文 | 小C君 · 编译 | 山海观
来源 ：VentureBeat
CINNO Research 产业资讯，MediView XR已筹集到了450万美元，这笔资金将用于开发一种医用增强现实设备。借助这种设备，MediView XR可以为外科医生提供和X射线成像效果类似的3D视觉。依据之前的经验，外科医生可以借助微软的 HoloLens或其他AR眼镜设备，将医用器械插入患者体内，然后借助动画视频准确地跟踪手术器械所在皮下位置。这种AR外科手术导航平台工具，可以帮助外科医生以视频游戏的方式清除癌瘤。事实证明，医疗保健是非常有前途的领域之一，在该领域中，新的AR和VR技术将极大促进现有医疗技术的革新。“我们正在做的事情是，为外科医生提供一种前所未有的导航工具，他们借助于此可以精确找到病变位置，”MediView的首席执行官John Black在接受VentureBeat采访时表示，“这就像使用一种具有AR功能的GPS导航在人体内寻找病灶位置。你可能已经在世界各地都看到了一些关于AR技术的应用介绍。不过，我们是使用它进行真正意义上手术导航的仅有的几家公司之一。” 医生正在使用AR眼镜和MediView软件平台进行手术操作 这项新技术来自克利夫兰诊所的勒纳研究所，现已进入第二轮临床手术评估。该系统利用微软的HoloLens（他们正在开发HoloLens 2版本）直接观察患者并透过患者的皮肤以3D形式观看肿瘤形态。借助这种系统，外科医生甚至可以围绕肿瘤位置边走动边查看。该系统还支持手术操作，外科医生在手术时再不需要将手或者工具从患者身上目标区域移开。这项技术的种子资金来自Inside View，它是一家位于俄亥俄州的风险投资组织。其他投资者还包括Plug and Play风险投资公司和俄亥俄州西北科技基金。这笔资金将用于进一步开发该系统，并获得食品药品监督管理局（FDA）的批准。该公司预计，他们的这个项目会在2021年获得批准。MediView在第一批试验中已经在五名肝肿瘤患者身上使用了该系统，另外还在2019年8月开始了一项新的针对9位患者的试验。克利夫兰诊所的介入放射科医生查尔斯·马丁三世（Charles Martin III）是世界上第一个使用该系统的人。由于非常熟悉传统医学成像的种种弊端和设备使用期间伴随的辐射危害，马丁非常愿意尝试使用这种新型系统。 “由于我们能够使用患者本人的解剖结构来制作这些图像，这些图像的质量非常好。”马丁在接受采访时说，“随着处理器速度的不断提高，新版设备的图像分辨率也得到了提升。这些渲染的图像还具有颜色代码，当我们制作全息图时，它可以帮助区分所有内容。令人高兴的是，有了这种系统，我们手术时再不需要开很大的伤口区。实际上，多数情况可能只需要进行微创治疗即可，因为所有病灶的位置等信息都显示在你面前了。”马丁说，使用微软HoloLens的“ XR”全息可视化功能可以让他的工作变得更容易，因为他现在可以在手术过程中从三个维度查看肿瘤，要知道传统基于荧光成像的技术则只能显示2D图像信息。Black说：“作为首席执行官，当我看到这项技术时，我很震惊。我们医疗保健领域的其他同事同样也对此技术感到兴奋。”借助AR技术，外科医生可以参考依据患者自身解剖模型制成的3D图像来确定手术操作，图片来源：MediView
