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混合现实装配检测中深度学习的数据增强方法

计算机集成制造系统 2021年第3期27卷 716-727页

作者：王帅郭锐锋董志勇王鸿亮张晓星中国科学院大学计算机与控制学院北京100049 中国科学院沈阳计算技术研究所辽宁沈阳110168 陆军炮兵防空兵学院士官学校辽宁沈阳110867

针对混合现实装配检测中,装配者的视觉检测位姿具有不确定性极易发生误检漏检的问题,提出一种混合现实装配检测中深度学习的数据增强方法。采用人为最佳数据增强策略的数据预处理方法,通过图像增强、几何变换、少量噪声干扰和随机遮挡... 详细信息

针对混合现实装配检测中,装配者的视觉检测位姿具有不确定性极易发生误检漏检的问题,提出一种混合现实装配检测中深度学习的数据增强方法。采用人为最佳数据增强策略的数据预处理方法,通过图像增强、几何变换、少量噪声干扰和随机遮挡的方式生成增强数据集,并改善图像增强过程中的特征失真,不仅能有效解决深度学习中人工标注样本任务量大的问题,还有助于提升检测模型的泛化能力。实验结果表明,该方法训练得到的新模型对汽车装配生产线零件的检测精度提升了11.38%。

关键词：混合现实装配件检测深度学习数据增强

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混合现实中的人机交互综述

计算机辅助设计与图形学学报 2016年第6期28卷 869-880页

作者：黄进韩冬奇陈毅能田丰王宏安戴国忠中国科学院软件研究所人机交互北京市重点实验室北京100190 中国科学院大学计算机与控制学院北京100190

经过20多年的发展,混合现实相关技术已经取得了长足的进步,展示出强劲的发展动力.人机交互是混合现实的重要支撑技术,也是近年来国内外的研究热点.多年来,混合现实中的人机交互研究一直在探索更加自然和高效的交互方式.文中围绕该领域... 详细信息

经过20多年的发展,混合现实相关技术已经取得了长足的进步,展示出强劲的发展动力.人机交互是混合现实的重要支撑技术,也是近年来国内外的研究热点.多年来,混合现实中的人机交互研究一直在探索更加自然和高效的交互方式.文中围绕该领域近几年的发展趋势,重点讨论了混合现实中的人机交互设计原则与评估方法、关键技术,调研了不同交互技术在混合现实中的应用现状,最后做出总结并提出存在的问题.

关键词：人机交互混合现实增强现实增强虚拟

混合现实技术在复杂pilon骨折手术中的初步应用疗效分析

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中华创伤骨科杂志 2022年第10期24卷 832-838页

作者：周杰刘建民孙文建段小英袁之木东南大学医学院附属南京同仁医院骨科南京211102

目的探讨混合现实技术(MR)在复杂pilon骨折手术治疗中的应用价值。方法回顾性分析2018年5月至2020年10月东南大学医学院附属南京同仁医院骨科收治的22例Rüedi-AllgöwerⅢ型pilon骨折患者资料。根据治疗模式不同分为两组:MR组9例,男8例,... 详细信息

