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虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展前景
時(shí)間：2018-09-27 來源：未知
引言
虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)與用戶之間的一種理想化的人-機(jī)界面形式，是近幾年來外科技界關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)，其發(fā)展也是日新月異。拋開那些炫酷的娛樂應(yīng)用，本文將帶領(lǐng)大家一起了解一下虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞： 虛擬現(xiàn)實(shí) VR
1. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡介
虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡稱VR)，是由美國VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾(Jaron Lanier)在20世紀(jì)80年代初提出的，其具體內(nèi)涵是：綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和各種現(xiàn)實(shí)及控制等接口設(shè)備，在計(jì)算機(jī)上生成的、可交互的三維環(huán)境中提供沉浸感覺的技術(shù)。通常用戶頭戴一個(gè)頭盔(用來顯示立體圖象的頭式顯示器)，手持傳感手套，仿佛置身于一個(gè)幻覺世界中，在虛擬環(huán)境中漫游，并允許操作其中的“物體”。 虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)是近幾年來外科技界關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)，其發(fā)展也是日新月異。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有三個(gè)重要特征：臨境性，交互性，想象性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可廣泛的應(yīng)用于城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計(jì)、工業(yè)仿真、古跡復(fù)原、橋梁道路設(shè)計(jì)、房地產(chǎn)銷售、旅游教學(xué)、水利電力、地質(zhì)災(zāi)害等眾多領(lǐng)域，為其提供切實(shí)可行的解決方案。
2. VR在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
VR在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在虛擬環(huán)境中，可以建立虛擬的人體模型，借助于跟蹤球、HMD、感覺手套，學(xué)生可以很容易了解人體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu)，這比現(xiàn)有的采用教科書的方式要有效得多。
(1)手術(shù)觀摩
通常外科醫(yī)生的培養(yǎng)要有個(gè)漫長的過程，動(dòng)不動(dòng)就5年起步，15年標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)外科醫(yī)生的成長和手術(shù)觀摩是分不開的，一間小小的手術(shù)室擠進(jìn)去二三十個(gè)醫(yī)生去觀摩手術(shù)，這是非常正常的。這說明了現(xiàn)場觀摩手術(shù)是在醫(yī)生培養(yǎng)上非常有需求的。
2016年6月7日，好醫(yī)術(shù)VR團(tuán)隊(duì)和上海六院張長青院長合作，第一次在實(shí)現(xiàn)VR手術(shù)APP直播，通過好醫(yī)術(shù)APP向來自20個(gè)省區(qū)3000多位執(zhí)業(yè)醫(yī)師進(jìn)行了手術(shù)的現(xiàn)場直播，醫(yī)生們第一次體驗(yàn)到VR技術(shù)給醫(yī)學(xué)教育帶來的便利與創(chuàng)新。
2016年11月英國的Mativision直播了其利用VR技術(shù)進(jìn)行手術(shù)的過程，25個(gè)來自全世界各地的醫(yī)生，戴著Gear VR觀看了Ashok Sethi 醫(yī)生操作了兩個(gè)復(fù)雜的整形外科手術(shù)。
(2)尸體解剖
