由於AR/VR技術(shù)可以突破時(shí)空與地域性限制，且隨著技術(shù)的進(jìn)步和設(shè)備的低成本化，相信未來(lái)在醫(yī)療救治支援和教育的導(dǎo)入應(yīng)用，將會(huì)越來(lái)越容易。在即將到來(lái)的5G時(shí)代，更可以達(dá)到毫無(wú)延遲地進(jìn)行大量的資訊傳輸，讓XR + 5G 的平臺(tái)在醫(yī)療的領(lǐng)域有著更廣大的應(yīng)用性。
由於5G、雲(yún)端計(jì)算和人工智慧（AI）的技術(shù)逐漸成熟，在醫(yī)療領(lǐng)域也持續(xù)將這方面的技術(shù)導(dǎo)入到遠(yuǎn)端醫(yī)療或教學(xué)。5G已於2020年春季在日本投入商業(yè)使用。儘管一般的消費(fèi)者還沒(méi)有感受到5G帶來(lái)的好處，但隨著越來(lái)越多的智慧手機(jī)與該系統(tǒng)相容，5G正逐漸成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧?/span>
5G通訊提供高速、高容量、低延遲和多終端連接，在導(dǎo)入一般消費(fèi)性應(yīng)用之前，已經(jīng)在公共基礎(chǔ)建設(shè)上進(jìn)行各種各樣應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，包括自動(dòng)駕駛、物聯(lián)網(wǎng)等，但其中人們對(duì)於在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用期望值相當(dāng)高。由於先進(jìn)影像與通訊技術(shù)不斷的開(kāi)發(fā)，因此醫(yī)療領(lǐng)域也非常期待可在不久的將來(lái)能應(yīng)用於遠(yuǎn)端治療和教學(xué)上。
電信業(yè)者正積極跨入XR + 5G +醫(yī)療
很多人在聽(tīng)到XR（VR/AR/MR…）時(shí)可，大多都只會(huì)聯(lián)想到娛樂(lè)，但近年來(lái)各種商業(yè)應(yīng)用一直在擴(kuò)大。例如，醫(yī)療領(lǐng)域已經(jīng)是VR應(yīng)用的先進(jìn)領(lǐng)域之一，而各種驗(yàn)證計(jì)畫(huà)在這兩年也持續(xù)提出來(lái)，尤其日本各大電信業(yè)者無(wú)不全力投入這方面的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證。
針對(duì)遠(yuǎn)端手術(shù)的應(yīng)用，NTT DoCoMo正積極展開(kāi)一系列的XR + 5G + 醫(yī)療驗(yàn)證計(jì)畫(huà)。在2021年4月，NTT DoCoMo與神戶大學(xué)、Medicaid、神戶市政府合作，利用5G來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)端手術(shù)機(jī)器人的驗(yàn)證。
在這次遠(yuǎn)端手術(shù)的驗(yàn)證中，採(cǎi)用了日本Medicaroid所開(kāi)發(fā)的日本第一個(gè)手術(shù)支援機(jī)器人「hinotori手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)（hinotori Surgical Robot System）」。這套系統(tǒng)已經(jīng)被神戶大學(xué)醫(yī)院的國(guó)際癌癥中心（ICCRC）成功地和MeDIP進(jìn)行日本第一次遠(yuǎn)端模擬手術(shù)。這也是世界上第一個(gè)成功驗(yàn)證計(jì)畫(huà)。展示的視訊影片中，近乎即時(shí)的遠(yuǎn)端手術(shù)支援，沒(méi)有出現(xiàn)任何延遲，這證明了可以透過(guò)5G和機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)端醫(yī)療支援。
而這樣的遠(yuǎn)端醫(yī)療支援，更可利用來(lái)幫助缺乏經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師，即使處在偏遠(yuǎn)地區(qū)，也能夠獲得資深醫(yī)師的指導(dǎo)。進(jìn)一步的，未來(lái)還將可被用在培訓(xùn)，以及遠(yuǎn)距協(xié)助年輕醫(yī)師進(jìn)行外科手術(shù)。
另外，NTT DoCoMo還與東京女子醫(yī)科大學(xué)合作進(jìn)行「行動(dòng)SCOT」。 這個(gè)概念是在卡車的內(nèi)部，安裝了由東京女子醫(yī)科大學(xué)、DENSO和其他公司開(kāi)發(fā)的網(wǎng)路化治療系統(tǒng)，透過(guò)5G通訊網(wǎng)路，將已經(jīng)高度物聯(lián)網(wǎng)化的行動(dòng)SCOT，和醫(yī)院的策略辦公桌連接，使醫(yī)生之間能夠即時(shí)交換資訊，並支援遠(yuǎn)端手術(shù)，來(lái)達(dá)到「可行走的智慧手術(shù)室」目標(biāo)。此計(jì)畫(huà)從2019年開(kāi)始進(jìn)行驗(yàn)證，經(jīng)過(guò)2年的時(shí)間，成功的多次傳輸外科醫(yī)師的手部和4K內(nèi)視鏡的高解析影像。