将一架微软 HoloLens放在首席外科医生脸上带来的实时融合全息可视化就像一种导弹制导系统。这种系统可以为外科医生规划出找到患者肿瘤位置的数字路径，同时这种系统也改善了患者体验并加深了他们对手术过程的了解。在手术过程中，就像在漫画书或《星际迷航》中，戴着HoloLens的外科医生可以直接看病人，并在皮肤下看到病人所有的内部解剖结构。CT或MRI扫描可用于构建患者解剖结构的3D地图（类似于Google Maps可以让你看到自己的位置），外科医生基于这种地图的导航可以在患者体内找到所需的位置。找到目标位置后，外科医生可以进一步查看患者器官，血管，骨头和其他结构的位置。外科医生还可以看到器官内的癌性病变，并且还可以隐藏和展示解剖结构的部分区域。当外科医生在患者周围移动时，一切都保持在正确的解剖位置。当外科医生拿起手术器械时，他们会看到从工具末端发出的光线。当外科医生将手术器械拿向患者时，他们可以看到光线会延伸到患者体内，以及光线将如何与解剖结构的每个部分相交。当外科医生到达目标位置时，系统还会提示他们有关是否正确放置的信息。 “我们很爱这些外科医生，但在进行手术时，他们的头、身体和手臂都必须远离病人的病灶位置。”Black说，“他们可以查看平板显示器上显示的2D图像，但是问题实际上是三维的。这是一种非常巧妙的方式，几乎是外科手术的游戏化，这是我们从未见过的。”MediView系统在手术过程中提供实时反馈，图片来源：MediView借助MediView实时融合全息可视化（RTFHV）系统的使用，外科医生和患者还将获得另一种好处，那就是显著降低辐射风险。这是因为MediView的扩展现实XR医学成像系统不再要求外科医生在治疗癌症时使用过多的X射线。Black说，这项技术能够极大地减少临床医生和患者的放射线暴露剂量，当然它也并不能完全消除治疗过程中对某些放射线成像的需求。即使使用MediView的系统，术前诊断和规划还是要依靠辐射成像技术，但在实际操作过程中，使用次数还是得到了大大的减少。超声波成像技术使用声波对人体进行成像，它不像X射线成像那样会使用有害辐射。MediView的系统利用超声成像技术对成像对准和工具放置进行术中验证，以进一步减少辐射。不像X射线成像技术，MediView系统融合了特定的两组数据并在手术室里使用最先进的3D全息显示器呈现，这两组数据分别是来自超声波设备（具有CT或MRI扫描功能）的传感器读数和来自外科医生用于切除肿瘤的定位数据。“我们遇到的难题之一只是视觉化的一部分，”克利夫兰诊所的医疗设备主管兼勒纳研究所所长Karl West在接受采访时说，“医师面临的巨大挑战是使用二维荧光检查将复杂的三维设备放置到复杂的三维解剖结构中。荧光检查使用电离辐射进行成像，因此房间中的每个人都暴露在电离辐射下。”MediView系统也可以加快手术和培训的速度，图片来源：MediView在克利夫兰诊所，为了最终将X射线成像形式的可视化效果带入手术室，他们对四项关键技术进行了完善和3D同步。其中包括主动解剖CT / MRI配准，这是一项核心技术，可为外科医生提供X射线成像形式的3D视觉效果。通过对患者自身进行CT或MRI成像，外科医生可以获得患者皮肤下方的器官、血管、骨骼和其他结构。这些外科医生可以确定关键的解剖和风险结构，以获得癌瘤位置等重要信息。“现在，每次患者就医，我们都会对他们进行CT或MRI扫描。我们用了MRI，它的成像数据包含大量可利用信息，比如基于这些数据我们可以获得兴趣区域的解剖结构。通过细分过程，我们可以将其导出到实验室内部开发的算法中，”West说，“接着，我们通过图像配准将患者特定区域的数据融合到患者整体身体结构中。然后，借助EM跟踪超声和HoloLens，我们可以将整个全息指导平台组合在一起……然后以全息3D的形式对微创手术工具进行跟踪和渲染。基于这些步骤，我们的系统最终可以实现实时导航。”该技术还可以在手术进心中显示术前方案。其他AR公司只能让用户提前以3D图像的方式查看手术方案，但MediView的方案更进一步，它允许医师在手术过程中使用针对肿瘤的光线工具获得实时指引。MediView在整个手术过程中都使用了术中工具跟踪技术。当外科医生拿起手术器械并将其带入手术室时，该工具将转换为了全息图像，这样可以实现术前和术中所有过程的可视化。