AR 和 VR 技术在医疗保健中的作用

AR 和 VR 技术在医疗保健中的作用；虚拟现实和增强现实为医疗行业面临的挑战提供了切实可行的解决方案。但未来这些技术在医疗领域的应用前景如何呢？

虚拟现实（VR）和增强现实（AR）都可以被视为创新的视觉系统，它们改变了我们体验周围世界的方式。

2020 年，全球医疗保健虚拟现实市场价值估计为8.857 亿美元。然而，第二年出现了急剧增长，预计到 2028 年，市场规模将从 12066 亿美元增长到 116578 亿美元。

在 COVID-19 疫情期间，医疗保健领域对虚拟现实工具的需求猛增，引发了对更好、更先进的医疗保健设备的热潮。与其他领域（尤其是娱乐领域）相比，AR/VR 的部署似乎更像是锦上添花，而医疗保健领域的 VR/AR 技术对于成功治疗患者具有巨大的潜力。

VR 如何应用于医疗保健领域？

虚拟现实是一个应用研究领域，前景十分诱人。医疗保健已经进入这个三维世界，为患者的生活和医生的工作带来了积极的变化，弥合了理论与实践之间的差距。

VR 技术目前被广泛应用于医疗保健环境和应用，包括医生和学生的医疗培训、患者的治疗以及提高人们对疾病、医疗状况或过程的认识。

此外，虚拟现实允许用户四处移动并与完全由计算机生成的环境进行交互。沉浸感和参与感对于成功的治疗至关重要，但它们有时被忽视，被认为对整体方案的影响很小。

AR 如何适合医疗保健？

增强现实是一种视觉震撼的沉浸式技术，通过将数字内容叠加在实际环境之上来实现。

AR 技术已发展成为一种创造性工具，在医疗保健等广泛领域具有实际用途，这主要得益于易于获取且价格合理的硬件的发展，以及在创建逼真的高质量内容方面的进步。

AR 技术在手术过程中具有明显的优势，因为临床医生可以将目光集中在患者身上，而不会沉迷于虚拟环境，尽管缺乏与增强对象的交互确实限制了该技术在医疗领域的应用范围。即便如此，随着技术的进步，AR 医疗保健应用的数量肯定会相应增加。

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AR 和 VR 在医疗保健领域的现状和市场潜力如何？

疫情让整个地球都进入了虚拟世界，随着越来越多的创业公司进入该领域，提供针对医疗各个领域的各种硬件和软件，AR和VR的应用范围正在不断扩大。

MarketsandMarkets的一项分析研究了 2017 年至 2025 年医疗保健领域 AR 和 VR 的预期增长情况，并得出结论，预计年复合增长率将达到 30.7%。这表明医疗保健领域的 AR 和 VR 并非昙花一现：它们将长期存在。

2018 年北美市场价值 4.77 亿美元，预计到 2025 年将达到50 亿美元。这并不奇怪，因为虚拟现实将用于医疗行业的医生培训、治疗和医院管理。此外，对医疗 IT 基础设施的支持、更广泛使用先进技术、主要风险投资资金、美国存在大量 AR/VR 公司/初创公司以及有利的政府行动等因素都有助于推动该地区的增长。

在欧洲，缺乏训练有素的 VR 和 AR 专家是一个挑战，但欧洲大陆正在迅速迎头赶上，法国、德国、英国、瑞典、荷兰和意大利等国家将为医疗保健领域的 AR 和 VR 提供巨大的增长潜力。欧盟委员会于 2020 年启动了“虚拟和增强现实工业联盟”，作为其数字战略的一部分，这是一个欧洲 VR/AR 生态系统与政策制定者之间进行结构化讨论的论坛。

在 AR 和 VR 市场细分方面，根据与现实的接触程度和所采用的技术，市场分为以下几类：

移动增强现实

单目增强现实

双目增强现实

完全沉浸式虚拟现实

半沉浸式虚拟现实

非沉浸式虚拟现实

由于技术进步及其在医疗保健系统中实施带来的好处，预计未来几年这些领域都将在本地和国际范围内增长。Oculus VR、谷歌、微软、3D System Inc.、Hologic Inc. 等主要行业公司已经在推动创新。

AR 和 VR 在医疗保健领域的实际应用

医疗保健领域使用 AR/VR 工具的示例

医疗保健领域的 VR 和 AR 技术被誉为医学的未来。正如所讨论的，有很多充分的理由支持这一说法。现在让我们深入研究其中一些引人注目的例子，看看它们的积极影响。

医疗培训和教育

面对全球疫情，AR 和 VR 技术的应用已被证明是改善医学教育的关键工具。虽然增强现实和虚拟现实不会取代传统的医疗保健培训，但它们确实提供了显著的优势。

FundamentalVR等外科手术训练平台让外科医生能够在受控环境中排练、练习和完善他们的手术程序，并借助触觉元件提供的触觉反馈。尽管该公司已经开发了许多虚拟现实模拟，但它还拥有基于微软 HoloLens 的AR 技术，使用户能够在模拟过程中进行协作。

