混合现实（MR）技术是继虚拟现实（VR）、增强现实（AR）技术之后出现的新型数字全息影像技术，将现实世界与虚拟世界融合在一起，形成的一种新的可视化环境。目前 MR 技术已被应用于各种领域，但在医学领域中的应用尚处于探索阶段。随着数字时代的迅猛发展，MR 技术和医学的结合前景无限，相信未来 MR 技术会在医学培训、疾病诊断、医患沟通、临床诊疗等方面带来颠覆性的变化。本文将 MR 技术在医学中的应用进行综述。
混合现实（mixed reality，MR）技术是继虚拟现实（virtual reality，VR）、增强现实（augmented reality，AR）技术之后出现的新型数字全息影像技术[1]。VR 是一种虚拟环境，通过给用户提供沉浸式体验，感受完全模拟的三维空间，但切断了真实与现实的联系。AR 是将虚拟环境投影于真实环境中，实现真实与虚拟的融合，但无法提供给用户沉浸式的交互体验[2]。1994 年，Milgram 等[3]在研究 MR 内涵时提出了虚拟连续体（virtuality continuum）的概念，指出 MR 是将现实世界与虚拟世界融合在一起，形成的一种新的可视化环境。如果将真实世界和虚拟世界分别置于一维空间坐标轴的左顶点和右顶点，AR 则位于横轴的左侧区域，VR 则位于横轴的右侧区域，MR 则位于除去左右顶点的中间区域（图 1）。MR 具备以下主要特点：（1）现实与虚拟世界的深度结合；（2）三维模型与真实世界的精准匹配；（3）环境与使用者的实时交互[4]。目前 MR 技术已经在工业制造、军事演习、文化传播、汽车领域、游戏娱乐等方面得到了很好的应用[5]。近些年，MR 技术同样开始应用于医疗行业。
图1
Milgram 提出的虚拟连续体[3]
1 MR 技术在医学中的应用
Luzon 等[6]对 5 897 篇 MR 相关文献进行分析，发现外科（54.8%）是涉及 MR 研究最主要的学术领域，此外依次为工程学（13.1%）、计算机科学（9.0%）、神经病学（8.1%）、医学影像学（8.1%）、泌尿外科（7.3%）、教育研究（5.6%）、骨科（4.7%）、耳鼻咽喉科（3.7%）和保健科（3.0%）。在医学中，目前主要应用于影像资料的三维重建、疾病诊断、手术规划、医患沟通、术中导航、远程医疗以及医学培训等各方面[7]。
1.1 MR 技术在疾病诊断中的应用
传统的影像学检查主要有 X 线、CT、磁共振成像（MRI）、B 超等，而准确的诊断往往需要结合多年的临床经验和较高的空间想象能力。但 MR 技术可以很大程度上降低对以上两种能力的需求。Brun 等[8]从 CT 血管造影（CTA）中提取出患者心脏模型的 MR 全息影像用于先天性心脏病（先心病）的诊断，36 名儿科心脏团队成员对 MR 技术辅助先心病的诊断评价很高，同时对 MR 技术体验过程评分也很高，因此提出 MR 技术在解剖学的鉴别和诊断上具有巨大优势。万磊等[9]将 MR 技术应用于颅底凹陷症的诊断，通过将复杂的骨结构立体直观地展示在临床医生面前，很好地解决了以往单纯通过 X 线、CT、MRI 诊断颅底凹陷症可能存在的干扰，对颅底凹陷症的评估、分型变得更加容易，另外，还指出 MR 技术在脊柱畸形、复杂骨折等的诊断方面也有同样效果。MR 技术将传统二维影像直接形象地展示在医生面前，赋予了医生“透视眼”，如同患者站在医生面前，同时医生可将“患者”摆放至需要的体位进行观察，将复杂问题简单化、直接化，减少了误诊漏诊的可能，提高了诊断成功率。
1.2 MR 技术在医学培训教育中的应用
由于外科手术方式的增加和临床培训机会的减少，多种教学培训方式油然而生。而医学环境和医学伦理受限以及医学标本短缺等原因，传统的医学培训教育成本昂贵。MR 技术可以帮助学生更直观地理解复杂的人体解剖，使学生得到更有效的训练[10]。Bosc 等[11]指出，由于三维模型较二维图像的学习曲线更为平缓，MR 技术对于年轻外科医生理解手术理论知识、提高手术操作技能具有非常重要的意义。Stefan 等[12]认为，MR 技术一方面使医生免受辐射等因素的侵害，还可以建立一个疾病模型，使医生可以选择不同的手术器械和手术方式对同一患者多次手术，从而选择最佳方案。Barber 等[13]利用 MR 技术设计了鼻窦内窥镜检查模型，使用过的医生表示模型很好地模拟了解剖结构，且操作过程中的感觉与活体手术基本一致。