这种方案可以让外科医生实时确认手术工具是否在预定位置，以及是否需要基于实时导航前进或调整其轨迹。如果手术工具与术前的计划路径一致，显示器上的颜色会从红色变为绿色，以帮助医生确认放置位置是否正确。这类似于汽车使用导航技术实现无人驾驶，如果显示器上的颜色变成红色，就说明外科医生的手术工具已经偏离了计划路径。 “一般情况，如果你站在那儿，然后将某些东西插入皮肤内，接着你就再也看不到它的去向，”West说，“而我们使用HoloLens技术和EM跟踪功能所做的事情就是，当你推动皮肤内部的某些东西时…你依旧可以看到它在体内的前进方向。除此以外，你还可以看到它的尖端，甚至可以看到病变。”该技术还使用了实时全息超声覆盖，MediView系统的最后一部分是他们首创的全息超声技术，该技术可以使用超声生成独立的3D全息图。该全息图是在手术过程中由外科医生用超声探头扫描患者时生成的，它可以让医生实时确认所有成像、解剖结构和工具是否正确对准。这种技术为什么是一种突破？因为这是业界第一次将这些全息图像通过所谓的“主动配准”方案实现软组织内的“跟踪”。现有其他系统一般只能实现骨骼结构层面的跟踪，因为它们是刚性结构并且更易于跟踪和可视化。MediView系统不仅可以跟踪肿瘤本身，而且还能跟踪随患者呼吸或运动而运动的其他软组织。有了全面而准确的导航方案，外科医生现在能够在手术室内围绕病人移动，以实时3D的方式同步查看MediView系统提供的数据和功能。借助手势和语音命令，外科医生还可以自主控制所有数据和影像的呈现方式，这样可以增强医生的临床决策能力。另外，医生还可以重新定位，旋转，缩放和选择全息图的组件，这样可以简化工作并改善临床工作流程。将来，Black还会看到该技术的许多其他用途和应用。MediView将利用这些资金进一步开发这种变革性技术，以帮助脊柱、神经外科、乳腺、耳鼻喉、整形外科乃至普通外科的医生。价格达到300万美元的荧光检测仪，图片来源：西门子医疗Black最初从事建筑工程，如今希望将这些知识应用到医疗设备的开发中来。Mina Fahim和Greg Miller本月将加入MediView，并担任首席技术官和首席信息官。Fahim非常认可该技术，并提到“使用更好的可视化技术可以规避手术中的大部分难题。”Fahim之前在Medtronic和St. Jude Medical工作，他一直都是这个行业的一位研发工程师。Miller曾与其他人合作创立了两家初创公司，最近的一家是CentraComm，他负责日常运营，并从事视觉和制造自动化方面的工作。他同样看好这项技术，并说道：“MediView对这种未来技术的使用将挽救许多生命。”MediView拥有克利夫兰诊所的两项关键专利许可。由于该系统还在开发中，因此他们还需要进一步评估系统的最终成本。他们接下来还会开展一项关于医院系统或手术中心潜在成本的研究。在克利夫兰诊所的勒纳研究所，开发团队由卡尔·韦斯特（Karl West）领导，他们使用HoloLens创建了供体头骨和其他解剖结构的3D全息图像，并借此进一步评估和完善了手术计划。West一直在医疗设备开发领域工作超过25年。另外，该系统的软件部分由Jeffrey Yanof创建。到目前为止，Black已经进行了2000多例手术，他于2017年4月与一位投资者共同创立了MediView，专门用于许可该技术并将其商业化，公司目前大概有10名职员。“我们真心希望这项技术能够得以应用，这将为较小医疗中心提供完成复杂手术的机会，目前他们还因为无法使用某些技术，而不能执行这些复杂的手术，”Black说，“一些较小的医院将能够使用这项新技术治疗患者，这比购买价值300万美元的荧光检查仪便宜得多。”更多商务合作，欢迎与小编联络！
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