文/本刊記者 郭瀟雅

一場虛實結(jié)合的MR手術

文/本刊記者 郭瀟雅

MR技術與現(xiàn)代醫(yī)學相結(jié)合，被認為是醫(yī)學數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式的一場顛覆式革命。

混合現(xiàn)實（MR）技術是一種圖形學領域的全息（Holographic Visualization）可視化技術，它將計算機繪制的虛擬模型融合到使用者所看到的真實世界景象中。使用者可從計算機描繪的虛擬模型中獲得額外的信息，從而對真實環(huán)境進行混合。在醫(yī)學領域，可通過佩戴MR眼鏡，在醫(yī)護人員和患者的眼前全面、自然、立體地呈現(xiàn)出3D模型，并可與他人共享全息視野。

武漢協(xié)和醫(yī)院骨科醫(yī)院（以下簡稱“協(xié)和骨科”）今年6月份正式引入MR技術，并于6月底完成了世界首例“MR技術引導下的髖部骨折手術”。與此前廣東省某醫(yī)院將MR用于腫瘤外科手術案例相比，協(xié)和骨科的手術科技含量更高，類似于美國杜克大學開展的MR視覺疊加技術，實現(xiàn)了醫(yī)學信息從二維到三維的質(zhì)變，即把患者的虛擬影像與真實解剖結(jié)構(gòu)相融合疊加，達到實時手術引導的目的，標志著我國在MR手術領域已與國際接軌。

術前充分溝通

協(xié)和骨科此次進行MR手術的患者是一位15歲的女孩，入院后診斷為摔傷致左髖部骨折。青少年股骨頸骨折相對少見，其發(fā)生率與成人相比僅為0.3%～3.6%，如果處理不當，極易發(fā)生骨折不愈合、股骨頭缺血性壞死、髖內(nèi)翻畸形、股骨頭骨骺早閉等后遺癥。因而，在醫(yī)院多名專家的商議下，決定為這名女孩開展MR手術。

該院主任醫(yī)師葉哲偉告訴記者，相比傳統(tǒng)骨科手術，利用MR技術進行手術的優(yōu)勢首先體現(xiàn)在術前醫(yī)患之間、醫(yī)務人員之間的充分溝通方面。

MR手術前，需要采集患者的CT、MRI等影像學資料數(shù)據(jù)，輸入計算機星圖全息影像系統(tǒng)后，工程師通過三維重建軟件對患者的影像數(shù)據(jù)進行重建、多模態(tài)融合、全息場景編輯，提供患者1：1復原的3D全息模型。因為采用了世界領先的人工智能的算法，模型構(gòu)建過程僅需要15分鐘左右，非?？旖?。創(chuàng)建后的3D模型一鍵同步至云端及MR眼鏡。

葉哲偉表示，在傳統(tǒng)的術前醫(yī)患溝通中，患者和家屬是對著CT等枯燥難懂的二維紙面，試圖理解醫(yī)生的講解。而現(xiàn)在患者戴上MR眼鏡，在醫(yī)生解說下，360度全方位瀏覽自己骨折部位的3D數(shù)字“復制品”，對自己骨折的具體情況、手術方案有了直觀的了解，避免了潛在的醫(yī)患矛盾，使醫(yī)患配合更加默契，重新定義了醫(yī)患溝通。

以往髖部骨折是在X射線機透視輔助下，復位骨折加螺釘固定，在手術過程中患者及醫(yī)生均會“吃”很多射線?，F(xiàn)在醫(yī)務人員通過對全息模型進行縮放、旋轉(zhuǎn)、移動、改變透明度、消隱等操作，同一學科甚至不同學科的醫(yī)生，對骨折細節(jié)信息進行實時共享，充分了解骨折類型及移位情況，在術前對手術方案詳細溝通，并制定細致的手術規(guī)劃，術中在置釘?shù)倪^程中便能做到心中有數(shù)，在提高釘子的精準和安全性的同時，減少術中X射線透視次數(shù)。

值得注意的是，患者和醫(yī)務人員戴的是MR眼鏡，并非此前有媒體報道的VR眼鏡。葉哲偉介紹說，MR與VR是完全不同的兩種技術，MR技術代表這類可視化技術的世界最頂尖水平。MR眼鏡是透明眼鏡，在正常看到外界環(huán)境的基礎上會疊加3D全息模型；而在VR技術中所使用的眼鏡或頭盔是不透明的，佩戴者看到的所有視覺元素，都是計算機提前編輯好的虛擬信息，并沒有外界環(huán)境的信息。