目的探讨混合现实技术(MR)在复杂pilon骨折手术治疗中的应用价值。方法回顾性分析2018年5月至2020年10月东南大学医学院附属南京同仁医院骨科收治的22例Rüedi-AllgöwerⅢ型pilon骨折患者资料。根据治疗模式不同分为两组:MR组9例,男8例,女1例;年龄(39.2±15.1)岁;在跟骨牵引+切开复位内固定术的基础上,采用MR技术辅助医患沟通、术前规划、手术指导及康复锻炼。对照组13例,全部为男性;年龄(33.7±9.6)岁;单纯采用经典的跟骨牵引+切开复位内固定术。比较两组医患沟通有效性、手术时间、出血量、透视次数、骨折复位程度、并发症和术后1年时的美国足踝外科协会(AOFAS)的踝-后足评分。结果两组患者术前一般资料比较差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性。MR组患者手术知情程度调查问卷分数[(77.8±19.2)分]高于对照组[(50.0±30.6)分],差异有统计学意义(P=0.017);MR组患者透视次数[(7.3±2.6)次]低于对照组[(9.5±2.3)次],差异有统计学意义(P=0.043)。两组患者的手术时间[(98.3±14.4)min、(110.4±20.4)min]、出血量[(118.9±36.5)mL、(128.8±35.2)mL]比较差异无统计学意义(P=0.142,P=0.527)。MR组中解剖复位8例,复位可1例;对照组中解剖复位4例,复位可8例,复位差1例;MR组的解剖复位情况优于对照组,差异有统计学意义(P=0.011)。MR组中伤口延迟愈合1例,骨不连1例,创伤性骨关节炎1例。对照组中伤口延迟愈合2例,浅表软组织感染1例,骨不连1例,创伤性骨关节炎2例。术后1年MR组AOFAS的踝-后足评分[(83.8±9.0)分]显著高于对照组[(73.3±11.8)分],差异有统计学意义(P=0.035),但两组AOFAS的踝-后足评分的优良情况(优6例,良1例,一般2例;优6例,良2例,一般4例,差1例)比较差异无统计学意义(P=0.648)。结论MR能够提高复杂pilon骨折医患沟通的效率、降低术中透视次数、改善复位的质量及踝关节功能,但未能明显减少手术时间和失血量。

关键词：踝关节骨折骨折固定术,内混合现实效率功能恢复

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混合现实技术在创伤骨科的应用与展望

中华创伤骨科杂志 2020年第11期22卷 1009-1012页

作者：谢毅张加尧叶哲伟华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科医院武汉430022

混合现实技术是继虚拟现实技术、增强现实技术之后出现的全新数字全息影像技术。近年来,医学混合现实技术发展迅速,为医务工作者带来了新的临床诊疗模式。对于创伤骨科复杂多变的损伤情况,混合现实技术打破了数字世界与现实世界的界限,... 详细信息

混合现实技术是继虚拟现实技术、增强现实技术之后出现的全新数字全息影像技术。近年来,医学混合现实技术发展迅速,为医务工作者带来了新的临床诊疗模式。对于创伤骨科复杂多变的损伤情况,混合现实技术打破了数字世界与现实世界的界限,提供了全新的个体化三维立体视觉呈现方式,为临床医生提供了新的诊疗思路。本文对混合现实技术在创伤骨科的应用价值进行综述。

关键词：混合现实创伤骨科医学沟通手术导航远程会诊

混合现实结合手术导航技术在咽旁间隙肿瘤手术中的应用初探

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中华口腔医学杂志 2024年第11期59卷 1107-1113页

作者：唐祖南胡耒豪刘硕于尧章文博彭歆北京大学口腔医学院·口腔医院口腔颌面外科、国家口腔医学中心、国家口腔疾病临床医学研究中心、口腔生物材料和数字诊疗装备国家工程研究中心、口腔数字医学北京市重点实验室北京100081

目的评估咽旁间隙肿瘤手术中应用混合现实结合手术导航技术的可行性和应用效果,以期为混合现实结合手术导航技术的发展和推广提供参考。方法回顾性收集2020年6月至2023年6月就诊于北京大学口腔医学院·口腔医院口腔颌面外科的16例咽旁... 详细信息

目的评估咽旁间隙肿瘤手术中应用混合现实结合手术导航技术的可行性和应用效果,以期为混合现实结合手术导航技术的发展和推广提供参考。方法回顾性收集2020年6月至2023年6月就诊于北京大学口腔医学院·口腔医院口腔颌面外科的16例咽旁间隙肿瘤患者资料,患者年龄(39.6±17.8)岁,男性4例,女性12例。利用混合现实结合手术导航技术辅助医师进行手术治疗,应用步骤包括影像数据获取、影像数据处理(三维重建、图像融合及虚拟手术设计)、手术导航计划制订、混合现实与导航系统连接、自动注册配准和术中引导及验证。术前计划于数字化软件所重建的虚拟肿瘤及周围重要结构上放置标志点,用以引导定位重要解剖结构。分析术中定位偏差、手术时长、术中出血量,随访术后并发症情况,评估混合现实结合手术导航技术的临床应用效果。结果16例患者均于混合现实结合手术导航技术辅助下顺利完成肿瘤切除。所有患者均于术前通过三维重建及图像融合技术实现精确诊断,制订完善的术前规划;术中利用混合现实结合手术导航技术进行重要结构的定位。术中38个标志点定位偏差为(4.43±1.96)mm,偏差≥0且混合现实结合手术导航技术能实现口腔颌面部解剖结构的立体可视化,实现术前精确诊断;术中实时显示软组织肿瘤与周围重要解剖结构关系,引导手术操作,提升手术安全性。

