20、增强现实技术在超声诊断中的应用与挑战

增强现实技术在超声诊断中的应用与挑战

一、项目背景与目标

在许多职业中，利用仅能进行二维呈现的工具来可视化复杂的三维结构是一项颇具难度的任务，而医疗领域在这方面面临的挑战尤为突出。北卡罗来纳大学教堂山分校（UNC）计算机科学系的研究人员致力于运用编程技能，帮助医生克服这一挑战。他们对增强现实（AR）技术展开研究，旨在开发并运行一个能让医生直接看到患者体内情况的系统。

选择超声扫描技术的原因主要有三点：速度快、非侵入性以及不使用有害辐射。AR超声系统在产科检查、心脏病检查以及针引导活检等诊断程序中具有潜在的应用价值。然而，使用超声扫描进行诸如乳房活检、组织病变切除等操作，不仅难以学习和执行，还需要良好的手眼协调能力和三维可视化技能。在引入增强现实显示之前，医生在进行此类操作时，仅能依靠“未注册的二维超声图像（可能还有预扫描的二维医学图像，如X光图像）”来辅助完成引导针头到达活检目标这一本质上的三维任务。

二、增强现实面临的挑战

2.1 技术现状与研究起点

增强现实并非全新技术，但在当时，其应用开发和研究的范围非常有限。1992年，Henry Fuchs教授启动了该项目，最初选择产科胎儿检查作为探索AR技术的首个医疗程序。不过，后来研究团队将重点转向了其他医疗操作，尤其是“超声引导下的乳房针活检”。

2.2 实现目标所需的改进

要实现让观众“相信合成对象存在于真实环境中”的目标，需要在注册、延迟、分辨率和信息表示等方面取得进展。在项目进行过程中，这些方面都遇到了问题，但也在很大程度上得到了改善。

2.2.1 注册问题

注册是增强现实中最关键的问题之一