杜昌旺等[14]利用 MR 技术模拟制成了一套侧脑室穿刺教学工具用于学员侧脑室穿刺培训，发现使用 MR 技术模拟的侧脑室穿刺教学工具的学员成绩较传统授课学员成绩有显著提高，且在使用 MR 技术模拟教学工具的学员中，94.4% 认为该教学工具对侧脑室穿刺操作教学有帮助，88.1% 的学员通过培训后提高了给患者行侧脑室穿刺操作的自信心。骨科解剖复杂，仅凭空间想象将二维影像转变为三维模型难以实现，蒋佳霖等[15]将 MR 技术应用于脊柱外科教学中，有效提高了学员的课堂满意度及学习主动性，活跃了课堂氛围，同时提高了学员的三维立体构建能力。王宏等[16]利用 MR 技术构建了三维可视化手术教学模型，将患者影像学资料转换为全息影像导入 MR 设备，由教员和学员同时佩戴 Hololens 眼镜进行讲解。研究组通过 MR 技术辅助教学学员在理论考试、手术考核、模拟手术出错率方面均优于对照组传统教学方式学员，另外研究组教员及学员间满意度较对照组也有明显提高。同时 MR 技术应用于腹膜后肿瘤手术临床教学[17]、骨肿瘤临床教学[18]、骨科手术教学[19]以及心血管教学[20]，有效地提高了教学质量，激发了学习兴趣，提高了学员对解剖知识的理解力。MR 技术从根本上解决了教员和学员对解剖结构认知不同以及学员之间理论知识认知不同和空间思维能力差异导致的教学成绩的差异。同时弥补了医学环境、医学伦理限制，以及解剖标本不足的现实情况，使学员接受了低成本、高收益的教学训练，缩短了医师培养周期[21]。MR 技术在 VR 所提供的虚拟医学模型基础上，将虚拟与现实结合，使医学生不仅能够身临其境地观察，还可以设身处地地操作，真正做到学以致用，但如何将 MR 技术与临床教学很好的结合，是每个学科应该思考的问题。
1.3 MR 技术在术前医患交流中的应用
医疗知识和信息的不对等是造成医患关系紧张的重要原因[22]。刘嘉[23]统计，传统医患沟通中，即使医师详细、生动地讲解手术与治疗的相关信息，患者和家属能够理解的内容也不足 30%，因此容易对治疗结果产生怀疑，导致不必要的医患纠纷。沈剑辉等[24]指出，MR 技术的应用打破了传统的仅仅依靠患者及家属的理解和想象来获取信息，使患者身临其境地理解和接受医生交代的手术与治疗的相关信息。Wu 等[25]通过使用 MR 技术使复杂颈椎骨折术前医患沟通变得更简单、准确、顺畅。医生利用 MR 技术，使患者及其家属能够 360° 观察骨折部位，对手术风险和手术计划有了更深入的了解，减小患者和医生之间的理解差异，减少因医疗知识和信息的不对等造成的医患矛盾。另外，术前规划和模拟已经成为许多医疗中心术前沟通的重要部分，而 MR 技术将在此方面提供更有效的沟通方法[10]。医患沟通是临床工作中很重要的一部分，良好的医患沟通是整个医疗过程的基础，MR 很好地拉近了医生与患者的距离，化抽象为具象，提高了沟通质量，减少了医患矛盾。
1.4 MR 技术在术前规划和术前讨论中的应用
传统的术前规划和术前讨论主要通过二维的影像学信息，如 X 线、CT、MRI 等，然后在大脑中呈现三维效果，这依赖于术者解剖知识的掌握程度和空间想象的能力。由于这两方面能力的不同，很大可能会造成不同术者对患者病情的理解差异，从而导致手术方案选择的不同。另外，由于解剖变异造成信息了解不准确，也会影响精准治疗方案的制订，导致手术风险的增加[10]。严俊伟等[26]针对老年 Kümmell 病行经皮椎体后凸成形术前，利用 MR 技术为患者实行精准穿刺及对病变区的精准定位，实现了老年 Kümmell 病的精准个性化治疗。石小强等[27]术前通过 MR 技术评价腹膜后肿瘤侵犯邻近血管的程度，以评估术中是否需要行血管的切除重建以及是否需要联合切除浸润器官。Incekara 等[28]使用 MR 技术对 25 例脑肿瘤进行术前定位，与传统的神经导航定位相比，定位误差平均仅有 0.4 cm，提出了新的脑肿瘤定位方式。冷超等[29]利用 MR 技术确定肿瘤的范围及肿瘤周围血管的位置，进而规划手术方式及手术切除范围，成功为 1 例胃癌根治术后肝转移的患者行左半肝切除术。成功的手术建立在充分的术前准备和术前规划的基础上，常规的术前讨论正是为了使手术方式的选择和手术过程的开展变得准确、顺利，应用 MR 技术于术前准备和术前规划，不仅增加了 1 名非常专业的“影像科”专家，还将术者在术前对手术过程的模拟直观形象地展现出来，进一步增加了手术的准确性和合理性。
1.5 MR 技术在术中指导中的应用