協(xié)和骨科副教授吳星火對記者說，在本次手術中，醫(yī)院在國內(nèi)率先將星圖全息影像系統(tǒng)用于重建影像模型，該系統(tǒng)是世界上首個MR醫(yī)學全息3D交互系統(tǒng)，我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。該系統(tǒng)不但可以在虛擬環(huán)境中引入現(xiàn)實場景信息，在虛擬世界、現(xiàn)實世界和用戶之間搭起了一個交互反饋的信息回路，增強了用戶體驗的真實感，而且由于系統(tǒng)簡單易用，加速了年輕醫(yī)生的成長，通過一兩年的手術實踐，便能夠達到十多年傳統(tǒng)專家的手術經(jīng)驗，有利于醫(yī)院人才梯隊的建設。

葉哲偉表示，星圖全息影像系統(tǒng)代表了MR技術與臨床醫(yī)學有機融合的世界頂尖水平，目前，全球最高端的美國醫(yī)學院校也開始引進星圖系列產(chǎn)品，用于臨床和醫(yī)學教育。

術中精準高效

在傳統(tǒng)骨科手術中，醫(yī)生信息的獲取依賴于X片、CT、磁共振等影像學檢查結(jié)果，術中在大腦里進行信息的再現(xiàn)還原。雖然目前CT三維重建技術已經(jīng)可以重構(gòu)出骨折的三維信息，但骨折和創(chuàng)傷周邊血管神經(jīng)結(jié)構(gòu)關系，往往難以完整精確的再現(xiàn)。手術中完全依賴主刀醫(yī)生對解剖結(jié)構(gòu)和各種變異的熟知，以及術中臨場應變和緊急情況處理的能力。手術時間和精確性因此變得不可控，存在一定的安全隱患。

此次手術中，協(xié)和骨科手術團隊利用MR技術，將患者的3D數(shù)據(jù)影像，通過平板電腦進行放大、旋轉(zhuǎn)、移動等操作，最終完整精確地疊加在病患真實體位。主刀醫(yī)生和助手在進行常規(guī)消毒鋪巾后，戴上MR眼鏡，即刻便擁有了一幅高維度“透視”的手術區(qū)域畫面。類似于美國科幻大片中的場景，人體骨骼的立體圖像“懸浮”在空中，甚至可以用手指對空中的全息模型進行操作。

“MR技術讓醫(yī)生仿佛擁有了一雙‘透視眼’，血管、神經(jīng)、皮膚等組織清晰可見。虛實融合技術保證了創(chuàng)傷最小基礎上的病灶結(jié)構(gòu)最大化暴露，然后進行復位骨折塊、植入螺釘、牢固骨折端等操作，手術的精確性和安全性均得以提升，提高了手術效率，大幅縮短了手術時間?！眳切腔鹫f道。

葉哲偉告訴記者，通過MR技術重構(gòu)的患者病灶3D模型，是在脫離屏幕狀態(tài)下，在空間中的任意位置可觀看的，這和傳統(tǒng)二維平面上的膠片相比，減少了醫(yī)生術中對于印象和經(jīng)驗的依賴，越復雜越危險的手術，手術時間縮短得越明顯，且術后患者康復更快，可以說，MR是一場醫(yī)學技術和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式的革命。

據(jù)了解，目前一套MR設備價值200多萬元。除了骨科手術外，MR技術還在甲乳外科、神經(jīng)外科、泌尿外科等領域有所應用。

MR技術與醫(yī)學結(jié)合才剛剛興起，僅有一年半的歷史，各種MR設備和MR系統(tǒng)更迭很快，MR技術也還在逐步完善中。為此，葉哲偉建議，醫(yī)院管理者不要盲目采購MR設備，開展MR嘗試，在醫(yī)學的不同科室或垂直領域中，怎樣結(jié)合科室的具體情況去應用這種技術，需要醫(yī)生自己深度研究現(xiàn)有病例，去探索和挖掘MR技術的應用方案。在MR手術中，利用最合適的影像數(shù)據(jù)重建3D模型，是MR立體影像清晰度的關鍵，因此，業(yè)內(nèi)亟待建立一套影像數(shù)據(jù)的采集標準。

葉哲偉表示，目前MR全息手術導航系統(tǒng)和超聲融合導航系統(tǒng)是更大的“醫(yī)學黑科技”，協(xié)和骨科正在著手申購這兩個世界領先的MR系統(tǒng)，在保證武漢協(xié)和醫(yī)院MR技術國際一流、國內(nèi)領先位置的同時，提高醫(yī)療質(zhì)量，造福一方百姓。