微软的 HoloLens 设备还针对 HoloAnatomy 应用进行了量身定制，这是第一款为学生提供数字化、交互式解剖学课程的 AR 医疗保健教育应用。它使用混合现实技术，协助详细、交互式地研究人体解剖学。通过无缝访问人体最微小的组成部分，HoloAnatomy 对医学生和从业者具有非凡的价值。

院内和远程手术
在 2021-2031 年预测期内，全球手术机器人市场预计将以 10.2% 的强劲复合年增长率增长。就收入而言，手术机器人市场在 2020 年创造了 54.6 亿美元的收入，预计到2031 年将达到 167.7 亿美元。

尽管存在人为失误和机械故障等固有风险，但机器人手术代表了微创手术的范式转变，从而提高了竞争力。AngioDynamics、Titan Medical、CMR Surgical、强生、Auris Health 和美敦力等公司正在与投资者最喜欢的Vicarious Surgical展开竞争。

Vicarious Surgical 机器人辅助手术技术旨在模仿外科医生的上身关节，使他们仅通过 1.5 厘米的切口就能完全进入腹腔。摄像头与外科医生的头部运动同步移动，创造出完全身临其境的体验。

该公司相对于传统机器人平台具有技术优势，迄今已致力于提高患者和医生的手术舒适度。

远程会诊和患者护理
AR /VR 技术的沉浸感为新治疗策略打开了大门。XRHealth是第一家开发虚拟现实诊所的公司，该诊所为美国各地的患者提供远程护理，并且受到包括 Medicare 在内的大多数主要健康保险公司的承保。虚拟支持小组是 VR 治疗的独特元素之一，患有类似疾病的患者可以匿名远程与监控该小组的专家医生联系。

Karuna Labs正在使用循证方法通过虚拟现实模拟治疗慢性疼痛。该解决方案为患者提供家庭和当地诊所计划，以解决慢性疼痛并帮助“忘记”它。通过结合身体和认知再训练，大脑被“重新教导”从不同的角度看待疼痛动作，使身体不再感到任何进一步的疼痛。

作为一项试点研究的一部分，伦敦圣乔治医院接受手术的患者可以选择在手术前和手术期间佩戴虚拟现实耳机，这样他们就可以享受令人放松的风景。反馈非常积极。佩戴耳机改善了 100% 参与者的整体医院体验，94% 的人表示这让他们感觉更放松。此外，80% 的人表示他们感觉不适感减轻了，73% 的人表示戴上耳机后他们感觉不那么担心了。

改善诊断和治疗
X 射线和 CT 扫描等视觉驱动技术在医疗保健行业很常见；它们可以帮助医务人员深入了解患者体内情况，从而检测、诊断和治疗患者。

增强现实正在这些成熟的技术基础上创建准确逼真的 3D 图像，从业者可以通过增强现实硬件访问和查看这些图像。

如今，护士和医生可以使用增强现实来改善静脉检测。诸如Accuvein之类的 AR 驱动技术使用便携式手持设备，该设备装有激光扫描仪、处理系统和数字激光投影。这不仅使医生能够看到皮肤表面下血管的虚拟实时图像，还帮助他们更有效地检测静脉，并就如何以最小的不适感对患者进行静脉注射提供建议。

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改善物理治疗和康复
对于创伤幸存者来说，时间至关重要。越早开始治疗，恢复失去的功能的机会就越大。

对于此类病例，Neuro Rehab VR采用游戏化方法进行物理康复。该公司与医生和治疗师合作开发了带有机器学习的 VR 训练练习，根据患者的治疗需求调整每项活动。目标是通过让物理治疗变得更有趣来促进患者的参与。

当 VR 有助于儿童功能发育时，趣味性因素就变得更加重要。

根据最近的研究结果，研究人员发现脑瘫儿童在接受 VR 治疗后，其活动能力显著改善。该研究的作者建议将这种方法与传统康复技术相结合，以改善治疗效果。

紧急导航
医疗保健应用也可以从增强现实中受益。例如，AED4EU 应用与Layar 现实浏览器（首款上市的移动增强现实浏览器）结合使用时，允许用户添加自动体外除颤器（AED）的位置。

因此，增强现实可以为有需要的人提供关键信息——他们只需拿出手机即可。

VR 作为医生的共情工具
一些医院系统使用虚拟现实模拟来帮助临床医生与患者建立同情关系。医生可以使用虚拟现实作为同情工具，更好地了解患者的需求，并更好地理解站在患者的角度上的感觉。