NTT DoCoMo也在2020年9月與Holoeyes公司展開(kāi)策略合作。整合Holoeyes的?Holoeyes MD?與DoCoMo的XR（VR、AR、MR總稱）元件?Magic Leap 1」，向醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供遠(yuǎn)距的影像傳輸服務(wù)（圖1）。
| 圖1 : 整合Holoeyes MD與Magic Leap 1的應(yīng)用。（source：PRTime） |
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利用5G和XR技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)端手術(shù)的實(shí)驗(yàn)
2021年7月，軟銀、Holoeyes和Dental Prediction共同合作，驗(yàn)證透過(guò)5G和XR來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)端手術(shù)的可靠性和實(shí)用性。這項(xiàng)計(jì)畫(huà)是利用5G、XR技術(shù)和3D列印，對(duì)於一名年輕牙醫(yī)提供診斷和治療指導(dǎo)，並透過(guò)VR/AR影像技術(shù)來(lái)進(jìn)行手術(shù)。
目前多數(shù)年輕牙醫(yī)的醫(yī)療經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)，大多都是診所的資深醫(yī)師利用臨床診治機(jī)會(huì)進(jìn)行傳授；但問(wèn)題是大部分知識(shí)和技能的獲得，幾乎都是取決於現(xiàn)場(chǎng)資深醫(yī)師的指導(dǎo)方式（圖2）。
| 圖2 : 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中使用的3D影像和3D列印模型與現(xiàn)場(chǎng)（source：神戶市政府） |
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這次的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)是針對(duì)牙齒缺失（因蛀牙或牙周病而拔除）時(shí)，進(jìn)行的植牙手術(shù)。具體來(lái)說(shuō)，東京現(xiàn)場(chǎng)（軟銀總部）指導(dǎo)醫(yī)生和大阪現(xiàn)場(chǎng)（5G X LAB OSAKA）的年輕牙醫(yī)，所使用的都是使用Holoeyes的VR設(shè)備「Holoeyes XR」，以及遠(yuǎn)端線上共享會(huì)議服務(wù)「Holoeyes VS」。Holoeyes XR是Holoeyes為各種設(shè)備提供的醫(yī)療影像顯示服務(wù)開(kāi)發(fā)的技術(shù)，而Holoeyes VS則是提供遠(yuǎn)端線上共享會(huì)議服務(wù)。在網(wǎng)路方面是利用軟銀的5G網(wǎng)路來(lái)進(jìn)行VR和AR影像的傳送和接收，以及提供醫(yī)療指導(dǎo)和手術(shù)支援。
基於這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，Holoeyes的目標(biāo)是，在未來(lái)建立一個(gè)遠(yuǎn)端手術(shù)支援解決方案，對(duì)牙科診所提供商業(yè)服務(wù)。整個(gè)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)分為2大部分，首先，指導(dǎo)醫(yī)師利用病人的頜骨3D列印模型進(jìn)行教學(xué)，同時(shí)在AR空間中操作3D模型，而年輕的牙醫(yī)將在觀看AR影像的同時(shí)，可以透過(guò)在模型上鑽孔來(lái)體驗(yàn)和練習(xí)一系列的植牙手術(shù)。最後，年輕的牙醫(yī)將會(huì)在大阪市的一家牙科診所為真正的病人進(jìn)行手術(shù)，而指導(dǎo)醫(yī)師則是透過(guò)東京的AR影像為他提供支援。
利用虛擬空間技術(shù) 建構(gòu)藥物的分子結(jié)構(gòu)和器官3D影像
針對(duì)虛擬空間技術(shù)應(yīng)用，大日本住友製藥和KDDI進(jìn)行深入合作，針對(duì)藥物的分子結(jié)構(gòu)和器官，利用虛擬空間技術(shù)，進(jìn)行3D影像的建立，只要透過(guò)智慧眼鏡「NrealLight」，就可以讓醫(yī)療相關(guān)人員更輕鬆地體驗(yàn)器官、細(xì)胞和藥物分子結(jié)構(gòu)的3D影像。
