在过去的20年中，图像诱导手术已被应用于许多外科领域，主要用于在无法直接观察的表面上寻找物体。当前的导航系统要求外科医生将患者的二维（2D）图像（如计算机断层扫描（CT）或磁共振成像（MRI））转换为三维（3D）解剖结构，或在计算机上表示患者的三维解剖结构，查看显示器，同时执行手术。

增强现实（AR）系统实现了虚拟场和物理场的统一，并与用户看到计算机生成的二维或三维图像的真实世界重叠。这本质上不同于虚拟现实（VR）。虚拟现实是一个完全沉浸在计算机生成的虚拟环境中的家庭，可以应用于模拟练习，但在手术室中似乎不现实。简而言之，AR完善并集成了传统的手术导航概念，该概念完全依赖于虚拟现实。AR是一种虚拟内容多、真实过程丰富的技术，在一定程度上代表了手术室的应用。

用于外科手术的AR系统由三个核心组件组成。

识别系统对视觉不一致性更加敏感。基于框架技术的三维笛卡尔坐标系可以确定成像设备的位置和姿态，但它可以将虚拟环境的观察位置变化与真实空间中已知的解剖标记相匹配。

③ AR系统的终要求是虚拟环境与真实环境相结合的显示技术。从广义上讲，显示技术可分为头戴式显示器（HMD）、增强型外部显示设备、增强型荧光系统、增强型窗口显示和图像投影。

使用HMD，您可以覆盖用户视野的真实世界中的虚拟环境（光学透视图），也可以覆盖实际环境的视频源（图像透视图）。扩展显示是一个简单的独立图片，通过真实世界的图像显示虚拟内容。光学增强性能是指目镜直接增强操作显微镜或双源观察透镜。Windows显示增强是一项新技术。半透明屏幕直接放置在手术部位，可直接在真实物体上显示虚拟物体。虚拟环境可以通过投影仪直接投影到患者身上。

2.AR在神经外科中的应用

AR是一种基于现实的虚拟内容，有助于丰富真实内容，辅助诊断和制定手术计划，有助于确定病变的正确位置，大限度地切除病变。随着AR的发展，其在神经外科的应用前景也越来越广阔。我们回顾了AR在神经外科的应用，并探讨了AR在这一领域的挑战。

2.1 AR在神经肿瘤手术中的应用：AR主要用于脑胶质瘤和脑膜瘤的颅骨手术。大多数研究使用标准标记点或解剖标记重建肿瘤体积图，并将其重叠在模型上或使用AR设备的患者上。神经外科医生试图在手术中切除小的脑组织，包括肿瘤。Edwards等人和kockro等人认为，AR系统在手术初期非常有利于优化皮肤切口和减少颅骨瓣膜的数量。Gildenberg等人在一项大规模研究中说，如果使用ar设备，手术时间不会增加，I住院时间和平均住院时间会比不使用ar时减少。在low等人的研究中，当打开硬脑膜切除肿块、丘脑动脉边缘和盐方形脑膜瘤时，通过ar设备观察肿瘤下方的匹配静脉以避免损伤。然而，大多数AR装置，如传统的神经导航系统，仍然不能考虑手术中的脑位置运动。一旦大量肿瘤或脑脊液被切除，它可能成为手术中重叠错误的一个重要来源。