尽在双手之间

　　很快，外科医生就可以在手术过程中使用手势来移动甚至修改数字图像。这样，他们就能够更快地拿到图像和文件资料，而不需要一再地消毒。正是运用于电子游戏机中的一项最新技术使之成为现实。

位于德国福希海姆的西门子医疗正在进行试验

　　在爱尔兰根实验室中，西门子医疗的Thomas Friese博士站在显示器前，伸出双手做出旋转手势，这一场景使人想起了汤姆•克鲁斯在电影《少数派报告》中扮演的角色。他面前的显示器上，一个胸部3D模型开始旋转。Friese手势一停，图像也就不再转动了。虽然他站在离显示器两米远的地方，但只要他的右手小心翼翼地在空中从左向右移动，就可以改变图像的尺寸。Friese博士右手做出挥动的姿势，就像在操纵智能手机一样，移动一系列图像。这种非接触手势操纵技术旨在允许外科医生未来在手术室里选择放射成像，或者改变图像的显示方式时，不再需要触碰显示器或者离开手术台。

　　“近年来医疗技术方面最大的一些变化发生在外科领域，”Michael Martens说道，他负责西门子医疗syngo在外科领域的业务开拓。Martens所特指的是，微创手术取得的巨大进步。微创手术的特点是创伤小、对患者造成的痛楚小。医生在进行“传统”手术时，切开伤口就能看到相应的器官和骨头。进行微创手术不可避免会损失这种信息，但是医疗成像可以弥补这一不足。因此，在手术准备过程中，外科医生不仅要仔细考虑放射医师的结论，而且一开始就要查看并讨论之前检查得出的实际的医疗扫描影像。

　　外科医生还喜欢在手术过程中参考这些影像资料。如果能够方便地获取这些信息，可以改善一般手术程序，也便于应对可能出现的并发症。所以，越来越多的手术室在外科医生伸手可及的位置安装了这种显示器。但是，这同样导致了一个问题：外科医生必须尽可能避免接触除患者以及手术器械以外的物体或设备，以便减少可能的感染风险。但是，为了避免任何感染风险，医生一旦接触了任何与手术无关的设备，比如旁边的触摸屏，就必须换掉全套手术服，这就大大延长了患者在麻醉状态下的手术时间。

　　手术室中的Xbox技术。对于操作医疗成像所需的大多数复杂交互而言，使用无触摸的声控方法并不现实。这种方法需要在外科医生旁边安排另外一个成员，为外科医生说出声音指令。这个人必须在手术室内，因此增加了细菌出现的潜在风险，同时也增加了成本。另外，这种情况下，外科医生不能够凭自己的感觉操作图像，只能通过他人进行。

　　然而，现在西门子医疗的专家在电子游戏行业为这个难题找到了解决办法。Friese说：“微软一推出Kinect技术，我们马上就意识到，可以将手势识别技术运用到外科手术领域。”Kinect原应用于微软新版Xbox 360电子游戏机，这种技术可以识别并解读游戏玩家的动作。

　　Kinect的核心技术PrimeSensor来自以色列特拉维夫一家叫做PrimeSense的公司。在这种系统中，红外线光源在房间内投射出一个无形的红外线点模式。这个空间中的任何人和物都会扭曲这个点模式。红外线感应器测出被扭曲的点模式，软件比较测出的数值和内部参照模式，计算出每个点离光源的距离——找出所谓的“深度值”。Kinect还有一个摄影机，可以记录房间的彩色图像。深度值对应摄影图像中每一个相关的点。这样，这个系统就能计算出一个三维点云，体现出成像空间的立体结构。该系统使用概率模型区分这个点云中的每一个人。静止的点不代表人，在系统中会被忽略掉。

　　Xbox 360的动作识别软件是为游戏玩家设计的，用来识别快速移动的人体动作——而不是外科医生在操作显示器上的图像时那种缓慢而精确的手势。Georg von Wichert博士说：“从这一想法出发，我们对测量技术重新编程，提高了系统的精确度。”Georg von Wichert博士在西门子中央研究院从事智能系统控制研究工作。

　　为识别手势，该系统需要首先将使用者的手看作是点云的一部分。系统在显示器和使用者之间选出一片敏感区域。von Wichert解释说：“我们首先假设，如果外科医生的四肢——比如手臂——超过点云范围的东西进入敏感区域。”然后软件计算出手在手臂尽头的位置，手在显示器上所指的地方。接下来，系统量出手的宽度。如果医生伸出手指，就真正“抓紧”了显示器上移动的物体。只要简单地动动手，就可以滚动查看大量图像。要想改变成像区域的大小，外科医生向两侧移动双手即可。

　　Friese和von Wichert只用了四个月的时间就完成了初步原型。微软也给予了支持，帮助他们研发出兼容windows操作系统界面的Kinect。这样，研究者才能够使用软件的人员识别功能数据来进行计算。“我们对最终系统操作的预测性及可靠性都很满意，”Martens说。

　　系统关注识别手势的区域，忽略该区域以外的动作。这样，护士即便在外科医生附近走来走去给他们递医疗器械，也不会对系统产生影响。

　　根据规划，在不久的未来，模型将从实验室走向手术室。其实，在欧洲的西班牙和阿姆斯特丹的两家医院中，外科医生正计划于2011年底对系统进行半现实条件下的试验——当然，还没有在患者身上进行试验。

　　下一步，西门子工程师计划设计一个手势控制系统，这样外科医生可以真正抓住并移动，还可以松开显示器上的物体。这样，与传统的鼠标控制器相比，使用者可以更能够凭感觉去操作3D图像。预计，整机系统还会和医院的其他系统相连接，包括医疗图像存档系统以及患者电子病例系统。例如，手术过程中，外科医生可以很快查找患者的血液质。Martens说：“系统为外科医生提供了大量有用的信息，也就能够提高手术效果。”