拓展现实技术在临床手术中的应用

为了探究拓展现实技术(XR)在临床手术中的应用和发展,促进XR技术高质量辅助临床手术.本研究针对基于二维图像的微创手术导航,医生难以准确判断病灶的位置、大小和几何形状且具有潜在辐射危险等问题,使用CT数据进行三维建模,依托XR技术实现术中导航,采用改进的四元数法提升电磁定位精度,系统定位精度的误差小于2 mm;针对远程手术网络数据传输卡顿、延迟等现象,依托5G网络优化服务器GPU编程算法、视频流实时编码策略和网络设计,实现了数据传输低延迟,平均延迟小于60 ms;采用高斯分布变形模型模拟碰撞检测和组织的应力形变,实现触觉感知效果.研究表明,基于XR技术的术中导航,能够更准确地确定病灶的位置,有...

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Published inNan fang yi ke da xue xue bao = Journal of Southern Medical University Vol. 43; no. 1; pp. 128 - 132
Main Authors 李然, 娄岩
Format Journal Article
LanguageChinese
English
Published 中国广东 大连海洋大学信息工程学院,辽宁 大连 116023%西南医科大学医学信息与工程学院,四川 泸州 646000 20.01.2023
南方医科大学学报编辑部
Subjects
Techniques and Methods
技术方法
临床手术
触觉感知
5G
术中导航
XR技术
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ISSN1673-4254
2663-0842
DOI10.12122/j.issn.1673-4254.2023.01.18

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Abstract 为了探究拓展现实技术(XR)在临床手术中的应用和发展,促进XR技术高质量辅助临床手术.本研究针对基于二维图像的微创手术导航,医生难以准确判断病灶的位置、大小和几何形状且具有潜在辐射危险等问题,使用CT数据进行三维建模,依托XR技术实现术中导航,采用改进的四元数法提升电磁定位精度,系统定位精度的误差小于2 mm;针对远程手术网络数据传输卡顿、延迟等现象,依托5G网络优化服务器GPU编程算法、视频流实时编码策略和网络设计,实现了数据传输低延迟,平均延迟小于60 ms;采用高斯分布变形模型模拟碰撞检测和组织的应力形变,实现触觉感知效果.研究表明,基于XR技术的术中导航,能够更准确地确定病灶的位置,有效地降低了手术风险,且避免了术中辐射;5G网络低延迟、高保真特性使手术中实时交互成为可能,为多终端远程协同手术提供了技术基础;将力反馈技术与XR技术结合,实现具有触感的体验,使医生能够进行深度沉浸式的术前规划和虚拟手术,提高了手术成功率,缩短医生的学习曲线.XR技术赋能临床手术,对提高我国临床手术领域的源头创新能力具有积极意义,对推动手术模式创新的研究具有重要价值.
AbstractList 为了探究拓展现实技术（XR）在临床手术中的应用和发展，促进XR技术高质量辅助临床手术。本研究针对基于二维图像的微创手术导航，医生难以准确判断病灶的位置、大小和几何形状且具有潜在辐射危险等问题，使用CT数据进行三维建模，依托XR技术实现术中导航，采用改进的四元数法提升电磁定位精度，系统定位精度的误差小于2 mm；针对远程手术网络数据传输卡顿、延迟等现象，依托5G网络优化服务器GPU编程算法、视频流实时编码策略和网络设计，实现了数据传输低延迟，平均延迟小于60 ms；采用高斯分布变形模型模拟碰撞检测和组织的应力形变，实现触觉感知效果。研究表明，基于XR技术的术中导航，能够更准确地确定病灶的位置，有效地降低了手术风险，且避免了术中辐射；5G网络低延迟、高保真特性使手术中实时交互成为可能，为多终端远程协同手术提供了技术基础；将力反馈技术与XR技术结合，实现具有触感的体验，使医生能够进行深度沉浸式的术前规划和虚拟手术，提高了手术成功率，缩短医生的学习曲线。XR技术赋能临床手术，对提高我国临床手术领域的源头创新能力具有积极意义，对推动手术模式创新的研究具有重要价值。
为了探究拓展现实技术(XR)在临床手术中的应用和发展,促进XR技术高质量辅助临床手术.本研究针对基于二维图像的微创手术导航,医生难以准确判断病灶的位置、大小和几何形状且具有潜在辐射危险等问题,使用CT数据进行三维建模,依托XR技术实现术中导航,采用改进的四元数法提升电磁定位精度,系统定位精度的误差小于2 mm;针对远程手术网络数据传输卡顿、延迟等现象,依托5G网络优化服务器GPU编程算法、视频流实时编码策略和网络设计,实现了数据传输低延迟,平均延迟小于60 ms;采用高斯分布变形模型模拟碰撞检测和组织的应力形变,实现触觉感知效果.研究表明,基于XR技术的术中导航,能够更准确地确定病灶的位置,有效地降低了手术风险,且避免了术中辐射;5G网络低延迟、高保真特性使手术中实时交互成为可能,为多终端远程协同手术提供了技术基础;将力反馈技术与XR技术结合,实现具有触感的体验,使医生能够进行深度沉浸式的术前规划和虚拟手术,提高了手术成功率,缩短医生的学习曲线.XR技术赋能临床手术,对提高我国临床手术领域的源头创新能力具有积极意义,对推动手术模式创新的研究具有重要价值.
Author 李然
娄岩
AuthorAffiliation 大连海洋大学信息工程学院,辽宁 大连 116023%西南医科大学医学信息与工程学院,四川 泸州 646000
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版权所有©《南方医科大学学报》编辑部2023 Copyright ©2023 Journal of Southern Medical University. All rights reserved. 2023
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