关键词：外科手术,计算机辅助混合现实咽旁间隙肿瘤切除

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混合现实技术在听神经瘤手术中的应用价值

中华神经外科杂志 2023年第1期39卷 35-40页

作者：杨吉鹏贾景元卢圣奎吴艳凯宋登浩李琛李朝晖杨悦牛伟浩孙晓枫河北医科大学第二医院神经外科石家庄050000 河北医科大学第二医院医学影像科石家庄050000

目的探讨混合现实技术在听神经瘤手术中的应用价值。方法回顾性分析2021年1月至2022年2月于河北医科大学第二医院神经外科行手术治疗的25例听神经瘤患者的临床资料。患者术前均行颞骨CT、循环相位稳态采集快速成像和弥散张量成像等检查... 详细信息

目的探讨混合现实技术在听神经瘤手术中的应用价值。方法回顾性分析2021年1月至2022年2月于河北医科大学第二医院神经外科行手术治疗的25例听神经瘤患者的临床资料。患者术前均行颞骨CT、循环相位稳态采集快速成像和弥散张量成像等检查,利用3D-Slicer软件建立三维模型,并经混合现实技术呈现三维模型影像,预测肿瘤与面听神经的位置关系,从而制定个体化的手术方案。以术中神经电生理监测结果作为金标准,采用Kappa一致性检验评价术前重建面神经的走行与术中神经电生理监测定位的一致性。25例患者均经乙状窦后入路手术。术前及术后1周采用House-Brackmann分级评估患者的面神经功能。结果25例患者术前均成功重建听神经瘤三维模型,肿瘤重建后的中位体积为6.18 cm^(3)(0.73~16.86 cm^(3))。其中23例(92.0%)成功重建面神经,余2例重建失败。开颅时关键孔定位的满意率为96.0%(24/25),无静脉窦损伤的患者。术前成功重建面神经的23例患者中,20例与术中神经电生理监测定位的面神经完全一致,准确率为86.9%;Kappa一致性检验显示,术前重建面神经的走行与术中神经电生理监测定位具有较强的一致性(Kappa=0.836,P混合现实技术重建三维模型可辅助听神经瘤的手术切除,有利于术中面神经的保护,减少手术的副损伤。

关键词：神经瘤,听面神经显微外科手术治疗结果混合现实电生理学

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混合现实技术在口腔颌面部肿瘤手术中的应用

北京大学学报（医学版） 2020年第6期52卷 1124-1129页

作者：唐祖南 Hui Yuh Soh 胡耒豪于尧章文博彭歆北京大学口腔医学院·口腔医院口腔颌面外科国家口腔疾病临床医学研究中心口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室口腔数字医学北京市重点实验室北京100081

目的:探讨混合现实技术在口腔颌面部肿瘤手术中的应用价值。方法:选择2018年12月—2020年1月就诊于北京大学口腔医院口腔颌面外科需行手术治疗的肿瘤患者,将患者术前增强CT原始数据导入星图医学影像工作站(维卓致远,中国北京),分别对肿... 详细信息

