混合现实技术在椎体成形治疗中的应用

背景:如何提高椎体成形术中穿刺的精准性、减少手术损伤、提高手术效率是目前椎体成形治疗技术探索和改进的焦点之一。目的:探讨混合现实临床设计方案在脊柱骨折经皮椎体成形过程中应用的临床意义。方法:选择2023年6月大连市第二人民医院收治的2例脊柱骨质疏松性腰椎椎体压缩骨折患者,患者术前行腰椎128排CT扫描并获得医学数字成像和通信原始数据,Visual Volume软件构建脊柱压缩性骨折三维网络模型。运用全息影像眼镜将三维网络模型影像精确映射于真实世界,协助术者完成术前模拟、术前病情及治疗方案阐述,以及术中引导穿刺及骨水泥注射。结果与结论:①在混合现实临床设计方案辅助下可实现经皮椎体成形治疗的精准穿刺,术后影像学检查示骨水泥充填良好、无明显渗漏,术后患者症状缓解良好,术后当天即可下地活动;②提示混合现实临床设计方案有助于术者术前进行完善的手术设计、提高与患者及家属的沟通效率;术中协助精准穿刺、缩短手术时间、减少副损伤,是一种新的有效的临床诊疗模式,在脊柱外科微创化、精准化、个性化的治疗中具有发展潜力。

混合现实技术在口腔颌面部肿瘤诊疗中的应用

口腔颌面部肿瘤是口腔颌面外科的常见疾病,以虚拟手术设计、手术导航为代表的数字化外科技术目前已成为口腔颌面部肿瘤外科诊治的主要辅助手段。然而,现有的数字化技术在三维可视化成像、术中手眼配合等方面仍存在提升空间。目前,以混合现实技术为代表的三维可视化技术已经在医学领域迅速发展和应用,通过将三维虚拟图像叠加到真实的手术环境中,可辅助实现医学影像实时立体呈现,已逐步应用于口腔颌面部肿瘤的诊治中。术前可基于影像数据构建肿瘤及其周边重要结构三维模型,在混合现实环境中,进行个性化术前评估和手术方案设计;术中将混合现实技术与手术导航技术相结合,可以在术区真实环境中实时显示三维虚拟模型,克服单纯使用导航技术的手眼协调问题,进一步提高口腔颌面部肿瘤手术的精确性和安全性。混合现实技术与远程互联网医疗技术相结合,还可以提供高质量的教学平台,推动地区口腔颌面外科诊疗水平的发展。混合现实技术的局限性主要在于术区影像遮挡、单纯使用时精度不足、配准时间长等。笔者结合国内外文献报道以及本课题组的临床实践,对混合现实技术在口腔颌面部肿瘤诊疗中的应用进行归纳与总结。

基于混合现实技术的直观教学在骨科临床实践教学中的应用研究

近年来,伴随着5G技术的飞速发展和广泛应用,混合现实技术(mixed reality,MR)逐步试用于多项临床实践教学,特别是在骨科手术操作及临床教学中被更多地应用。由于骨科学科的特殊性、骨骼及其组织解剖的复杂性以及骨科病种的多样性,传统教学模式下学生难以直观全面地掌握知识技能。而越来越多的证据表明,MR技术能够增强教学的互动性及沉浸感,有利于提升学生的学习兴趣,更丰富全面地展开知识点。文章基于MR技术在骨科临床实践教学的应用,对MR技术在实际应用中的优势和局限展开讨论。

混合现实技术在神经外科专业学位研究生临床操作实践能力培养中的应用

目的探讨混合现实技术(mixed reality,MR)在培养神经外科专业学位研究生临床实践能力中的应用效果。方法采用混合现实技术更加高效地将住院医师规范化培训和专业学位研究生这两种培育模式结合起来,提高专业学位研究生的理论知识体系及临床操作实践能力。结果所有应届专业学位研究生均获得毕业证、学位证、执业医师资格证及住院医师规范化培训证书,通过率达到100%;同时其临床实践能力、临床科研能力有效提高率均达80%以上,医学人文素养、医患沟通能力、医德医风均得到明显提升。结论将住院医师规范化培训与专业学位研究生培训相结合,利用混合现实技术可在保证研究生人文素质培养的情况下,提高其临床操作实践能力。