Marescaux 等[30]于 2004 年首次将 MR 技术应用于腹腔镜手术中。如今国内在骨科、肝胆外科、泌尿外科等领域已实现初步应用。Lee 等[31]提出 MR 技术应用于骨科相关领域，帮助外科医生在螺钉安装过程中快速定位，同时显示皮肤遮挡部位解剖结构，降低了手术风险，从而减少手术并发症，起到模拟并协助提高手术准确率的作用。Jayender 等[32]通过让 16 名外科医生分别在传统 CT 引导和 MR 辅助引导的腹腔镜训练器中完成标准钉传递等一系列动作，发现 MR 辅助组操作时间、准确度、平稳性方面均优于 CT 引导组，且进行的操作越复杂，结果差异性越大。Wei 等[33-34]运用 MR 技术完成经皮脊柱锥体后突成形术，发现 MR 组在术中 X 线照射次数、手术时间及术后后凸角均少于或短于传统 C 臂组，Wei 等[33]同时指出 MR 组在视觉模拟评分（VAS）及 Oswestry 功能障碍指数问卷表（ODI 评分，即手术效果）较 C 臂组均有显著提高。石磊等[35]最先将 MR 技术应用于肝脏切除手术中，实现了三维模型全息影像和靶器官的精确匹配，提出 MR 技术可应用于肝胆外科领域中。梅昆有等[36]利用 MR 技术可以为术者提供直观的立体图像，有助于手术路径的选择，在肝胆肿瘤手术中有良好的应用前景。马春阳等[37]将 MR 技术应用于复杂性肝癌切除术，明显缩短手术时间、肝门阻断时间，减少术中出血量及输血量，同时可明显降低术后并发症发生率。武鹏等[38]运用 MR 联合达芬奇机器人成功完成 15 例完全内生型肾肿瘤肾部分切除术，均顺利完成手术，无中转开放及大出血病例，术后无漏尿及切缘阳性病例。随访 9 个月，无转移或复发病例。他们指出 MR 技术在肿瘤定位及手术安全性方面具有显著优势，同时可明显降低手术难度。许玲等[39]将 MR 技术应用于侧颅底良性肿瘤切除术中，发现与传统手术患者的肿瘤全切率、术后平均住院时间和并发症发生率差异无统计学意义，但术中自切皮开始至肿瘤完全暴露时间 MR 组较传统组明显缩短（P=0.003），且 MR 组患者满意度评分较传统组明显提高（P=0.005）。Li 等[40-42]将 MR 技术应用于肾部分切除术中，发现应用 MR 技术使手术时间、肠道功能恢复时间、术后住院时间均明显缩短，且术中出血量及术后肾周血肿、尿瘘等并发症也明显减少。张勇等[43]通过 MR 技术应用于 11 例复杂先心病患者的治疗，指出 MR 技术可以优化手术策略、减少手术创伤。MR 使用头戴式显示器，模拟的三维模型较传统的二维图像辅助临床评估时间缩短了 4 倍[44]，同时 MR 设备通过手势和语音进行操作，可以保证在无菌情况下，通过旋转、缩放等将三维模型展现于术者视野中[1]。同时，术前可视化评估对术中术者的信心和手术安全性都有一定程度的提高[45]。另外，MR 设备可将三维模型投放于手术视野中，避免了传统手术模拟系统中，模型显示于远离术野的屏幕，术者视线需要离开术区观察，造成术区突发情况处理不及时可能引发的风险[46]。手术中 MR 技术将模型投影于患者体表，可清晰地显示解剖结构，降低了解剖变异结构的辨认难度，且无需扩大切口既可准确地知晓术野周边重要解剖结构的位置，避免误伤，另外对于肿瘤患者，可提前设计肿瘤切缘，避免术中切除范围不足影响预后。MR 在术中有很好的应用前景，随着术中 MR 的应用，会发现越来越多的使用方式以提高手术质量。
1.6 MR 技术在远程诊疗中的应用
我国部分城市因医疗水平受限，有些少见疾病难以得到很好的救治，从而需要其它城市专家远程会诊，而传统的会诊模式费时费力。MR 技术在一定程度上解决了这一问题[47]。孙涛等[48]首次在国际上将 MR 技术应用于乳腺肿瘤的远程精准会诊，并成功完成 1 例乳腺肿瘤切除术，术中专家实时指导，如同亲临手术，使手术时间缩短、出血减少、患者恢复加快。他们指出，MR 突破了空间的限制，使两地医生及患者可以“面对面”交流，为双方提供了便利，同时节约了大量的时间和精力，使医疗资源使用最优化。朱捷等[49]报道了 1 例 MR 远程协作机器人微创手术，进一步证明了 MR 技术在远程诊疗中的可行性和优越性。随着数字时代的发展，任何技术都可以搭乘信息化这趟快车，临床工作也不例外，MR 可以呈现直观的三维模型，数字技术可将这种模型传输至任何一个地方，实现方便快捷的远程专家会诊。
1.7 MR 技术在护理中的应用
