裸眼3D，让医学影像更立体

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裸眼3d，即没有任何辅助设备，可以直接获得具有空.深度的逼真立体图像早在100多年前，人们就使用光栅或透镜将图像投射到空.但是，这种方法有一定的局限性，因为它所形成的图像不是完整的信息，而是使人产生视觉视差，用来合成三维图像。直到20世纪90年代，由于计算机和相关技术的发展，研究人员将这项技术扩展到立体图像的采集、重建和显示，实现了立体图像的裸眼观察，并应用于不同的领域。

在医学领域，从任何角度看像真实物体一样的信息都是特别重要的。目前，大多数医学图像是断层图像或3D重建图像，它们仍然由普通的2d平板显示器呈现，并且不能直接呈现复杂和精细的完整3D身体地图。同时，手眼协调在手术中仍然存在。医生在进行微创手术时不能直接看到人体内部，因此需要参考医学影像信息来做出诊断和治疗决策。医生在手术时，需要在医学图像显示和手术区域之间反复切换眼睛，这导致时间浪费，甚至可能导致手术失误。

应用增强现实或虚拟现实技术可以有效地解决上述问题，并在手术区域叠加显示精细的“三维人体地图”。然而，基于头戴式显示器或立体手术显微镜的双目立体引导手术需要医生佩戴眼镜等附加设备，因此观察的便利性和舒适性低于观察自然物体。此外，基于双目视觉原理重建的立体场景的空之间的维度会随着不同的观察者而变化，因此原则上不可能恢复与真实物体大小相同的立体图像。因此，上述技术在要求高成像精度的应用中具有一定的局限性。在这方面，国内外还没有成熟的真正的3D成像手术导航的商业产品。

裸眼三维医学立体全息技术应运而生。该技术是一种用于重建空.物体的裸眼立体成像方法通过利用微透镜阵列对光的定向调制，具有二维显示器和微透镜阵列的紧凑显示系统可以再现真实的三维全色图像。这项技术将为医生提供更多微创手术的信息。

为了更好地将该技术应用于临床实践，研究人员开发了一种基于立体全息术的新型空透视融合导航系统。该技术相当于为医生增加一双透视眼，巧妙运用光学器件和空结构设计，完整显示裸眼三维医学图像和实际患者，实现增强现实直观手术指导。这样，医生可以直接看到手术区域，并且一眼就可以看到被外部皮肤和骨骼堵塞的内部器官病变，从而解决了医生的手眼协调问题。同时，方便医生直接到达病灶进行治疗，避免了手术对其他重要生理结构的损伤，从而缩短了手术时间，提高了手术的准确性和安全性。目前，该技术已经在骨科、脑外科、颌面外科等领域进行了充分的理论研究和应用，形成了一个系统的解决框架。

裸眼三维新技术领域的研究人员正在努力使成像距离更长、角度更宽、清晰度更高。随着相关技术的不断发展和成熟，相信裸眼3d技术将扩展到教育、娱乐、媒体、工业等领域。

(作者是清华大学医学院生物医学工程系教授)

人民日报(2020年3月18日，第17版)

来源：搜狐微门户