埃尔兰根大学医院基于HoloLens 2 + 西门子医疗进行人体器官解剖渲染,助力心脏手术实施

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微软HoloLens 2和西门子医疗cVRT的强强联合

映维网Nweon 2022年11月09日)心脏手术是最困难的手术之一,尤其是涉及到对儿童的时候。随着全息技术的兴起,这种可视化技术提供了患者心脏和周围解剖结构的详细三维视图,并且允许医生自由旋转、缩放、并从所有可能的角度进行感知。

对于埃尔兰根大学医院的儿科心脏病学家穆哈纳德·阿尔卡萨(Muhannad Alkassar)而言,诸如微软HoloLens 2这样的全息设备派上了非常大的用场。具体来说,通过利用西门子医疗的实影渲染仿生成像解决方案cVRT,微软HoloLens 2可以发挥最大的潜能,并直接在医生视场渲染出详细精确的人体器官。

微软HoloLens 2带来的帮助

在一次分娩中,一位新生儿在出生不到一小时后的血液中只有85%的氧饱和度,而这引起了阿尔卡萨的警戒。这位40岁的经验医生回忆道:“在30分钟内,我们做了CT扫描,而这证实了我们对肺静脉畸形的怀疑。

这种紧急手术的成功取决于最佳的手术计划。阿尔卡萨解释道:“当我们看到像这种心脏的超声图像时,我们必须将大脑中的不同层放在一起,并创建相关的三维图像。这对于外科医生来说尤其困难,因为不像我们心脏病专科,这对我们心脏病专科而言是家常便饭。”

每一个心脏缺陷都独一无二。就新生儿而言,富氧血液没有从肺部流入左心腔,而是通过腹部血管流入下腔静脉。所以,外科医生和阿尔卡萨利用微软HoloLens 2和西门子的实影渲染仿生成像解决方案cVRT对血管和心脏进行全彩3D研究。

作为补充,传统VRT(Volume Redering Technique)体三维再现技术基于CT值进行呈现,是医学界CT三维重建显示的主流。但是,这种方案采用单(双)点光源来处理光与人体组织的关系,在图像细节与深度的处理不精细,缺乏真实光线下的阴影效果。

针对这一痛点,西门子医疗在2017年带来了电影级的实影渲染技术的cVRT(Cinemteic Volume Rendering Technique)。这种基于光和物质相互作用的精确物理模拟技术采用多个光源,能够令光与人体组织产生多种交互,从而大大增强了和丰富了深度和形态感知度,令组织解剖层次和血管的三维效果更加清晰和准确。

显然,西门子医疗的cVRT技术可以极大补充微软HoloLens 2的全息渲染效果,并为阿尔卡萨它们提供了一张基于CT扫描的精确心脏全息图。这允许团队从各个角度全方位感知器官,甚至可以看到最微小最精确的细节。阿尔卡萨笑着说:“一旦你尝试了HoloLens技术,你就会无法想象没有它的日子。”

当阿尔卡萨在一年前首次体验HoloLens时,他承认自己是持怀疑态度:“我从未想过图像会有这样高的分辨率。我可以在电脑屏幕看到照片般真实的图像,但在空间三维中以这种质量看到心脏则完全是另一回事。”

另外一点是,你在微软HoloLens 2中能够放大和缩小结构,将其旋转,并从各个可能的角度观察它们。微软的最新技术意味着外科医生可以对新生儿进行安全的检查,类似于新生儿躺在手术台上并且胸部张开,甚至是整个心脏仿佛取了出来一样。

在26名患者的病例中,阿尔卡萨和他的团队比较了使用HoloLens和3D打印模型的手术规划程序和质量。

在医生的主观评估中,HoloLens的表现明显更佳。因为除了心脏,你同时可以看到周围的肌肉、骨骼和血管。这解释了为什么外科医生用HoloLens执行心脏手术时可以花更少的时间,而且更重要的是,HoloLens处理数据只需要几分钟。阿尔卡萨尔在评价3D打印时说到:“我需要等待大约24小时才能打印出来。”

微软HoloLens的全息图令阿尔卡萨和治疗新生儿的外科医生大开眼界:3D图像使得他们能够清楚地看到右心室和肺动脉之间的开口何时被膜封闭:“在看到全息图时我们才发现,原来我们可以将心脏导管插入肺动脉并暂时避免手术。”另外,他们清楚地看到了肺静脉错综复杂的开口,而这是超声图像所看不到的情况。

治疗之外的潜力

微软HoloLens这项技术同时为培训、向亲属和患者介绍情况等用例提供了帮助。所以阿尔卡萨指出:“未来使用这项技术在手术室提供支持肯定是有意义的,但这项技术依然需进一步发展,例如人工智能方面。”

对于一个每天都需要洞察儿童心脏的医生来说,任何事情都有可能发生,所以他需要一切必要的工具。幸运的是,他现在可以借助微软HoloLens来及时地看清新生儿的心脏情况。

阿尔卡萨最后表示,百年前的人们难以想象你今天可以利用HoloLens的全息影像查看人体,“即便是在30、40年前,你都无法想象在显示器看到这种图像。但现在,过去只出现在《星际迷航》中的事情将成为现实。”

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