這是日本企業(yè)首次將此一技術(shù)全面應(yīng)用於醫(yī)療。初期預(yù)計(jì)這項(xiàng)技術(shù)將應(yīng)用於線上簡(jiǎn)報(bào)和講座，並於2020財(cái)政年度期間作為MR和醫(yī)療人員之間的一種新的溝通方法。
為此，大日本住友製藥成立市場(chǎng)戰(zhàn)略推進(jìn)室，推動(dòng)數(shù)位技術(shù)作為MR和醫(yī)療專業(yè)人士之間的通訊與資訊傳遞。目前大日本住友製藥透過(guò)「iMRs（遠(yuǎn)端專用MRs）」進(jìn)行的預(yù)約式交流平臺(tái)，以及最新開(kāi)發(fā)的「vMR"（虛擬MR）」技術(shù)，提供視訊內(nèi)容。
大日本住友製藥和KDDI將強(qiáng)化兩個(gè)領(lǐng)域的合作，包括：為充分應(yīng)用智慧型眼鏡所能呈現(xiàn)的視覺(jué)能力，將大量建立3D視訊內(nèi)容，以及為線上資訊會(huì)議和講座，將利用與各種VR設(shè)備建立一個(gè)虛擬交流空間。這個(gè)交流空間的內(nèi)容和主題，不受參與者的位置或地理限制，可以非常便利地參與和觀看，藥物的詳細(xì)資訊，以及器官、細(xì)胞和藥物分子結(jié)構(gòu)的3D影像。
倫敦醫(yī)生使用微軟的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)護(hù)目鏡減少COVID-19暴露
根據(jù)BBC新聞報(bào)導(dǎo)，在疫情爆發(fā)期間，英國(guó)已有100多名國(guó)家衛(wèi)生系統(tǒng)的工作人員死亡，而且還有更多的人受到感染正在醫(yī)治當(dāng)中。許多學(xué)者專家都表示，對(duì)於醫(yī)護(hù)人員來(lái)說(shuō)，目前並沒(méi)有足夠的個(gè)人防護(hù)設(shè)備，因?yàn)橹辽龠€要在COVID-19的環(huán)境中生活一年，可能會(huì)更久。因此期望能夠有一個(gè)安全的解決方案，來(lái)讓醫(yī)護(hù)人員安心的進(jìn)行診治的工作。
倫敦的醫(yī)院正在測(cè)試微軟的HoloLens技術(shù)，期望能以降低醫(yī)生接觸冠狀病毒（COVID-19）患者的數(shù)量，該計(jì)畫(huà)如果能成功，可能會(huì)在整個(gè)國(guó)家衛(wèi)生服務(wù)中推廣。戴著具有擴(kuò)充實(shí)境能力智慧型眼鏡的醫(yī)師，可以利用微軟的Teams視訊會(huì)議軟體，將病人檢查的影像和音訊播放給房間外的同事。利用這樣的技術(shù)平臺(tái)，可以最大限度地降低醫(yī)護(hù)人員暴露在高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境的次數(shù)，也減少了所需的防護(hù)設(shè)備數(shù)量，根據(jù)微軟提供的資料，這些設(shè)備使醫(yī)療人員接觸疾病的時(shí)間減少了83%（圖3）。
| 圖3 : 利用HoloLens成功使醫(yī)療人員接觸疾病的時(shí)間減少了83%。 （source：微軟） |
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另一方面，也能讓患者利用遠(yuǎn)端視訊在無(wú)壓力下，輕鬆得和醫(yī)師交談，以及聽(tīng)取檢查的結(jié)果。冠狀病毒的大流行，推動(dòng)了各醫(yī)療機(jī)構(gòu)大量採(cǎi)用這樣的技術(shù)平臺(tái)，這些平臺(tái)允許病人和醫(yī)師在毫無(wú)疾病傳播的風(fēng)險(xiǎn)下完成診療。
然而迄今推動(dòng)HoloLens在醫(yī)療中的應(yīng)用，並不是非常順利，因?yàn)樵S多醫(yī)生都反映個(gè)人防護(hù)設(shè)備經(jīng)常擋住感測(cè)器，因此產(chǎn)品似乎還需要進(jìn)行一些修改。此外，這個(gè)產(chǎn)品平臺(tái)還必須符合資料管理規(guī)則，將設(shè)備連接到國(guó)家衛(wèi)生系統(tǒng)的網(wǎng)路。目前，HoloLens的訂價(jià)是3000英鎊，也可以利用智慧手機(jī)進(jìn)行多人視訊會(huì)議，並且同步存取醫(yī)療記錄和X光片。
在醫(yī)療的各種應(yīng)用紛紛展開(kāi)
醫(yī)學(xué)教育
VISIBLE BODY 的「人體解剖圖譜」是一款 AR 應(yīng)用平臺(tái)，可以3D方式查看男性和女性解剖模型。只要利用手指就可以在解剖模型上旋轉(zhuǎn)、放大和縮小，並從各個(gè)角度和比例下，觀察人體解剖結(jié)構(gòu)。同時(shí)還可以再現(xiàn)肌肉和骨骼運(yùn)動(dòng)的影片，更深入地了解人體結(jié)構(gòu)。
