基于HoloLens的增强现实技术在穿支皮瓣手术中的应用研究*

王浴屺，王殊轶，陈俊，于德旺，杜云霄

(上海理工大学 医疗器械与食品学院，上海 200093)

1 引 言

随着计算机辅助外科手术技术的发展，手术导航系统被广泛地应用于神经外科、脊柱外科、耳鼻喉科等临床中[1]。手术导航系统利用光学仪器对手术器械进行跟踪定位，在屏幕上显示病灶区的矢状位、冠状位和横断位结构，医生在手术导航的引导下，按照正确的方式调整手术器械的位置，进而更加快速、安全、准确地完成手术。AR技术具有虚实结合、实时交互和三维注册的特点[2]，可将术前拍摄的患者三维数据以注册的方式叠加到病灶区，更加直观地观察病灶的组织结构，避免医生不停切换视野所造成的手眼协同问题[3～5]，且在术中帮助医生感知手术部位的深度信息[6]，降低手术难度，减少医疗事故的发生。

已有学者将AR技术应用于手术导航系统中，Ntourakis等[7]研究了AR辅助结直肠癌肝转移的定位与切除手术，术前通过CT扫描获取虚拟三维影像数据，通过视频混合器，根据自然解剖点手动地将虚拟影像注册到现实场景中，且将该AR手术导航用于4例临床中，成功切除肿瘤；Okamoto等[8]将AR手术导航系统应用于胰腺手术中，将器官、血管的自然解剖点作为注册基准点，通过红外系统跟踪基准点的位置，实现虚拟模型的实时注册，误差为 5 mm。Drouin等[9]提出一种基于交互的配准校正方法用于改善AR导航系统在神经外科的应用，使用迭代最近点算法对血管进行虚实注册，并可实时跟踪手术器械的位置，鲁棒性较高；……