目的:探讨混合现实技术在口腔颌面部肿瘤手术中的应用价值。方法:选择2018年12月—2020年1月就诊于北京大学口腔医院口腔颌面外科需行手术治疗的肿瘤患者,将患者术前增强CT原始数据导入星图医学影像工作站(维卓致远,中国北京),分别对肿瘤、血管、骨骼等重要解剖结构进行三维模型重构,显示其术前空间关系,对重点结构进行标记,并进行术前规划。通过混合现实技术在术区立体显示三维重建模型,术者利用简单手势在术中保持无菌状态下对眼前的三维重建模型进行调整,观察肿瘤范围、大小、位置及其与周围临近重要解剖结构的关系。应用混合现实技术辅助手术进行,手术开始前进行三维模型配准,肿瘤显露过程中进行术中验证,术后利用Likert量表对混合现实技术的应用效果进行评价。结果:入选的8例患者均顺利实施了混合现实技术辅助下的肿瘤切除手术,手术过程中三维重建模型平均配准时间为12.0 min,术者在所有病例的手术中均都能直观、立体地观看肿物以及周围解剖结构的三维重建模型,并可在术中自行调整图像。Likert量表评价结果显示:在感知准确性、帮助确定解剖部位、术中图像引导作用,以及改善手术安全性的潜力方面均获得较高评分(分别为4.22、4.19、4.16和4.28分)。8例患者术后愈合良好,无手术并发症发生。结论:混合现实技术能通过三维重建模型实时立体可视化,提供术区解剖结构信息,引导和修正手术操作,提高口腔颌面部肿瘤切除手术的准确性和安全性。

关键词：混合现实口腔颌面部肿瘤三维重建

基于混合现实情景构建海军学员水母蜇伤诊疗的虚拟仿真模式研究

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海军医学杂志 2025年第1期46卷 21-23页

作者：李喆常青刘芳王明科于菲菲许珺海军特色医学中心上海200433 联勤保障部队北戴河康复疗养中心上海市长宁区疾病预防控制中心

目的结合当前教学实践,采用新媒体工具混合现实(MR)情景构建海军学员水母蜇伤诊疗虚拟仿真模式,培养学员自主学习兴趣,节约教育成本和医疗资源。方法开展基于MR情景构建海军学员水母蜇伤诊疗的虚拟仿真教学应用平台,情景重现并仿真水... 详细信息

目的结合当前教学实践,采用新媒体工具混合现实(MR)情景构建海军学员水母蜇伤诊疗虚拟仿真模式,培养学员自主学习兴趣,节约教育成本和医疗资源。方法开展基于MR情景构建海军学员水母蜇伤诊疗的虚拟仿真教学应用平台,情景重现并仿真水母蜇伤的现场急救处理和诊疗场景,为海军学员提供沉浸式教学和训练环境。结果通过沉浸式学习,高度互动且真实感的学习体验,学员自主学习兴趣提升,锻炼了学员现场应急处置能力和实际操作技能。结论基于MR情景构建海军学员水母蜇伤诊疗的虚拟仿真模式,拓展军事诊疗和药学实践领域,使水母蜇伤等军事特殊性强、安全隐患大的实践教学场景得以虚拟仿真实现。

关键词：混合现实水母蜇伤虚拟仿真

增强现实、虚拟现实与混合现实在腔镜肝脏外科中的应用

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中华肝脏外科手术学电子杂志 2025年第1期14卷 13-17页

作者：彭子洋王志博巴赫颜彦彭浩茜李宇刘学民向俊西吴荣谦吕毅西安交通大学第一附属医院精准外科与再生医学国家地方联合工程研究中心 710061 西安交通大学未来技术学院 710049 西安交通大学医学部 710061 西安交通大学第一附属医院肝胆外科 710061

随着腹腔镜技术和理念的进步、器械设备的更新以及对肝脏解剖学认知的不断深入,近年来,腹腔镜肝脏外科发展迅速。目前医学与人工智能技术不断深度融合,增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、混合现实(MR)这类新兴技术总称的扩展现实(XR)在医学... 详细信息

随着腹腔镜技术和理念的进步、器械设备的更新以及对肝脏解剖学认知的不断深入,近年来,腹腔镜肝脏外科发展迅速。目前医学与人工智能技术不断深度融合,增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、混合现实(MR)这类新兴技术总称的扩展现实(XR)在医学领域的潜在应用日益受到重视。尤其是在精准医疗发展的关键方向——术中成像配准方面,XR未来或许会为腔镜肝脏外科手术带来前所未有的创新。

关键词：肝脏外科增强现实虚拟现实混合现实扩展现实人工智能术中成像微创外科