XR技术赋能眼科治疗与视觉辅助:下一片蓝海正在形成

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无论是将XR技术融入到模拟手术教学培训、远程医疗协助,还是实际应用于临床治疗、手术实操,在技术发展驶入快车道的当下,医疗领域也在迎来深远变革。

XR技术推动数字疗法从单一图片形式向3D交互模式升级。直到近两年,空间计算逐步成熟后,才开始有更多医院将XR设备运用到医疗领域,而这些手术案例累积下来的成功经验将为未来的数字医学诊疗带来新的突破。

XR医疗器械市场正在扩大

医疗装备市场规模正在扩大,而医疗领域对XR设备及内容在临床环境的使用同样有着严格的审批规定,目前海外已有多项符合FDA法规的XR硬件和解决方案登记在册。

根据FDA列出的2015年至今跨医学学科的XR医疗器械清单,其批准的包含XR技术的医疗器械共有69项,项目类别主要集中在骨科(25项)和放射科(28项),其他项目涵盖理疗、眼科、耳鼻喉科、神经内科、心血管科、普通外科和整形外科。

数据来源:FDA,VR陀螺整理

其中,AR手术导航企业Augmedics所研发的“xvision Spine System”自2019年获FDA批准后,便得到了广泛落地,目前该公司已累积申请三次FDA并获批。这家AR医疗企业也备受资方关注,陆续完成多笔高额融资,总融资额达到1.436亿美元。

今年4月22日,Augmedics宣布达成一项新的里程碑,其使用xvision系统共治疗了一万名患者。此外,Augmedics的xvision CT到透视(CT-Fluoro)注册方法允许外科医生根据术前CT扫描和标准2D C臂透视图像进行导航,从而无需进行3D术中成像,成功在新集成的AI功能的基础上扩展外科医生的AR导航访问权限。

图源:Augmedics

国内也在加快在AR手术方面的布局。2024年4月,专注于临床手术辅助设备研发与应用的上海霖晏医疗科技有限公司,自主研发出我国首个应用AR技术的脊柱外科手术导航系统Holonavi S获NMPA批准上市,同年10月,霖晏医疗AR脊柱外科手术导航系统获批生产证。

自苹果Vision Pro发布以来,将XR医疗加速带入现实,海内外多家医院已成功利用Vision Pro辅助完成多起外科手术,不限于普通外科手术、心胸外科手术、泌尿外科手术、骨科手术、颅骨外科手术等。

据动脉网消息,2024年国内全年共有14款XR医疗器械获批,比2023年进一步增长40%之多。这也使得国产XR医疗器械获批总数达到了32款。认知障碍和眼科是涉及最多的,分别有12款和8款。

认知障碍和眼科是涉及最多的,分别有12款和8款(图源:动脉网)

在XR医疗逐渐获得医学界认可的趋势下,与视觉强相关的XR设备随着产品分辨率提高、性能优化、可穿戴性等方面的进步,XR技术在眼科治疗中得到更深远的研究和应用。

XR眼科诊疗在不同场景的研究应用

在细分领域中,眼科因视觉交互特性成为XR技术落地的重点场景,而XR技术在数字疗法中也为眼科疾病的视觉训练和康复治疗提供了新的工具和解决方案。

6月6日是全国爱眼日,国家卫健委统计数据显示,我国近视人群已经突破7亿。考虑到近视、白内障、青光眼等眼科疾病种类繁多,传统治疗手段存在一定局限性,XR技术正展现出它的巨大潜力。

目前已有多个研究团队利用XR技术开发出新型的眼科疾病诊断方案,在疾病早筛、术中辅助或术后康复等方面均有应用,以新的治疗手段改善患者生活质量、减轻社会医疗负担。

  • 弱视/斜视治疗

弱视是一种常见的发育性视觉障碍,传统的弱视治疗方法主要是佩戴眼镜矫正屈光不正,以及通过优势眼,强迫使用弱视眼的遮盖疗法,或药物治疗来促进弱视眼的使用。而XR头显和眼镜以及特制的XR游戏内容对弱视双眼治疗也有一定成效。

中国科学院与复旦大学合作研发出新型AR训练方法

中国科学院生物物理研究所张朋课题组与复旦大学附属眼耳鼻喉医院文雯团队合作,成功研发出新型AR训练方法。

研究发现,短期AR训练能够提升健康受试者的视力与高空间频率敏感度,恢复双眼平衡并长期维持;弱视患者使用轻量化AR眼镜进行为期一周的居家训练后,弱视眼的视力、眼优势和立体视功能均取得进步,并表现出较高的训练依从性。

Vivid Vision(上)和CureSight(下)