基于混合现实技术的影视思维能力培养策略

当前,混合现实技术为影视思维能力培养开辟了全新的视角,提供了切实可行的实践手段,丰富了学生的认知,推动了学生的影视思维能力的发展。文章从感知、情境、认知维度出发,探究基于混合现实技术的影视思维能力培养策略。在感知维度,教师可以利用混合现实技术,模拟真实的视听效果,增强学生对影视语言、音效和主题的理解与把握,提升学生的审美能力。在情境维度,教师可以利用混合现实技术,模拟情境,鼓励学生互动参与和创新,让学生深入影视作品的情境,激发学生的批判性思维和创造性想象力。在认知维度,教师可以利用混合现实技术,深化学生对视听语言的理解与应用,强化学生的叙事逻辑与创意构思,增强学生的情感共鸣与文化认知。可见,混合现实技术应用于影视思维能力培养,不仅丰富学生的认知过程,而且在提升学生的审美能力、激发学生的批判性思维和创造性想象力、深化学生对视听语言的理解等方面都具有显著优势。因此,混合现实技术在影视教育领域的应用具有广阔的发展前景和重要的实践价值。

混合现实技术在图书馆中的应用探讨

当前,图书馆海量实体馆藏的不断增加使馆舍空间日趋紧张,此外,传统读者服务模式也难以适应读者差异化、多元化的文化需求。随着图书馆建设水平的提升,混合现实技术开始逐渐走进人们视野,该技术将虚拟与现实的交互提升到新的层次,未来或能改善图书馆物理空间不足之处,也能够让读者在导读、阅览以及个性化定制等方面得到更好的体验。因此,探讨混合现实技术在图书馆中的应用,对于今后我国图书馆建设发展有重要的意义。

基于混合现实技术的船舶机舱集中操控试验装置设计与实现

文章提出一种基于混合现实(MR)的船舶机舱设备集中操控试验装置和管控方法,即时收集船舶机舱内数据,针对收集的数据建立数学模型,模拟舱内三维场景,从而对舱内设备实施控制。研究了基于MR的船舶机舱设备集中操控系统设计方案和方法,应用Faster R-CNN目标检测网络深度学习的船舶机舱设备状态指示识别框架与算法。从MR机舱设备集中操控流程、构建机舱三维模型及其优化、集中操控方法及其实操训练等环节的迭代研发,完成了MR机舱设备集中操控功能的测试验证。将混合现实技术应用于轮机设备操作、机舱资源管理等实践实训教学中,增强了船舱空间分析和可视化的交互效果。

混合现实技术在青少年神经源性膀胱患者健康教育中的应用

目的探讨基于混合现实技术的液体管理健康教育在青少年神经源性膀胱患者中的应用效果。方法将80例青少年神经源性膀胱患者随机分为干预组和对照组各40例。对照组使用宣教册进行常规液体管理健康教育,干预组采用混合现实技术进行液体管理健康教育。比较两组液体管理依从性、自我管理水平、出院后2个月内泌尿系感染发生率及患者监护人满意度。结果干预后,干预组液体管理依从性、自我管理得分及患者监护人满意度显著高于对照组(均P<0.05);干预组出院后2个月内泌尿系感染发生率为20.00%,较对照组低(27.50%),但差异无统计学意义(P>0.05)。结论基于混合现实技术的健康教育有助于改善青少年神经源性膀胱患者健康相关行为和提高监护人的满意度,相对减少出院2个月内泌尿系感染。