由Jolly Good、日本醫(yī)科大學(xué)醫(yī)院、京都化學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的「急救救生VR」是一款可在VR中體驗(yàn)急救醫(yī)療。在與時(shí)間賽跑的過(guò)程中，急診室的人和物的移動(dòng)，與正常手術(shù)室的移動(dòng)有很大的不同。通過(guò)在真實(shí)VR中以重複模擬緊張感，獲得更多的急救經(jīng)驗(yàn)和熟悉度。
美國(guó)斯坦福大學(xué)開(kāi)發(fā)的「The Stanford Virtual Heart」，讓學(xué)生利用VR學(xué)習(xí)和瞭解患有先天性心臟病的心臟。戴上VR頭盔後，透過(guò)控制器旋轉(zhuǎn)VR空間中描繪的心臟，觀察心臟內(nèi)部，以準(zhǔn)確識(shí)別心臟的結(jié)構(gòu)、血流和異常區(qū)域（如室間隔缺陷和瓣膜疾病）。更可以在手術(shù)前，用來(lái)向病人的家人解釋手術(shù)，幫助他們更清楚地瞭解疾病和手術(shù)內(nèi)容（圖4）。
| 圖4 : The Stanford Virtual Heart可以利用VR技術(shù)學(xué)習(xí)和瞭解患有先天性心臟病的心臟。（source：stanfordchildrens.org） |
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應(yīng)用在復(fù)健
日本mediVR的「mediVR Kagra」是一種利用VR技術(shù)的復(fù)健醫(yī)療設(shè)備。它定量評(píng)估了步態(tài)障礙患者的姿勢(shì)平衡和認(rèn)知能力，主要是患者坐在椅子上，在進(jìn)行伸手動(dòng)作時(shí)，在可以透過(guò)VR技術(shù)建立的三維空間中伸手尋找座標(biāo)。而所獲得的定量資料將被用於復(fù)健訓(xùn)練內(nèi)容，因?yàn)閺?fù)健訓(xùn)練內(nèi)容往往取決於個(gè)別治療師的能力，並在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候進(jìn)行指導(dǎo)（圖5）。
| 圖5 : mediVR Kagra可以透過(guò)VR技術(shù)建立三維空間座標(biāo)。（source：mediVR） |
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遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用
「STAR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)程指導(dǎo)系統(tǒng)）」是美國(guó)為了軍事目的，利用AR技術(shù)所開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)端醫(yī)療系統(tǒng)。透過(guò)STAR系統(tǒng)，可以讓當(dāng)?shù)氐耐饪漆t(yī)生將視野分享給遠(yuǎn)端的醫(yī)療專家，再透過(guò)AR指導(dǎo)外科醫(yī)生在病人身上的切口位置，以便能順利地進(jìn)行手術(shù)。
位於英國(guó)的Proximie也有類似的系統(tǒng)產(chǎn)品。最初開(kāi)發(fā)的目的是利用音訊、視訊和AR技術(shù)，為醫(yī)療資源有限地區(qū)或高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)的外科醫(yī)生，提供遠(yuǎn)端教育和支援，目前該技術(shù)已經(jīng)能夠進(jìn)行即時(shí)手術(shù)，不僅在英國(guó)，在其他歐洲國(guó)家、美國(guó)的醫(yī)院也已經(jīng)被廣泛採(cǎi)用（圖6）。
| 圖6 : 目前Proximie已能夠應(yīng)用在進(jìn)行即時(shí)手術(shù)。（source：Proximie） |
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在世界各地都存在著醫(yī)師集中在大城市，醫(yī)療院所分佈不均，甚至農(nóng)村地區(qū)的醫(yī)師嚴(yán)重短缺的問(wèn)題。所以，可以突破時(shí)空與地域性限制的AR/VR技術(shù)，相信在醫(yī)療救治支援和教育的應(yīng)用，未來(lái)將會(huì)變得越來(lái)越重要。
另一方面，隨著技術(shù)的進(jìn)步和設(shè)備的低成本化，AR/VR技術(shù)也越來(lái)越容易被導(dǎo)入應(yīng)用，在即將到來(lái)的5G時(shí)代，更可以達(dá)到毫無(wú)延遲地進(jìn)行大量的資訊傳輸，而讓XR + 5G 的平臺(tái)在醫(yī)療的領(lǐng)域有著更廣大的應(yīng)用性。
**刊頭圖 （source：Training Industry）