Hauze 等[50]指出通过 MR 技术可以将护士学员安排进现实中难以实现或现实中很少出现的情境中去学习。王慧文等[51]利用 MR 辅助股骨颈骨折微创手术后的快速康复护理，收到良好效果。沈剑辉等[24]利用 MR 在术中实时生成三维模型，使术者与器械护士间的配合达到了信息交流的高效性和一致性，同时指出 MR 打破了传统仅靠患者的想象和理解来传递信息的术前访视模式，通过身临其境的感受，提高术前访视质量。陈忠仪等[52]利用 MR 模拟手术器械、手术床、手术灯等，建立了模拟手术室，可应用于手术室护士培训中。
2 MR 技术在胸心外科中的应用
MR 技术已经应用于很多临床学科，胸心外科医生也已经开始探索 MR 技术在本专业的相关应用。Kang 等[53]通过 MR 技术对先心病患者的心脏标本进行三维模拟，不仅发现三维模型更详细地展现了复杂先心病的损伤部位，同时发现高保真的三维模型可用于保存标本和教学。马永富等[54]利用 MR 辅助术前肺小结节定位，定位准确，成功实施左肺上叶切除术 1 例。汤轶等[55]利用 MR 技术对 2 例胸壁肿瘤患者行胸部薄层 CT 扫描，获得 DICOM 数据，输入计算机生成三维模型，在术前讨论中使用虚拟模型进行手术预演，成功完成 2 例胸壁肿瘤扩大切除+胸壁重建术，他们指出 MR 技术能更精准地确定手术切缘，同时对术中未切开胸壁后组织器官有更精准的了解。Perkins 等[56]利用 MR 技术对 3 例患者进行术前及术中肺小结节定位，均定位准确，同时利用 MR 设计术中切缘指导手术，降低了手术成本、缩短了手术时间、减少术前 CT 定位等额外程序。但 MR 技术在胸心外科中的应用与其它专业相比仍较落后，且应用于临床实践中仅限于病例报道的少数患者，因此仍需大量临床工作以探讨 MR 技术在胸心外科中的应用前景。
3 MR 技术存在的不足
MR 技术在医学领域方面应用已初步形成，但仍存在一些不足。马小军等[18, 57]同时指出 MR 技术最大的难题在于虚拟模型与真实世界的匹配精度仍需进一步提升，特别是人体由于呼吸运动，会引起腹壁、内脏器官等位置发生变化，这可能也是胸心外科较其它专业在 MR 技术应用中相对落后的原因之一。Luzon 等[6]通过研究发现，MR 设备佩戴者视线不同也会造成模型与真实世界匹配差异。另外，术中操作会使组织变形、移位等，因此，如何实现虚拟模型和现实中真实图像的统一融合是技术的关键。另外，MR 三维模型的建立依赖于影像学和计算机学专业人员，且耗费时间长，MR 设备在人体工程学方面仍有待提高，如设备电量、佩戴舒适性等方面仍存在问题[57]，术者长时间佩戴 MR 设备可能会引起恶心、头晕，一定程度上会增加手术风险。目前的 MR 设备尚没有专门用于医学需要的软件，只是将商业用途的软件用于医学实践中，其潜在的风险尚不可知[58]。
4 MR 技术的应用前景
MR 技术是继 AR、VR、3D 打印等现代化技术后出现的新型全息影像技术，结合了 AR、VR 技术的优点，同时避免了 3D 打印材料昂贵，打印准备时间长等劣势[59]，另外 MR 模型更加逼真，可以通过着色、透明或者随意移除和替换得到想要的模型，较传统印刷模型的实用性强[57]。Cartucho 等[60]建立了一个可以同时展现三维模型、二维影像学数据和术中相应影像学数据的多模式成像数据平台，他们的研究结果发现，MR 有望成为手术室的标准可视化工具，因为它可以多方面展示患者的重要数据，从而促进手术计划和决策。同时还进行了一项试点研究，以评估平台的可用性。根据参与者的评分和反馈发现该平台很直观，并且参与者表示愿意在他们的手术室中使用。1996 年北美放射学会新视野讲座强调计算机将在微创手术中发挥导航作用，并特别指出将实现术前规划、手术路径的选择、模型和人体的重合、显示虚拟针道等。20 年之后，这些仍没有很好应用于临床[2]，但 MR 技术的出现可以很好地完成上述应用，虽然目前 MR 技术在医学领域的应用才刚刚起步，但前景无限[61]。在前人研究成果的基础上，我们可以展望 MR 技术在外科手术中的美好未来。首先，继续采用 MR 作为外科培训工具，同时采用更先进的技术来检测外科医生的技术或缩小虚拟环境和真实手术环境之间的差异。此外，MR 技术在外科的广泛临床应用将加速远程手术的发展。随着 5G 的快速演进，相信这一智能手术环境将很快到来。MR 技术未来可能会在医学培训、疾病诊断、医患沟通、临床诊疗等方面带来颠覆性的变化，推动医学的快速发展。