人工智能混合现实技术在特殊类型复杂性上尿路结石经皮肾镜手术规划中的应用

目的 评价人工智能混合现实技术(AI-MR)在规划特殊类型的复杂性上尿路结石行超声引导下经皮肾镜碎石术(PCNL)中的应用价值。方法 该项目为前瞻性单中心单臂临床研究,纳入2022年8月—2023年5月于清华大学附属北京清华长庚医院收治的行超声引导下PCNL的15例特殊类型复杂性上尿路结石患者,其中男性9例、女性6例,包括盆腔异位肾结石3例、马蹄肾结石5例、脊柱畸形合并肾结石3例、移植肾结石4例。基于患者术前计算机断层扫描尿路造影(CTU)数据进行数字三维重建,并使用AI-MR在真实空间中投射手术相关的三维影像,获得术区的“透视化”信息,从而进行术前设计与规划,内容主要包括目标肾盏、通道数目及辅助措施。并对目标肾盏及通道数的符合度、一期净石率、总手术时间、主皮肾通道建立时间、血红蛋白下降量、手术并发症、术后住院时间等情况进行分析。结果 15例患者均使用AI-MR进行术前规划,顺利完成一期超声引导下PCNL。基于术前规划,我们采用了单一标准通道经皮肾镜碎石术(S-PCNL)以及S-PCNL联合针状肾镜(Needle-perc)或顺/逆行输尿管软镜(FURS)的手术方式,其中4例患者行单通道S-PCNL,3例行多通道S-PCNL,8例行S-PCNL联合Needle-perc或FURS。目标肾盏及通道数术前规划和术中实施的符合率为86.7%,一期净石率80.0%,平均主皮肾通道建立时间(2.3±0.3)min、平均总手术时间(61.5±12.2)min、血红蛋白下降值(9.6±1.2)g/L,平均术后住院时间(4.6±0.5)d。无输血、脏器损伤和尿源性脓毒症等Clavien-Dindo≥Ⅱ级并发症发生。结论 AI-MR可量化分析特殊类型复杂性上尿路结石患者的术前影像数据,实现术区三维透视化效果,利于制定手术方案,优化穿刺路径,有效规避周围脏器损伤风险,达到减少并发症、缩短治疗周期以及提高一期净石率的效果。

基于神经辐射场算法的混合现实三维重建技术

针对目前在混合现实(MR)环境中高效率建立高质量三维(3D)模型的需求,基于神经辐射场算法(NeRF)的三维重建技术,提出了一种基于Laplacian算子的数据集优化算法。首先,围绕某线切割设备录制了一段1 min 51 s的视频,并采取等距提取视频帧的方式,获取了训练数据集;然后,使用Laplacian算子对数据集进行了优化,同时保留了原始数据集作为对比,使用了基于NeRF算法的重建方式与传统的基于COLMAP的稠密点云重建方式,分别对两组数据集进行了三维重建;最后,在重建精度与重建速度方面,对不同重建方式、不同重建数据集的重建结果进行了比较。研究结果表明:COLMAP稠密点云重建耗时是基于NeRF重建耗时的9.98倍,而相较于COLMAP稠密点云重建,使用NeRF重建方式的模型表面缺陷较少;此外,使用Laplacian算子优化的数据集的NeRF重建在峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)指标上分别提升了2.43%、0.72%,有利于提升重建模型的质量。研究结果支持混合现实技术在制造业数字化转型中的应用,可为其提供有益的参考。

混合现实技术在重症医学理论和实践教学中的应用与展望

重症医学是一门对知识、技能以及团队合作和沟通能力要求极高,专门从事危重病症诊疗的学科。然而,重症患者病情复杂且变化快速,常规面授等教学方法存在一定的局限性。虚拟现实(VR)和增强现实(AR)作为新兴的教学方式,能提供一定的模拟教学环境,但无法实现与真实世界的深度交互,教学效果受限。混合现实(MR)是结合了VR和AR特性的一种新技术,能对虚拟世界与真实世界无缝对接,提供一种沉浸式、互动性强的学习体验。目前,MR在医学领域已有初步探索,但在重症医学领域的应用仍处于起步阶段。因此,本文旨在探讨MR的特性和形成,以及在重症医学教学中的应用和潜在价值。

