以在虚拟环境中引入现实场景信息，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起了一个交互反馈的信息回路，增强了用户体验的真实感，而且由于系统简单易用，加速了年轻医生的成长，通过一两年的手术实践，便能够达到十多年传统专家的手术经验，有利于医院人才梯队的建设。

叶哲伟表示，星图全息影像系统代表了MR技术与临床医学有机融合的世界顶尖水平，目前，全球最高端的美国医学院校也开始引进星图系列产品，用于临床和医学教育。

术中精准高效

在传统骨科手术中，医生信息的获取依赖于X片、CT、磁共振等影像学检查结果，术中在大脑里进行信息的再现还原。虽然目前CT三维重建技术已经可以重构出骨折的三维信息，但骨折和创伤周边血管神经结构关系，往往难以完整精确的再现。手术中完全依赖主刀医生对解剖结构和各种变异的熟知，以及术中临场应变和紧急情况处理的能力。手术时间和精确性因此变得不可控，存在一定的安全隐患。

此次手术中，协和骨科手术团队利用MR技术，将患者的3D数据影像，通过平板电脑进行放大、旋转、移动等操作，最终完整精确地叠加在病患真实体位。主刀医生和助手在进行常规消毒铺巾后，戴上MR眼镜，即刻便拥有了一幅高维度“透视”的手术区域画面。类似于美国科幻大片中的场景，人体骨骼的立体图像“悬浮”在空中，甚至可以用手指对空中的全息模型进行操作。

“MR技术让医生仿佛拥有了一双‘透视眼’，血管、神经、皮肤等组织清晰可见。虚实融合技术保证了创伤最小基础上的病灶结构最大化暴露，然后进行复位骨折块、植入螺钉、牢固骨折端等操作，手术的精确性和安全性均得以提升，提高了手术效率，大幅缩短了手术时间。”吴星火说道。

叶哲伟告诉记者，通过MR技术重构的患者病灶3D模型，是在脱离屏幕状态下，在空间中的任意位置可观看的，这和传统二维平面上的胶片相比，减少了医生术中对于印象和经验的依赖，越复杂越危险的手术，手术时间缩短得越明显，且术后患者康复更快，可以说，MR是一场医学技术和数据呈现方式的革命。

据了解，目前一套MR设备价值200多万元。除了骨科手术外，MR技术还在甲乳外科、神经外科、泌尿外科等领域有所应用。

MR技术与医学结合才刚刚兴起，仅有一年半的历史，各种MR设备和MR系统更迭很快，MR技术也还在逐步完善中。为此，叶哲伟建议，医院管理者不要盲目采购MR设备，开展MR尝试，在医学的不同科室或垂直领域中，怎样结合科室的具体情况去应用这种技术，需要医生自己深度研究现有病例，去探索和挖掘MR技术的应用方案。在MR手术中，利用最合适的影像数据重建3D模型，是MR立体影像清晰度的关键，因此，业内亟待建立一套影像数据的采集标准。

叶哲伟表示，目前MR全息手术导航系统和超声融合导航系统是更大的“医学黑科技”，协和骨科正在着手申购这两个世界领先的MR系统，在保证武汉协和医院MR技术国际一流、国内领先位置的同时，提高医疗质量，造福一方百姓。