多项RCTs研究表明,多种双眼治疗方法在提高弱视眼的最佳矫正视力(AEBCVA)例如使用CureSight进行16周家庭治疗,高依从性患者AEBCVA提高2.8行,优于遮盖治疗;Vivid Vision游戏软件治疗10周后,视力提升虽与遮盖组无显著差异,但治疗停止10周后仍有改善。

Vivid Vision是已在美国FDA注册并带有CE标志的I类医疗设备。该应用适用于患有双眼视觉功能障碍(例如会聚功能不足、缺乏立体深度知觉和弱视)的患者。

而CureSight,是首款同时获得中国NMPA、美国FDA及欧盟CE MDR认证的弱视治疗设备。基于眼动追踪系统,旨可为患有弱视的儿童患者(4至9岁)提供远程双眼视觉治疗。

  • 预防和控制近视

研究人员也在积极探索XR技术,开发各类用于预防和控制近视的设备和应用工具。在XR视觉训练中提供远近交替聚焦、眼球运动训练、立体视觉训练等,均可以增强眼部肌肉的调节能力和视觉功能,或是设计趣味性更强的XR护眼游戏,可在保证患者接受度的情况下提升训练效率。

日本眼科医疗解决方案商窪田制药开发出利用AR技术抑制近视的眼镜“Kubota Glass”,再现向远处看时的视觉环境让“眼睛感觉在看着户外”,通过在视网膜稍前方投射图像来缩短拉长的眼轴长度,从而预防近视,据称每天仅需佩戴两小时即可。产品售价为77万日元,折合约39289元人民币。

日本关西学院大学的研究人员开发了一款旨在改善玩家视力的VR游戏,可以锻炼眼部肌肉,玩家需要交替瞄准不同距离的目标,并专注于目标。

研究结果表明,10名年龄在22岁至36岁之间的年轻参与者在为期六周的研究期内,该游戏有效改善了所有参与者的视力。研究中对于严重近视的参与者,他们玩该游戏的次数越多,视力改善就越明显。然而该研究的有效性还需要进一步认证。

  • 低视力场景辅助

     

利用XR技术,医生能够创建眼部的3D虚拟模型,从而更精确地诊断眼部疾病,如白内障、黄斑变性和青光眼等。

例如Martínez-Almeida等研究发现基于眼球追踪技术的VR工具可有效区别青光眼患者与健康个体,同时可有效评估青光眼患者的注视模式特征。Powell等研究发现对于年龄相关性黄斑变性的低视力患者,VR头显在发现物体、识别面部和颜色方面均有显著改进。VR技术中的高亮度能够支持更靠近黄斑中心凹的稳定固定,从而提高视觉分辨率。

OcuLenz头显

Ocutrx推出的XR头显OcuLenz,可为老年性黄斑病变患者及其他患者带来新的治疗方案。它的工作原理是将高对比度、经过像素操作的图像转移到患者的周边视野,提供视觉辅助。这种方法有助于弥补黄斑病变患者的视野中心视力损失。

eSight眼镜

 

eSight同样是一款用于改善低视力症状的设备,适用于中央视力严重丧失的人群,已在FDA注册。

 

eSight可让黄斑病变、糖尿病视网膜病变以及20多种不同疾病的人群获得高清视觉效果。主要是采用高速高清摄像头,连续捕捉患者所看内容的视频片段,通过经临床验证的智能算法来优化和增强视频,并将其共享到两个高清OLED屏幕上。

 

写在最后

XR在眼科治疗、康复及辅助等多方面展现出的巨大潜力也让科技巨头纷纷投身其中,致力于缓解视障问题,提高视障患者的生活体验。硬件迭代已经可以初步满足医疗级需求,XR设备屏幕分辨率和眼动追踪精度的提高,有望在未来进一步推动无障碍设备向消费端继续渗透。

以苹果为例,Vision Pro近期更新了强大的辅助功能,在应用标签、文本阅读、放大镜和实时识别功能等方面带来了更有效的无障碍支持,所有人都能更便捷地与世界接轨。未来脑机接口也将应用于Vision Pro,为渐冻症等患者提供人机交互的可能。

Meta在2024年的Connect大会上就正式宣布为智能眼镜Ray-ban Meta推出无障碍功能,与“Be My Eyes”这款针对视障用户推出的免费应用加强合作,通过AI语音呼叫志愿者,让志愿者通过智能眼镜的摄像头,为视障人士讲解眼前的场景或提供语音提示的援助。

苹果、Meta 等科技企业的入局,更多的是提供视觉辅助诊疗的功能,这也意味着着XR医疗开始进入生态建设期。

 

未来,XR技术在眼科等领域的突破将依赖硬件与医疗场景的深度结合,但设备成本高、投入回报、跨学科标准统一难度等问题仍是行业普及的主要障碍。多数企业仍持观望态度,静待行业政策与应用场景的进一步开放。

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