利益冲突：无。
作者贡献：辛宁负责文章的撰写与修改；丁新宇、黄可南、韦荣强、陈子豪、刘承栋和李恒负责相关文献查阅及文章修改；徐志飞、唐华对文章的相关内容进行指导和修正。
混合现实（mixed reality，MR）技术是继虚拟现实（virtual reality，VR）、增强现实（augmented reality，AR）技术之后出现的新型数字全息影像技术[1]。VR 是一种虚拟环境，通过给用户提供沉浸式体验，感受完全模拟的三维空间，但切断了真实与现实的联系。AR 是将虚拟环境投影于真实环境中，实现真实与虚拟的融合，但无法提供给用户沉浸式的交互体验[2]。1994 年，Milgram 等[3]在研究 MR 内涵时提出了虚拟连续体（virtuality continuum）的概念，指出 MR 是将现实世界与虚拟世界融合在一起，形成的一种新的可视化环境。如果将真实世界和虚拟世界分别置于一维空间坐标轴的左顶点和右顶点，AR 则位于横轴的左侧区域，VR 则位于横轴的右侧区域，MR 则位于除去左右顶点的中间区域（图 1）。MR 具备以下主要特点：（1）现实与虚拟世界的深度结合；（2）三维模型与真实世界的精准匹配；（3）环境与使用者的实时交互[4]。目前 MR 技术已经在工业制造、军事演习、文化传播、汽车领域、游戏娱乐等方面得到了很好的应用[5]。近些年，MR 技术同样开始应用于医疗行业。
图1
Milgram 提出的虚拟连续体[3]
1 MR 技术在医学中的应用
Luzon 等[6]对 5 897 篇 MR 相关文献进行分析，发现外科（54.8%）是涉及 MR 研究最主要的学术领域，此外依次为工程学（13.1%）、计算机科学（9.0%）、神经病学（8.1%）、医学影像学（8.1%）、泌尿外科（7.3%）、教育研究（5.6%）、骨科（4.7%）、耳鼻咽喉科（3.7%）和保健科（3.0%）。在医学中，目前主要应用于影像资料的三维重建、疾病诊断、手术规划、医患沟通、术中导航、远程医疗以及医学培训等各方面[7]。
1.1 MR 技术在疾病诊断中的应用
传统的影像学检查主要有 X 线、CT、磁共振成像（MRI）、B 超等，而准确的诊断往往需要结合多年的临床经验和较高的空间想象能力。但 MR 技术可以很大程度上降低对以上两种能力的需求。Brun 等[8]从 CT 血管造影（CTA）中提取出患者心脏模型的 MR 全息影像用于先天性心脏病（先心病）的诊断，36 名儿科心脏团队成员对 MR 技术辅助先心病的诊断评价很高，同时对 MR 技术体验过程评分也很高，因此提出 MR 技术在解剖学的鉴别和诊断上具有巨大优势。万磊等[9]将 MR 技术应用于颅底凹陷症的诊断，通过将复杂的骨结构立体直观地展示在临床医生面前，很好地解决了以往单纯通过 X 线、CT、MRI 诊断颅底凹陷症可能存在的干扰，对颅底凹陷症的评估、分型变得更加容易，另外，还指出 MR 技术在脊柱畸形、复杂骨折等的诊断方面也有同样效果。MR 技术将传统二维影像直接形象地展示在医生面前，赋予了医生“透视眼”，如同患者站在医生面前，同时医生可将“患者”摆放至需要的体位进行观察，将复杂问题简单化、直接化，减少了误诊漏诊的可能，提高了诊断成功率。
1.2 MR 技术在医学培训教育中的应用
由于外科手术方式的增加和临床培训机会的减少，多种教学培训方式油然而生。而医学环境和医学伦理受限以及医学标本短缺等原因，传统的医学培训教育成本昂贵。MR 技术可以帮助学生更直观地理解复杂的人体解剖，使学生得到更有效的训练[10]。Bosc 等[11]指出，由于三维模型较二维图像的学习曲线更为平缓，MR 技术对于年轻外科医生理解手术理论知识、提高手术操作技能具有非常重要的意义。Stefan 等[12]认为，MR 技术一方面使医生免受辐射等因素的侵害，还可以建立一个疾病模型，使医生可以选择不同的手术器械和手术方式对同一患者多次手术，从而选择最佳方案。Barber 等[13]利用 MR 技术设计了鼻窦内窥镜检查模型，使用过的医生表示模型很好地模拟了解剖结构，且操作过程中的感觉与活体手术基本一致。杜昌旺等[14]利用 MR 技术模拟制成了一套侧脑室穿刺教学工具用于学员侧脑室穿刺培训，发现使用 MR 技术模拟的侧脑室穿刺教学工具的学员成绩较传统授课学员成绩有显著提高，且在使用 MR 技术模拟教学工具的学员中，94.4% 认为该教学工具对侧脑室穿刺操作教学有帮助，88.1% 的学员通过培训后提高了给患者行侧脑室穿刺操作的自信心。