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元宇宙在介入诊疗中的应用展望2025

1元宇宙的概念及其与医学相关性

元宇宙是一个融合虚拟强现实与数字现实的共享虚拟空间，为人类与虚

拟世界提供交互平台。其实现依赖于多项前沿技术，包括高速互联网、区

块链、数字挛生、人工智能以及扩展现实(extendedreality,XR)技术

[1]oXR技术主要包括虚拟现实(virtualreality,VR)、强现实

(augmentedreality,AR)和混合现实(mixedreality,MR)oVR创

造了一个与外界隔绝的沉浸式数字环境，用户可通过头戴式设备进行探索;

AR则将虚拟信息叠加于现实世界之上；MR融合了AR和VR的特性。目

前XR头戴式设备有两种透视方案:VideoSeehrough(VS)和Optical

Seehrough(OS),由于VS技术的透视效果发展渐佳，现在VR、

AR及MR的概念正在被逐渐融合。另外，一直以来AR和MR的技术区

分也并不清晰，同一款眼镜有时会被称为AR眼镜，有时则会被称为MR

眼镜，但这并不影响实际使用，都实现了真实与虚拟对象的交互。这些技

术的迅速发展正不断推动元宇宙从理论概念走向现实应用。

元宇宙的出现为多个领域带来了革新机遇，其中元宇宙医学尤为引人注目

[2]。元宇宙医学是基于AR和VR技术的医疗物联网[3-4],其代表了

新兴科技环境下传统医学的创新呈现形式，实现了人类与虚拟世界中的化

身、人工智能算法以及医疗设备和设施的交互。在这一虚拟环境中，医疗

专业人员可利用AR和VR技术提升临床实操技能并改善医患关系[5-7]。

医学生则可通过VR进行理论学习和实践演练[8]o这种新型学习模式

拓展了医学知识的获取、理解和应用途径，为提高医疗服务质量和综合实

力奠定了基础。同时，患者可在此环境中体验个性化医疗服务，如基于

VR技术设计的最优手术方案，以及根据可穿戴设备收集的健康数据而制

定的个性化治疗和保健计划。

随着科技的迅速发展，介入放射学已成为继内科和外科之后的第三大医学

学科，该学科主要依托高精尖影像设备进行临床实践［9］,为元宇宙技术

在医疗领域的应用提供了广阔空间。本文旨在对XR技术，包括VR、AR

和MR,在介入诊疗中的应用进行介绍和展望。

2XR为介入诊疗提供便利、安全的策略与途径

2.1XR辅助介入诊疗学习

介入诊疗是一个连续性过程，涵盖从影像学数据中识别病灶到规划并实施

治疗方案的各个环节，任何环节的失误都可能影响整体治疗效果。准确识

别病灶是介入诊疗的基础，同时也是学习者面临的首要挑战。熟练掌握解

剖学知识有助于理解和解读影像学图像，而XR技术为解剖学可视化和学

习提供了创新方法［1。］。Galvez等［11］研究表明，VR模拟的三维空

间有助于医学生理解复杂的心血管解剖结构，特别是在展示传统尸体模型

难以呈现的侧支循环方面具有优势。AR技术通过将数字信息叠加到实际

空间中，提高了解剖学习效率。Ruthberg等［12］报道，全息解剖

（HoloAnatomy,一种AR解剖教学平台）能在保证学习质量的同时，

显著减少传统解剖教学所需时间。

传统影像学习基于对解剖学系统理解，要求学生在脑海中将解剖知识转化

为影像图像解读。这一过程往往缺乏中间过渡环节，导致许多影像解剖内

容难以理解［13］o因此，影像解读能力的提升需要长期学习和实践，这

是大多数放射科医师的共同经历。虽然这种方法行之有效，但耗时耗力。

XR技术通过将虚拟信息叠加于现实环境，不仅提高了学生学习主动性

［14］,还创造了沉浸式、交互式的影像阅读环境。在这种虚拟空间中，

影像信息以三维形式呈现，强了复杂解剖结构的可视化效果。用户可通

过旋转、放大等操作，多角度、多层面地探索解剖位置关系，从而显著提

高学习效率并加深对影像解剖的理解口5］。此外，这种虚拟阅片环境支

持多种影像同步比较，已获得不同资历医生的认可［16］。

精确、高效地从影像信息中识别病灶是介入诊疗的基础。后续治疗不仅依

赖操作者的熟练度和理论知识，还需要精确的个性化手术路径设计。XR

技术除了辅助解剖学习外，还为介入学习者提供了沉浸式操作技能练习环

境。这使得罕见病例可在住院医师毕业前得到充分练习，复杂手术也可进

行术前