最近这几十年间，医疗行业取得了巨大的进步，其中就包括影像诊断学的新进展，比如超声造影、乳房X线照相术、计算机化断层显象(CT)，磁共振成象(MRI)等等。这些技术不仅得益于其他领域的技术进步，同样也推动了微型摄像头、微处理器，以及实时数据串流等技术的进步，这些都革新了医生们在手术过程中使用影像的方式。
现在，基本上每个手术之前，都会使用上面一种或几种医学影像。即使是在急诊室，医生们也在使用超声波或CT来帮助引导治疗过程。无论是大型手术还是小型手术，这些影像现都可以在手术过程中实时呈现。
虽然医学影像技术已经取得了极大的进步，但直到现在，影像内容的显示方式基本上与上世纪50年代没有什么区别。无论是影像还是数据，都会呈现在一个2D的平面屏幕上，这就迫使医护人员必须把目光从患者身上移开，甚至从医生们正在进行手术的手上移开。更重要的是，这些影像并不是从观看者的视角来呈现的，而是取决于显示用的设备。在手术过程中，医生们必须使用自己的技能和想象力来理解这些数据，并且通过自己的想象，把这些影像投射在患者身上。此外，不同的视觉数据还会分别显示，所以医生们还不得不分配额外的注意力，把不同的影像和数据内容进行整合，比如将血管造影和CT的影像整合到某个患者的患处，而要掌握这种技能，需要数年时间的训练。
增强现实(AR)，是一种可以把数字信息叠加到真实世界中的技术，在我们看来，这种技术有改变医学影像领域的潜力。根据我们在马里兰州混合现实中心(Maryland Blended Reality Center)的Augmentarium项目所做的研究，在我们预期的应用场景中，一个医生使用AR头显，比如微软的HoloLens，能够看到数字图像和其他数据直接叠加在他的视野中，在这样的场景中，头显可能会显示患者的浮动的超声心动图，以及有关患者动脉瘤的极为重要的数据，所有这些都直接呈现在手术区域内。医生无需看病人以外的区域中那些不同的显示设备。
AR能够同时呈现图像数据和患者的其他重要信息，这种潜力能够拯救生命，并且减少医疗事故。这对于那些在手术室以外进行的治疗过程尤为重要。手术室或许是医院中最安全的地方了，在这里，患者周围会有4到8名专职的医护人员。由于每个人都在手术前看过了医学影像内容，手术过程通常都是被妥善计划好的。麻醉师会监控患者的生理机能，并且负责疼痛管理和救命的药物。外科护士需要确保所有必要的设备立刻可用，而医生则需要完全沉浸到手术任务中。
但是，手术室中的时间是极为昂贵的，并且手术室也是严格按照选定的病例来预定的。这些选定的手术是所有医院收益的基本来源之一，所以确保手术室被完全占用并且正常运转是非常重要的。那些小型的，或者突发的手术很难安排到手术室。结果就导致，很多这些手术都是在手术室外面进行的，比如在特护病房或者急诊区。而正是这些没有在手术室接受手术的患者，会冒最大的风险。这时，我们就能看到AR给医疗领域带来的最大的好处。
与在手术室中进行的手术不同，在外面进行的手术得到的来自医护人员的支持会比较少，通常只有一个医生和一个护士，他们同时还有着其他的责任。通常患者的生命体征都不稳定，如果是在深夜，进行手术的医生可能刚刚接受培训不久，他可能同时要担负麻醉师和医生的角色。这个房间也不是专为手术而设计的，尤其是没有那些复杂的呈现影像的设备，更别提那些混乱的对患者生命体征进行监控的设备了。在跟踪患者的多种影像和数据信息的过程中，很容易错过极为重要的线索。而这时，只需一个AR显示功能，将所有的影像和患者的数据进行整合，并且让医生能够把注意力集中在患者身上，很明显能够提升手术的质量和安全性，并且减少与手术过程相关的并发症，进而节约成本。
除了因为更安全的手术过程而带来的成本的降低之外，还可能会因为减少对多余的屏幕的需求量而降低成本。目前，超声波、内窥镜和支气管镜检等设备都需要医院购买整套系统，每套系统都有其各自的显示屏。这些系统每套都可能会花费数十万甚至上百万美元。并不是因为不同的影像功能需要特殊的显示器，而是目前的经济模式所限，这些整套售卖的系统都包含互不兼容的显示器。电子病历有自己的显示屏，血流动力学监控器和呼吸机也有各自的屏幕，并且其数据也无法进行融合。而AR能够提供一个共享的屏幕，能够逐渐减少对患者每项数据进行监控所需的特定的显示器的需求，同时提供一个来自多个来源的生命体征数据能够实时整合的显示器。
要实现这些功能，目前的AR技术还需要进化，而医生们也需要了解这一概念。医生在佩戴这些硬件时，需要舒适且安全。在有些场景中，这些影像还需要尽量不透明，而其他的可能需要更加透明才可以。如果投射的影像是要用来进行手术过程指导的，还需要以极高的准确度来呈现。虽然还有各种各样的技术挑战，但我们相信，没有一个挑战是不能克服的。
在马里兰州混合现实中心，我们致力于研究将AR作为一个主要工具，来帮助医疗行业从业人员拯救生命，同时降低医疗成本。来自斯坦福大学、杜克大学和约翰·霍普金斯大学的团队正在研究融合和投射视觉数据，同时研发适合医疗行业使用的AR显示设备。
这会需要有才华的计算机科学家和有远见的医生们共同努力，让增强现实在医疗领域成为现实。我们对未来充满激情，到那时，我们在医疗领域使用AR技术，会像现在使用听诊器那样普遍。
最初发布于2018年3月21日
原文链接：https://hbr.org/2018/03/how-augmented-reality-will-make-surgery-safer