骨科解剖复杂，仅凭空间想象将二维影像转变为三维模型难以实现，蒋佳霖等[15]将 MR 技术应用于脊柱外科教学中，有效提高了学员的课堂满意度及学习主动性，活跃了课堂氛围，同时提高了学员的三维立体构建能力。王宏等[16]利用 MR 技术构建了三维可视化手术教学模型，将患者影像学资料转换为全息影像导入 MR 设备，由教员和学员同时佩戴 Hololens 眼镜进行讲解。研究组通过 MR 技术辅助教学学员在理论考试、手术考核、模拟手术出错率方面均优于对照组传统教学方式学员，另外研究组教员及学员间满意度较对照组也有明显提高。同时 MR 技术应用于腹膜后肿瘤手术临床教学[17]、骨肿瘤临床教学[18]、骨科手术教学[19]以及心血管教学[20]，有效地提高了教学质量，激发了学习兴趣，提高了学员对解剖知识的理解力。MR 技术从根本上解决了教员和学员对解剖结构认知不同以及学员之间理论知识认知不同和空间思维能力差异导致的教学成绩的差异。同时弥补了医学环境、医学伦理限制，以及解剖标本不足的现实情况，使学员接受了低成本、高收益的教学训练，缩短了医师培养周期[21]。MR 技术在 VR 所提供的虚拟医学模型基础上，将虚拟与现实结合，使医学生不仅能够身临其境地观察，还可以设身处地地操作，真正做到学以致用，但如何将 MR 技术与临床教学很好的结合，是每个学科应该思考的问题。
1.3 MR 技术在术前医患交流中的应用
医疗知识和信息的不对等是造成医患关系紧张的重要原因[22]。刘嘉[23]统计，传统医患沟通中，即使医师详细、生动地讲解手术与治疗的相关信息，患者和家属能够理解的内容也不足 30%，因此容易对治疗结果产生怀疑，导致不必要的医患纠纷。沈剑辉等[24]指出，MR 技术的应用打破了传统的仅仅依靠患者及家属的理解和想象来获取信息，使患者身临其境地理解和接受医生交代的手术与治疗的相关信息。Wu 等[25]通过使用 MR 技术使复杂颈椎骨折术前医患沟通变得更简单、准确、顺畅。医生利用 MR 技术，使患者及其家属能够 360° 观察骨折部位，对手术风险和手术计划有了更深入的了解，减小患者和医生之间的理解差异，减少因医疗知识和信息的不对等造成的医患矛盾。另外，术前规划和模拟已经成为许多医疗中心术前沟通的重要部分，而 MR 技术将在此方面提供更有效的沟通方法[10]。医患沟通是临床工作中很重要的一部分，良好的医患沟通是整个医疗过程的基础，MR 很好地拉近了医生与患者的距离，化抽象为具象，提高了沟通质量，减少了医患矛盾。
1.4 MR 技术在术前规划和术前讨论中的应用
传统的术前规划和术前讨论主要通过二维的影像学信息，如 X 线、CT、MRI 等，然后在大脑中呈现三维效果，这依赖于术者解剖知识的掌握程度和空间想象的能力。由于这两方面能力的不同，很大可能会造成不同术者对患者病情的理解差异，从而导致手术方案选择的不同。另外，由于解剖变异造成信息了解不准确，也会影响精准治疗方案的制订，导致手术风险的增加[10]。严俊伟等[26]针对老年 Kümmell 病行经皮椎体后凸成形术前，利用 MR 技术为患者实行精准穿刺及对病变区的精准定位，实现了老年 Kümmell 病的精准个性化治疗。石小强等[27]术前通过 MR 技术评价腹膜后肿瘤侵犯邻近血管的程度，以评估术中是否需要行血管的切除重建以及是否需要联合切除浸润器官。Incekara 等[28]使用 MR 技术对 25 例脑肿瘤进行术前定位，与传统的神经导航定位相比，定位误差平均仅有 0.4 cm，提出了新的脑肿瘤定位方式。冷超等[29]利用 MR 技术确定肿瘤的范围及肿瘤周围血管的位置，进而规划手术方式及手术切除范围，成功为 1 例胃癌根治术后肝转移的患者行左半肝切除术。成功的手术建立在充分的术前准备和术前规划的基础上，常规的术前讨论正是为了使手术方式的选择和手术过程的开展变得准确、顺利，应用 MR 技术于术前准备和术前规划，不仅增加了 1 名非常专业的“影像科”专家，还将术者在术前对手术过程的模拟直观形象地展现出来，进一步增加了手术的准确性和合理性。
1.5 MR 技术在术中指导中的应用