用于混合现实的三维场景生成技术

在混合现实系统中,三维场景作为虚拟空间的关键构成要素,其高效生成方法一直是本领域的研究热点。人工智能辅助内容生成技术的发展,为该问题的解决提供了新的思路。综述性的归纳与总结了近年来三维场景生成的各项技术方法,以及混合现实场景下三维场景生成的现状,并对其发展趋势进行了分析与展望。

混合现实技术辅助颅脑肿瘤外科手术初步探讨

目的探究混合现实(MR)技术辅助颅脑肿瘤外科治疗过程中的价值。方法收集2022年10月—2023年12月昆明医科大学第三附属医院神经外科诊治的颅脑肿瘤患者59例,根据是否采用MR技术辅助手术治疗分为MR技术组和常规手术组,MR技术组入组27例,术前均利用3D slicer将患者肿瘤可视化,结合MR技术术前定位肿瘤位置、设计皮肤切口、完善术前规划等;常规手术组入组32例,根据主刀医师手术经验进行手术治疗。收集两组病例术中出血、手术时长、骨瓣面积、术后住院时间,术后并发症发生率等指标。结果MR技术组骨瓣面积20.92(15.29,28.54)cm^(2)低于常规手术组的33.42(20.24,39.95)cm^(2)(P=0.016)。MR技术组术后住院时间11(8,15)d低于常规手术组的16(13,18.75)d(P=0.000),MR技术组术后并发症的发生率11.1%低于常规手术组的40.6%(P=0.011)。结论MR技术辅助颅脑肿瘤外科治疗可实现肿瘤可视化、辅助定位、制定手术方案、模拟手术等作用,在实现最大安全程度切除肿瘤方面有重要意义。

基于混合现实技术的交互式教学应用研究——以中华毽课程为例

将混合现实(Mixed reality,MR)技术应用于中华毽体育教学实现了教师动作的数字化展示、多角度示范、虚拟互动训练等功能,初步解决了视频透视技术、光学动作捕捉技术、数字人技术等在数字教学系统中的应用问题。MR用户界面和视觉效果被显著地优化,学习者佩戴MR设备,可在虚实融合空间内近距离观察和模仿标准动作,体验踢毽乐趣。MR系统存在的环境光匹配、姿态和触觉问题将进一步解决。MR技术成功应用于中华毽教学将显著提高教学效果,也适合于其他类传统体育项目的普及和推广。

混合现实技术在侧脑室穿刺外引流术中的应用

目的探讨混合现实技术引导侧脑室外引流术(EVD)的可行性和临床价值。方法2022年1月至2023年6月前瞻性连续收集需要行EVD的50例(脑出血23例,脑积水27例)为观察组,以2020年6月至2021年12月行传统EVD治疗的50例(脑出血26例,脑积水24例)为对照组。观察组术前将头颅CT、MRI的DICOM数据导入3DSlicer软件制定手术计划,然后将各模型文件利用浏览器导入头戴式混合现实全息影像设备,根据手术路径的全息投影引导操作。对照组术前根据CT影像制定手术计划,术中依据体表标志进行盲穿。结果观察组50例均顺利完成手术。观察组引流管尖端与目标靶点的距离[(4.43±1.37)mm]较对照组[(10.41±3.42)mm]明显缩小(P<0.001)。观察组穿刺精确性Kakarl分级1级47例(94.00%),2级3例(6.00%);对照组Ka-karl分级1级39例(78.00%),2级9例(18.00%),3级2例(4.00%);观察组穿刺精确性Kakarl分级明显优于对照组(P=0.048)。观察组一次穿刺成功率(98.00%)与对照组(88.00%)无统计学差异(P=0.117)。结论混合现实技术可用于引导EVD,可以提高置管的精确性。