新英格兰大学的一项研究使用虚拟现实来模拟与年龄相关的疾病。研究结果表明，VR 增强了学生对与年龄相关的健康问题的理解，并增强了他们对视力和听力丧失或阿尔茨海默病老年人的同情心。

密歇根大学的研究人员利用革命性的虚拟人技术MPathic-VR解决了同理心问题。学生们利用该程序实时练习与虚拟人的沟通技巧，事实证明，这在传递令人难以接受的消息时非常有用。

构建基于 AR/VR 的应用程序的工具

基于 AR 的应用和基于 VR 的应用的工具
医疗保健领域 VR 应用的架构很大程度上取决于其在行业中的具体用途。但是，总体设计中始终包含以下组件：

客户端 VR 应用程序（带有 VR 可视化模块）
数据库（包含 3D 模型、场景和用户）
一个 Web 管理面板，授予对应用程序和数据库的访问和控制权
虽然有许多技术可以构建沉浸式移动应用程序，但有一些工具脱颖而出：

ARKit 和 ARCore是允许程序员分别为 iOS 和 Android 创建增强现实移动应用程序的框架，包括用于医疗保健的增强现实应用程序。借助 ARKit 和 ARCore，手机可以感知其在物理环境中的位置。因此，当用户的手机处于指定位置和环境中时，您可以显示静态或动画 3D 模型。

Vuforia也是开发增强现实应用程序最受欢迎的 SDK 之一，它具有图像和对象识别、扩展跟踪和地面平面等功能，同时支持云和本地存储。

对于 VR 项目来说，Unity是用于渲染 AR 体验中叠加的 3D 元素的最强大的引擎之一。它的主要优势在于，它使开发人员能够跨各种平台设计体验，包括 iOS、Android、Windows、Mac OS X 和 Linux。

Unreal Engine是另一个例子。与 Unity 系统一样，Unreal Engine 拥有各种经过验证的虚拟现实和增强现实开发工具，旨在处理任何任务。

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在医疗保健领域扩展 VR 项目面临的挑战

在新冠肺炎疫情的背景下，人们非常关注5G支持远程医疗服务（例如在线医生咨询）的潜力，以及这些服务在需要保持社交距离或患者远离医疗机构时带来的优势。

通过将 5G 与其他尖端技术相结合，我们将能够改变患者护理的许多领域，同时还能引发一个全新的医疗生态系统的形成，这个生态系统将比任何现有系统都更加互联、智能和资源高效。5G 网络和 5G 设备的接入是 AR 和 VR 在医疗保健领域广泛应用的主要障碍。然而，还有其他挑战需要克服：普遍的资源不平衡以及制度、文化和技术限制可能会导致某些组织进一步落后。

除了接入5G网络外，开发和建立VR程序还需要高质量的硬件、高分辨率显示器、高效的显卡和精确的跟踪系统。成功实施VR/AR技术的其他非技术因素取决于对最终用户的培训以及对这些技术工具实施的积极态度。

什么会影响 AR 和 VR 应用的成本？

要确定 AR/VR 应用的成本，您需要：

获取相关输入数据
进行业务分析
制定用户体验/用户界面设计和架构
影响成本的其他因素包括：

AR 应用类型：基于市场、基于视觉里程计或基于位置
SDK 类型和支持的平台
成熟度级别（最小可行产品或准备上市的产品）
它将具有的具体功能数量
将新的 VR/AR 连接至现有系统
测试项目总数
AI/ML 实现
硬件使用及相关费用
使用符合当地法律法规的技术和解决方案
虽然所有这些都会影响您的 AR/VR 软件的价格，但最终价格将由总体目标决定。

AR 和 VR 在医疗保健领域的未来前景如何？

医疗保健行业的风险最高。毕竟，它关系到人类的生命。部署最先进的尖端解决方案对于医疗保健系统的有效性至关重要。由于公共部门的兴趣、参与和资金，医疗保健比其他任何行业都更愿意接受新技术。

然而，“不伤害”是任何医疗保健理念的基本原则之一。找到问题的可行解决方案并将其保持在合理范围内以避免任何潜在的直接或间接伤害至关重要。

从培养下一代医疗从业人员的技能到增强疾病的检测、诊断和治疗，增强现实有可能对整个医疗保健行业产生积极影响。就虚拟现实应用而言，值得一提的是，每种医疗保健 VR 解决方案都有助于研究 VR 的长期影响，这对每个人来说都是双赢的局面。

VR/AR 技术正在彻底改变医疗保健行业。如果您想亲自探索这个令人兴奋的领域，PixelPlex 开发人员将是您的完美伙伴。我们拥有丰富的相关实践经验。与我们分享您的想法，准备沉浸在一个完全不同的世界中。