[论文解读] AR-based Modern Healthcare: A Review

Jinat Ara, Hanif Bhuiyan+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 16, 2021

Augmented Reality Applications参考文献 23被引用 10

一句话总结

本文综述了基于增强现实（AR）的医疗技术，重点聚焦于外科手术、远程医疗、紧急诊断和医学培训中的应用。论文提出了一套安全模型，以应对AR特有的隐私与安全风险，同时分析了当前AR医疗系统的发展进展、挑战及未来研究方向。

ABSTRACT

The recent advances of Augmented Reality (AR) in healthcare have shown that technology is a significant part of the current healthcare system. In recent days, augmented reality has proposed numerous smart applications in healthcare domain including wearable access, telemedicine, remote surgery, diagnosis of medical reports, emergency medicine, etc. The aim of the developed augmented healthcare application is to improve patient care, increase efficiency, and decrease costs. This article puts on an effort to review the advances in AR-based healthcare technologies and goes to peek into the strategies that are being taken to further this branch of technology. This article explores the important services of augmented-based healthcare solutions and throws light on recently invented ones as well as their respective platforms. It also addresses concurrent concerns and their relevant future challenges. In addition, this paper analyzes distinct AR security and privacy including security requirements and attack terminologies. Furthermore, this paper proposes a security model to minimize security risks. Augmented reality advantages in healthcare, especially for operating surgery, emergency diagnosis, and medical training is being demonstrated here thorough proper analysis. To say the least, the article illustrates a complete overview of augmented reality technology in the modern healthcare sector by demonstrating its impacts, advancements, current vulnerabilities; future challenges, and concludes with recommendations to a new direction for further research.

研究动机与目标

• 综述基于AR的医疗技术的最新进展及其在临床工作流程中的整合。
• 识别AR在外科手术、急诊医学、远程医疗和医学教育中的关键应用。
• 分析AR医疗系统特有的当前安全与隐私挑战。
• 提出一个专用安全模型，以减轻医疗领域AR相关的网络风险。
• 概述AR驱动医疗创新中的未来研究方向与技术挑战。

提出的方法

• 对2015至2021年间关于医疗AR的同行评审文献和技术报告进行系统性综述。
• 将AR应用分类为临床、教育和操作三大领域。
• 识别AR医疗系统中的安全与隐私威胁，包括数据泄露、欺骗攻击和未授权访问。
• 基于系统架构定义AR特有的攻击术语与威胁建模。
• 设计一种多层安全模型，集成访问控制、数据加密和实时监控，以保护AR医疗平台。
• 分析不同设备（如智能眼镜和移动AR系统）间AR平台的兼容性与互操作性。

实验结果

研究问题

• RQ1 增强现实目前在现代医疗环境中如何应用？
• RQ2 AR在医疗领域中关联的主要安全与隐私风险是什么？
• RQ3 在临床环境中部署AR面临哪些关键技术与操作挑战？
• RQ4 如何保护AR系统免受医疗领域新兴网络威胁的影响？
• RQ5 为推进基于AR的医疗解决方案，未来需要哪些研究方向？

主要发现

• 外科手术中的AR应用可实现实时患者解剖结构可视化，提升手术精度并减少并发症。
• 利用AR的远程医疗与远程诊断可提升偏远地区对专科医生的可及性。
• 与传统方法相比，AR医学培训能提高学习者的参与度和操作技能掌握程度。
• 所提出的安全部署模型通过基于角色的访问控制和端到端加密，有效应对AR特有威胁，如传感器欺骗和数据外泄。
• 当前AR医疗系统在延迟、硬件限制和合规性方面仍面临挑战。
• AR平台间的互操作性仍是阻碍其在临床广泛采用的主要障碍。