Marescaux 等[30]于 2004 年首次将 MR 技术应用于腹腔镜手术中。如今国内在骨科、肝胆外科、泌尿外科等领域已实现初步应用。Lee 等[31]提出 MR 技术应用于骨科相关领域，帮助外科医生在螺钉安装过程中快速定位，同时显示皮肤遮挡部位解剖结构，降低了手术风险，从而减少手术并发症，起到模拟并协助提高手术准确率的作用。Jayender 等[32]通过让 16 名外科医生分别在传统 CT 引导和 MR 辅助引导的腹腔镜训练器中完成标准钉传递等一系列动作，发现 MR 辅助组操作时间、准确度、平稳性方面均优于 CT 引导组，且进行的操作越复杂，结果差异性越大。Wei 等[33-34]运用 MR 技术完成经皮脊柱锥体后突成形术，发现 MR 组在术中 X 线照射次数、手术时间及术后后凸角均少于或短于传统 C 臂组，Wei 等[33]同时指出 MR 组在视觉模拟评分（VAS）及 Oswestry 功能障碍指数问卷表（ODI 评分，即手术效果）较 C 臂组均有显著提高。石磊等[35]最先将 MR 技术应用于肝脏切除手术中，实现了三维模型全息影像和靶器官的精确匹配，提出 MR 技术可应用于肝胆外科领域中。梅昆有等[36]利用 MR 技术可以为术者提供直观的立体图像，有助于手术路径的选择，在肝胆肿瘤手术中有良好的应用前景。马春阳等[37]将 MR 技术应用于复杂性肝癌切除术，明显缩短手术时间、肝门阻断时间，减少术中出血量及输血量，同时可明显降低术后并发症发生率。武鹏等[38]运用 MR 联合达芬奇机器人成功完成 15 例完全内生型肾肿瘤肾部分切除术，均顺利完成手术，无中转开放及大出血病例，术后无漏尿及切缘阳性病例。随访 9 个月，无转移或复发病例。他们指出 MR 技术在肿瘤定位及手术安全性方面具有显著优势，同时可明显降低手术难度。许玲等[39]将 MR 技术应用于侧颅底良性肿瘤切除术中，发现与传统手术患者的肿瘤全切率、术后平均住院时间和并发症发生率差异无统计学意义，但术中自切皮开始至肿瘤完全暴露时间 MR 组较传统组明显缩短（P=0.003），且 MR 组患者满意度评分较传统组明显提高（P=0.005）。Li 等[40-42]将 MR 技术应用于肾部分切除术中，发现应用 MR 技术使手术时间、肠道功能恢复时间、术后住院时间均明显缩短，且术中出血量及术后肾周血肿、尿瘘等并发症也明显减少。张勇等[43]通过 MR 技术应用于 11 例复杂先心病患者的治疗，指出 MR 技术可以优化手术策略、减少手术创伤。MR 使用头戴式显示器，模拟的三维模型较传统的二维图像辅助临床评估时间缩短了 4 倍[44]，同时 MR 设备通过手势和语音进行操作，可以保证在无菌情况下，通过旋转、缩放等将三维模型展现于术者视野中[1]。同时，术前可视化评估对术中术者的信心和手术安全性都有一定程度的提高[45]。另外，MR 设备可将三维模型投放于手术视野中，避免了传统手术模拟系统中，模型显示于远离术野的屏幕，术者视线需要离开术区观察，造成术区突发情况处理不及时可能引发的风险[46]。手术中 MR 技术将模型投影于患者体表，可清晰地显示解剖结构，降低了解剖变异结构的辨认难度，且无需扩大切口既可准确地知晓术野周边重要解剖结构的位置，避免误伤，另外对于肿瘤患者，可提前设计肿瘤切缘，避免术中切除范围不足影响预后。MR 在术中有很好的应用前景，随着术中 MR 的应用，会发现越来越多的使用方式以提高手术质量。
1.6 MR 技术在远程诊疗中的应用
我国部分城市因医疗水平受限，有些少见疾病难以得到很好的救治，从而需要其它城市专家远程会诊，而传统的会诊模式费时费力。MR 技术在一定程度上解决了这一问题[47]。孙涛等[48]首次在国际上将 MR 技术应用于乳腺肿瘤的远程精准会诊，并成功完成 1 例乳腺肿瘤切除术，术中专家实时指导，如同亲临手术，使手术时间缩短、出血减少、患者恢复加快。他们指出，MR 突破了空间的限制，使两地医生及患者可以“面对面”交流，为双方提供了便利，同时节约了大量的时间和精力，使医疗资源使用最优化。朱捷等[49]报道了 1 例 MR 远程协作机器人微创手术，进一步证明了 MR 技术在远程诊疗中的可行性和优越性。随着数字时代的发展，任何技术都可以搭乘信息化这趟快车，临床工作也不例外，MR 可以呈现直观的三维模型，数字技术可将这种模型传输至任何一个地方，实现方便快捷的远程专家会诊。
1.7 MR 技术在护理中的应用
