脊柱医学中的扩展现实（扩展现实：虚拟现实、增强现实、混合现实）技术：现状与未来

2023-01-18 发表于加利福尼亚

计算能力的进步带来了虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和混合现实(MR)技术的重大进步。最近，扩展现实(XR)技术更广泛地集成了VR/AR/MR技术，成为了人们关注的焦点。虚拟现实是“一种

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2023-01-18

简要介绍：

计算能力的进步带来了虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和混合现实(MR)技术的重大进步。最近，扩展现实(XR)技术更广泛地集成了VR/AR/MR技术，成为了人们关注的焦点。虚拟现实是“一种具有实时交互的沉浸式、完全人工的计算机模拟图像和环境”。它广泛应用于再现人体结构、病理生理、临床场景，具有真实感。脊柱医学中的虚拟现实技术最常用于医学教育培训、手术模拟和手术规划以及术中指导。增强现实(AR)被描述为“将虚拟物体以数字方式叠加到真实空间中的实体对象上，以便人们可以同时与两者交互的概念”。在实践中，计算机生成的图像被叠加在真实世界的图像上，并显示在视频投影仪、计算机或平板电脑上。

混合现实(MR)是虚拟现实(VR)和增强现实(AR)的混合体，是物理世界和数字世界融合的结果，最近受到了关注，缓解和消除了虚拟现实(VR)对现实世界环境的排斥和增强现实(AR)无法与三维(3D)数据包交互的局限。虚拟现实(VR)和混合现实(MR)主要应用于教学和准备工作，而增强现实(AR)主要应用于实操手术环境。混合现实(MR)在脊柱医学中的应用使外科医生能够获得有关患者解剖结构的术中信息，并在手术台上实时将虚拟全息元素叠加在实际患者的表面解剖结构上，从而实现全息导航。扩展现实(XR)是包含虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和混合现实(MR)的总称。扩展现实(XR)是指人和计算机生成的输入之间的真实与虚拟的组合环境，这些输入经处理后方可形成交互环境。这篇综述涵盖了虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和混合现实(MR)技术，但为清晰起见，故将其统称为扩展现实(XR)。

近年来，随着虚拟现实、增强现实、混合现实、扩展现实(XR)技术的快速发展和消费化，扩展现实技术在脊柱医学中的应用也日益普及。最近一波的数字化转型（即特定病例的三维医学图像和全息图、可穿戴传感器、摄像机、5G、人工智能和头戴式显示器）也加速了扩展现实技术在脊柱医学中的应用，并因新冠疫情和微创脊柱手术的增加而进一步加速。新冠疫情大流行对社会产生了负面影响，但也在一定程度上产生了一些积极影响，包括促进数字化转型的远程医疗服务(即远程教育培训、远程外科手术、远程康复)的持续推广和采用。这篇叙述性综述的目的是描述扩展现实（虚拟现实、增强现实、混合现实）技术在脊柱医学中的促进因素，并对扩展现实技术在脊柱医疗中的应用（包括手术、咨询、教育培训和康复）进行了全面的综述，并确定了其局限性，描述了现状与未来前景。

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