光場AR顯示技術 引領智慧醫療新進展
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吳碧娥╱北美智權報 編輯部
智慧醫療技術又有新進展！臺灣光場擴增實境顯示技術領先全球，開發出世界第一個光場波導，解決擴增實境（Augmented Reality，AR）/虛擬實境（Virtual reality，VR）顯示器長久以來容易造成使用者產生的暈眩和眼睛疲勞問題，提供更精確的三維感知，未來在醫學應用中將扮演重要角色。
臺灣大學電信工程學研究所教授陳宏銘與臺灣大學醫學院附設醫院院長吳明賢率領的研究團隊，以及由臺大衍生的新創公司兆輝光電（PetaRay），在國科會顯示科技專案計劃的支持下，成功開發了世界領先的光場擴增實境（Augmented Reality，AR）顯示科技。此科技有效解決了人眼「視覺輻輳調節衝突」（Vergence Accommodation Conflict，VAC），讓醫師在配戴AR裝置時不再感到暈眩或缺乏深度感知，適合高精度醫學應用。此項目整合了光學元件設計、光場顯示校正與優化技術、光場醫學影像生成及用戶界面設計等多項技術，在技術與醫療團隊緊密合作下，探討在臨牀相關應用需求，包含胃三維重建與注視及AR導引微創介入（intervention）手術，有效解決傳統醫學影像受限於二維視角且缺乏深度訊息的問題，有助於提升醫學訓練效率和最終的診斷與治療品質。
光場顯示技術的優勢
顯示器或眼鏡是實現元宇宙概念的必備裝置，然而目前市面上的AR/VR眼鏡，最被人詬病的就是容易造成使用者在配戴時產生暈眩不適、虛實無法融合，主要原因在於所產生的虛像位在一個固定深度，使得眼睛的焦點調節與虛擬物體的深度無法匹配，從而產生視覺輻輳調節衝突，容易造成視覺疲勞、眩暈等症狀。
臺灣大學電信工程學研究所教授陳宏銘指出，光場顯示技術與傳統的AR顯示技術相比，具有多項顯著優勢，不僅不需眼球追縱、不需活動機械元件、不需消耗額外電力，可微型化且質量輕，還能實時生成光場。首先，光場顯示技術解決了傳統AR裝置中使用者常見的暈眩和眼睛疲勞問題。傳統AR裝置通常會造成使用者無法同步調整眼睛的焦距和視線，導致不適；反之，光場顯示技術的創新思維，是將場景中的光線投射至眼睛，讓使用者能像在看真實物體一樣，自由調整焦距以看清三維物體，大幅提高了舒適度和真實感。也因爲這個特性，光場顯示器能夠再現物體的細微深度差異，提供更爲精確的三維感知，這在醫學應用中尤爲重要。例如在AR微創手術中，光場顯示技術能夠精準呈現器官、重要血管和神經的位置，作爲清晰的視覺指引，幫助醫生進行更精確的操作和決策。
圖1. 在國科會的支持下，臺灣大學電信工程學研究所陳宏銘教授研究團隊成功開發了光場擴增實境（AR）顯示科技，有效解決人眼視覺輻輳調節衝突（VAC），讓醫師在配戴AR裝置時不再感到暈眩或缺乏深度感知，適合高精度醫學應用；圖片來源：國科會提供。
臺灣自主開發光場近眼AR顯示技術之必要性
光場近眼顯示器目前十分罕見，臺大的研究團隊領先全球，成功克服了多項技術挑戰，顯著提升了深度感知體驗和視覺舒適度，很適合智慧醫療應用。臺灣擁有世界領先的半導體制造與電子加工技術，使我們能夠有能力自主生產超高解析度的微型發光二極體（Micro LED）顯示器，這對於高品質的光場近眼顯示至關重要。此外，臺灣在光學元件設計和製造方面也有着巨幅的優勢，能夠有效降低製造成本，提升產品的市場競爭力。臺灣智慧醫療產業正蓬勃發展，自主研發進階顯示技術有助於提升臺灣在國際市場的競爭力。透過掌握核心技術，臺灣不僅能在智慧醫療領域獲得更多話語權，也能推動相關產業的進一步升級與創新。
藉由臨牀醫師緊密合作，加速技術落地應用
與臨牀醫師合作研發的三維重建與注視技術，能夠有效由二維的胃鏡影像重建出三維的胃部模型，並藉由目光追蹤之技術，更能夠還原當初醫師判讀過程的凝視順序。此發明不只可以用於病竈位置的精準標定，提供給外科醫師做爲手術之參考，更可以藉由還原資深醫師判讀的目光路徑，輔助缺乏經驗的年輕醫師找到問題，從而提升學習效率。
此外，AR導引微創手術系統是目前醫療市場最熱門的領域，將電腦斷層掃描生成的三維器官模型與患者的器官虛實對齊以輔助手術。臺大研究團隊所研發的自動對位技術，可以將器官的數位孿生（digital twin）與真實（real）人體對齊。在智慧醫療應用方面，利用微創介入手術，允許自由調焦，提供清晰的3D視覺指引，精準呈現器官、血管和神經位置，兼具真實感與舒適度，未來在手術中，不須使用輻射線醫學影像即可透視人體，並達到精準定位器官位置。此技術將應用於膽囊引流手術，期待在未來能大幅減少手術時間與輻射量，完成科技與醫療結合的創新應用。
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經濟日報財經組記者
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