混合现实技术导航个体化治疗复杂囊型肝包虫病一例

复杂囊型肝包虫病的外科治疗具有挑战性,对于压迫重要脉管主干的病灶进行强行剥除可能引起术中难以控制的出血。本文报道西藏自治区个体化治疗多发病灶复杂囊型肝包虫病一例,并首次采取术中混合现实(mixed reality,MR)导航技术辅助手术操作。

混合现实技术在医学智慧教室中的应用

混合现实(mixed reality, MR)技术将虚拟现实和增强现实结合,为高校医学教育提供更真实的学习环境和更加直观的教学体验。学生可以模拟真实的医学场景并进行实践操作,从而提高医学教育的质量和效果。本文将探讨基于MR智慧教室应用及其优势、面临的挑战和应用前景。总之,MR技术在医学智慧教室中应用前景广阔,有待不断的探索、创新以满足医学教育中的需求。

基于数字孪生与混合现实技术的机电设备辅助维修方法研究

为提高机电设备辅助维修的质量和效率,本文利用数字孪生与混合现实技术相结合的机电维修方法,设计了一套基于数字孪生与混合现实技术的机电设备辅助维修系统。本文概括了系统的总框架设计,对其硬件部分设计进行了详细介绍,并从维修环境感知、故障识别与匹配等方面详细阐述了系统的软件设计,最后对其进行了试验验证。试验结果表明,该系统具有较高的准确性和稳定性,可为未来的智能制造和维护提供有力支持。

胸腹主动脉混合现实技术在Stanford A型主动脉夹层中的应用

目的:探究胸腹主动脉混合现实技术和计算机断层血管造影(computed tomography angiography,CTA)技术在Stanford A型主动脉夹层诊治中的临床应用价值。方法:回顾性收集行胸腹主动脉混合现实和CTA检查的患者80例,将患者分为A组(胸腹主动脉混合现实组)和B组(胸腹主动脉CTA组)。A组将生成的CTA数据导入至可视化三维(three-dimensional,3D)建模软件进行3D建模,并完成混合现实结果发布;B组则进行胸腹主动脉3D-CT重建技术。采用独立样本t检验对两组患者一般资料进行分析。两组计数资料采用χ^(2)检验;等级资料采用Wilcoxon检验。Kruskal-Wallis检验用于比较连续变量。评价者的主观一致性评价采用Kappa检验。对两组的围手术期指标和临床应用价值进行比较。结果:两组在年龄、体质量、身高、性别、体质量指数、高血压、心血管疾病、脑血管疾病、糖尿病和DeBakey分型指标上差异均无统计学意义(均P>0.05)。A组在手术时间、体外循环辅助时间、主动脉阻断时间、选择性脑灌注时间和术中血浆输注指标上较B组分别减少约15%、24%、20%、22%和20%。A组在手术方案制定、术中实时导航、远程会诊和医患沟通四方面的临床应用价值进行主观评分均高于B组(均P<0.05)。结论:胸腹主动脉混合现实技术在急性Stanford A型手术治疗上,较传统胸腹主动脉CTA可更有效地改善围手术期指标,同时在手术方案制定、术中实时导航、远程会诊和医患沟通上更具优势。

混合现实技术在颅颌面外科中的应用与发展

混合现实技术(Mixed Reality, MR)在颅颌面外科手术中的应用越来越广泛,尤其是使临床医生能够在术前和术后的不同阶段,即影像资料获取和诊断、虚拟手术计划、术中实时导航和治疗疗效评估过程中,获得有效的方法和更好的治疗结果。本篇综述对近年来MR技术在临床实践中的应用进行报道,有助于研究人员和临床医生考虑在颅颌面外科手术中使用MR技术,以提高手术质量和获得满意的治疗结果。