13、生物医学增材制造中的增强现实界面应用探索

生物医学增材制造中的增强现实界面应用探索

1. 引言

在过去几年里，数字鸿沟不断加深。技术的飞速发展，以及新冠疫情期间对生物技术和疫苗的关注，使得人们在推动技术创新惠及更广泛人群方面投入的时间和资源减少。与发达国家相比，发展中国家尤其是撒哈拉以南非洲地区，面临诸多限制，难以向民众提供充足的医疗服务和生物医学设备。这是因为当地医疗和技术技能与资源有限，交通和通信基础设施不足，制造能力匮乏，且历史上多依赖进口生物医学设备，缺乏知识转移协议，导致设备难以达到预期使用寿命，性能不佳甚至沦为废品。

增材制造（AM），也被称为3D打印，被广泛视为“未来工厂”。它是一种极具前景、高度自动化的数字制造技术，能快速制造和按需打印维护所需的零件，还能根据患者实时生物和健康数据设计和制造假肢。将增强现实（AR）应用与人工智能（AI）相结合，可辅助技术人员设计和制造生物医学设备部件，降低了对操作人员高技能的要求。

2. 增强现实（AR）综述

当前技术与数字信息的交互是二维的，产品先在虚拟空间设计，再在物理空间制造。而在AR中，用户物理环境中的真实元素与数字信息（包括文本、图形、照片、音频和视频）相结合，创造出仅用户可见的三维计算机生成事物。

AR连接了数字和物理世界，使人能更轻松、快速地同时与两者交互，处理、理解和解释数字信息与设计。它可将信息收集并展示在物体或机器的物理方面，应用范围广泛，包括维护记录、检查和维修说明以及技术规格等。通过AR设备围绕物体移动，能揭示物体属性的不同视角和最新信息。AR应用可以简单如短信，也可复杂如危及生命的外科手术指南，能提供清晰及时的信息，突出特定特征，提高理解程度。

AR技术的当前类别如下表所示：