《The status of augmented reality in laparoscopic surgery as of 2016》

摘要：本文对不同文章中，关于增强现实在腹腔镜微创手术中的应用提出的不同方法进行了全面的回顾。

首先提出了增强现实在手术中应用的背景。然后，将腹腔镜微创手术中增强现实的应用的各种方法及关键任务分类，以更好地掌握手术现场。最后总结从回顾的方法中得到的各种问题，以突出增强现实在腹腔镜手术存在的挑战。

 

（第一章，综述部分主要介绍AR在腹腔镜中应用的原因。并分点介绍本文如何评估腹腔镜手术技术的现状。接下来大概介绍各个章节的分布和大概内容。最后介绍本文综述参考论文及材料的来源。）

综述 ：在过去的十多年中，微创手术（MIS）以其卓越的临床优势逐渐得到比开放手术更广泛的应用。然而，这种干预导致了对外科医生的直接视觉和触觉反馈的丧失，将增强现实应用于微创手术中能够解决弊端。图像引导手术(IGS)，更具体地说是AR，已经成功地引入了MIS的各个学科。大多数的腹腔镜干预措施仍然没有采取IGS，所有的AR，作为辅助，但是继续仅仅依赖于内窥镜观察和可能的额外的术前数据单独显示。本文旨在通过以下的贡献来评估腹腔镜手术的现状：

1、腹腔镜下的大部分方法应该由两个不同的部分组成:一是对场景的增加的初始静态配准，二是在运动、变形和遮挡时保持其准确性的跟踪程序。

2、我们在静态注册中提出了一种明确的状态分类，只阐述了四种类型的方法:交互式的、基于点的、基于表面的和基于卷的。每种方法的优缺点都详细描述。此外，我们还提高了近年来混合手术室(或)的日益增加的作用，这使得基于体积的方法能够提供最先进的AR指导。

第二章节是研究背景。开始介绍了外科AR的发展总结，及一些专业术语和核心定义。为了能够自我控制，我们还描述了外科手术AR的共同输入和输出。接着我们把重点放在了腹腔镜AR，并列出了当前所面临的挑战，每个部分都会在后面作为一个单独的章节介绍。在2.3.1介绍静态/初始配准面临的挑战，在第三章节详细阐述。在2.3.2介绍动态和增强更新的面临的问题，在第四章详细阐述。在第五章详细阐述了腹腔镜AR的新技术。最后，在第6和第7节中讨论了对较小或被忽略的挑战的解决方案，例如第2.3.3节中提到的感知和验证问题。

外科[cy1] AR的背景：

一、AR在微创手术中使用的优势。1、腹腔镜AR提供术中指导，快速识别表皮下的目标和结构。2、减少干预期间外科医生的认知负荷，腹腔镜AR能够增强注意力和效率。3、腹腔镜AR可以通过在虚拟模型上显示预先计划的切割轨迹和边缘来指导切除。4、增强医生的手术视野。接着介绍了腹腔镜AR技术的先驱。

二、1、用于腹腔镜AR的典型数据。术中图像，术中图像，内镜图像，介入测量，规划数据。腹腔镜AR的质量依赖于这些数据的准确度。

三[cy2] 、腹腔镜下的AR的图形效果图。增强可以采用几种渲染形式，但由于它们主要来源于3D数据，所以它们主要由两种方式主导:间接体渲染(IVR)，更通俗地称为表面渲染，直接卷式(DVR)，通常简称为体积渲染。表面渲染似乎是术前3D数据的选择方法，而体积渲染可能更适合于术中3D数据。

四[cy3] 、腹腔镜AR显示技术：投影仪，光学透视，视频透视，静态视频显示。在腹腔镜中推荐使用投影仪。

五、腹腔镜AR技术中的挑战。1、静态配准的难点：成像模式之间的深度差异；采集中的解剖变形。2、术中动态变化的挑战：在腹腔镜AR中达到令人满意的准确度是主要的挑战。实时维护是另一个。事实上，由于各种因素，外科手术的视野是高度动态的，除了照相机和仪器运动外，移动外，移动和切除组织的外科手术引起了显着的和永久性的术中变形。3、其他挑战。