Hauze 等[50]指出通过 MR 技术可以将护士学员安排进现实中难以实现或现实中很少出现的情境中去学习。王慧文等[51]利用 MR 辅助股骨颈骨折微创手术后的快速康复护理，收到良好效果。沈剑辉等[24]利用 MR 在术中实时生成三维模型，使术者与器械护士间的配合达到了信息交流的高效性和一致性，同时指出 MR 打破了传统仅靠患者的想象和理解来传递信息的术前访视模式，通过身临其境的感受，提高术前访视质量。陈忠仪等[52]利用 MR 模拟手术器械、手术床、手术灯等，建立了模拟手术室，可应用于手术室护士培训中。
2 MR 技术在胸心外科中的应用
MR 技术已经应用于很多临床学科，胸心外科医生也已经开始探索 MR 技术在本专业的相关应用。Kang 等[53]通过 MR 技术对先心病患者的心脏标本进行三维模拟，不仅发现三维模型更详细地展现了复杂先心病的损伤部位，同时发现高保真的三维模型可用于保存标本和教学。马永富等[54]利用 MR 辅助术前肺小结节定位，定位准确，成功实施左肺上叶切除术 1 例。汤轶等[55]利用 MR 技术对 2 例胸壁肿瘤患者行胸部薄层 CT 扫描，获得 DICOM 数据，输入计算机生成三维模型，在术前讨论中使用虚拟模型进行手术预演，成功完成 2 例胸壁肿瘤扩大切除+胸壁重建术，他们指出 MR 技术能更精准地确定手术切缘，同时对术中未切开胸壁后组织器官有更精准的了解。Perkins 等[56]利用 MR 技术对 3 例患者进行术前及术中肺小结节定位，均定位准确，同时利用 MR 设计术中切缘指导手术，降低了手术成本、缩短了手术时间、减少术前 CT 定位等额外程序。但 MR 技术在胸心外科中的应用与其它专业相比仍较落后，且应用于临床实践中仅限于病例报道的少数患者，因此仍需大量临床工作以探讨 MR 技术在胸心外科中的应用前景。
3 MR 技术存在的不足
MR 技术在医学领域方面应用已初步形成，但仍存在一些不足。马小军等[18, 57]同时指出 MR 技术最大的难题在于虚拟模型与真实世界的匹配精度仍需进一步提升，特别是人体由于呼吸运动，会引起腹壁、内脏器官等位置发生变化，这可能也是胸心外科较其它专业在 MR 技术应用中相对落后的原因之一。Luzon 等[6]通过研究发现，MR 设备佩戴者视线不同也会造成模型与真实世界匹配差异。另外，术中操作会使组织变形、移位等，因此，如何实现虚拟模型和现实中真实图像的统一融合是技术的关键。另外，MR 三维模型的建立依赖于影像学和计算机学专业人员，且耗费时间长，MR 设备在人体工程学方面仍有待提高，如设备电量、佩戴舒适性等方面仍存在问题[57]，术者长时间佩戴 MR 设备可能会引起恶心、头晕，一定程度上会增加手术风险。目前的 MR 设备尚没有专门用于医学需要的软件，只是将商业用途的软件用于医学实践中，其潜在的风险尚不可知[58]。
4 MR 技术的应用前景
MR 技术是继 AR、VR、3D 打印等现代化技术后出现的新型全息影像技术，结合了 AR、VR 技术的优点，同时避免了 3D 打印材料昂贵，打印准备时间长等劣势[59]，另外 MR 模型更加逼真，可以通过着色、透明或者随意移除和替换得到想要的模型，较传统印刷模型的实用性强[57]。Cartucho 等[60]建立了一个可以同时展现三维模型、二维影像学数据和术中相应影像学数据的多模式成像数据平台，他们的研究结果发现，MR 有望成为手术室的标准可视化工具，因为它可以多方面展示患者的重要数据，从而促进手术计划和决策。同时还进行了一项试点研究，以评估平台的可用性。根据参与者的评分和反馈发现该平台很直观，并且参与者表示愿意在他们的手术室中使用。1996 年北美放射学会新视野讲座强调计算机将在微创手术中发挥导航作用，并特别指出将实现术前规划、手术路径的选择、模型和人体的重合、显示虚拟针道等。20 年之后，这些仍没有很好应用于临床[2]，但 MR 技术的出现可以很好地完成上述应用，虽然目前 MR 技术在医学领域的应用才刚刚起步，但前景无限[61]。在前人研究成果的基础上，我们可以展望 MR 技术在外科手术中的美好未来。首先，继续采用 MR 作为外科培训工具，同时采用更先进的技术来检测外科医生的技术或缩小虚拟环境和真实手术环境之间的差异。此外，MR 技术在外科的广泛临床应用将加速远程手术的发展。随着 5G 的快速演进，相信这一智能手术环境将很快到来。MR 技术未来可能会在医学培训、疾病诊断、医患沟通、临床诊疗等方面带来颠覆性的变化，推动医学的快速发展。
利益冲突：无。
作者贡献：辛宁负责文章的撰写与修改；丁新宇、黄可南、韦荣强、陈子豪、刘承栋和李恒负责相关文献查阅及文章修改；徐志飞、唐华对文章的相关内容进行指导和修正。