在醫(yī)學(xué)院校，學(xué)生可在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，進(jìn)行“尸體”解剖和各種手術(shù)練習(xí)。用這項(xiàng)技術(shù)，由于不受標(biāo)本、場地等的限制，所以培訓(xùn)費(fèi)用大大降低。一些用于醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、實(shí)習(xí)和研究的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，仿真程度非常高，其優(yōu)越性和效果是不可比擬的。
2016年10月澳大利亞創(chuàng)建了第一個(gè)人體VR模型，叫Organon 3D，配合Oculus Rift使用。該模型相當(dāng)精確，做手術(shù)的病人可以先戴上VR頭顯，好好了解自己的身體，高中學(xué)生也能通過VR對(duì)醫(yī)學(xué)產(chǎn)生興趣。甚至有人預(yù)測，醫(yī)學(xué)生將不必再圍著標(biāo)本做解剖練習(xí)，戴上Oculus Rift就能探索人體。
這個(gè)工具很可能是現(xiàn)代教育手段的一個(gè)突破口。“我們的學(xué)生很難保持注意力集中，因?yàn)樗麄兒苋菀妆皇謾C(jī)、社交媒體通知等等分心。所以，戴上頭顯，它給你一種隔絕感，就像待在盒子里邊”，教授在采訪時(shí)說。
比起(解剖用的)尸體，VR模型有自己的優(yōu)勢。“標(biāo)本被保存在冷藏室里，因此，就算你能保持人體內(nèi)的所有質(zhì)感，也無法保持顏色——標(biāo)本很蒼白。這也是為什么很久以前解剖學(xué)家就用鮮艷的色彩來繪制人體結(jié)構(gòu)，比如動(dòng)脈用紅色，靜脈用藍(lán)色，神經(jīng)組織用黃色。”
(3)VR讓手術(shù)中的患者分心緩解痛苦
VR可通過分散患者的注意力來緩解人們的疼痛。《Clinical Journal of Pain》期刊的一篇論文描述了一項(xiàng)研究，他們對(duì)11名燒傷患者進(jìn)行VR輔助治療，讓患者在治療期間沉浸在VR之中。所有11名患者都表示他們的疼痛感顯著下降。在另一個(gè)牙科患者的案例研究中，VR能減輕患者的疼痛感，比觀看電影更加有效。上海同濟(jì)大學(xué)的研究人員在2016年6月的一篇名為《Advances and Tendencies: A Review of Recent Studies on Virtual Reality for Pain Management》的論文中寫道：“由于其沉浸和讓人分心的特質(zhì)，研究人員認(rèn)為VR可能比傳統(tǒng)鎮(zhèn)痛方法更安全，更有效。”2016年12月《衛(wèi)報(bào)》報(bào)道稱，Erin Martucci在此次分娩過程中，戴上三星Gear VR頭顯通過凝視安寧的海灘和瀑布來減少分娩時(shí)的痛苦。在產(chǎn)科醫(yī)生摘除她的頭顯之后，她才注意到自己的寶寶已經(jīng)出生。Martucci的產(chǎn)科醫(yī)生Ralph Anderson在接受《衛(wèi)報(bào)》的采訪時(shí)稱：在此之前，許多女性會(huì)選擇把止痛藥物注射到脊椎中，讓分娩的過程更輕松。但椎管內(nèi)分娩鎮(zhèn)痛法存在副作用的風(fēng)險(xiǎn)。而VR可以幫助部分女性找到自己的聚焦點(diǎn)，并提供一個(gè)具有前景的安全替代方法，并且將幫助降低剖腹產(chǎn)率。
(4)VR用于精神分裂癥早期診斷
近日，據(jù)科學(xué)雜志《npj Schizophrenia》報(bào)道，來自 Exeter 大學(xué)和歐盟資助中心的研究人員創(chuàng)建了一款以鏡像游戲?yàn)榛A(chǔ)的虛擬現(xiàn)實(shí)，要求病人模仿電腦化身的動(dòng)作，通過洞察患者行為中出現(xiàn)的精神障礙跡象提供一個(gè)早期的診斷精神分裂癥的依據(jù)。據(jù)稱，該方法比臨床訪談的結(jié)果更準(zhǔn)確，同時(shí)也不需要支付大腦掃描的昂貴價(jià)格。
(5)首家VR醫(yī)學(xué)院在英國成立
英國倫敦的Mativision公司，將VR與醫(yī)學(xué)結(jié)合開設(shè)一個(gè)VR醫(yī)療應(yīng)用的學(xué)院。Mativision擁有一個(gè)名為VRinOR的平臺(tái)，專門針對(duì)醫(yī)學(xué)教育與訓(xùn)練，通過VRinOR提供的沉浸感與交互操作，學(xué)生們可以在VR的環(huán)境中更加準(zhǔn)確精細(xì)地進(jìn)行手術(shù)操作。這個(gè)VR醫(yī)療學(xué)院建成之后，將會(huì)成為所屬英國利茲PID學(xué)院的常規(guī)學(xué)院。并且，Metavision公司也希望把這種VR醫(yī)院院的經(jīng)驗(yàn)向全球推廣。
3. 醫(yī)學(xué)教學(xué)使用VR的前景
在近期的某開發(fā)者大會(huì)上，VR教育成了投資商們關(guān)注的焦點(diǎn)。從目前東方財(cái)富分析報(bào)告可看出在去年從事VR相關(guān)企業(yè)的融資情況來看，VR內(nèi)容及行業(yè)應(yīng)用占總比投資的百分之六十以上，而目前對(duì)于VR教育內(nèi)容目前有前景的幾個(gè)領(lǐng)域包括：醫(yī)療培訓(xùn)、科研模擬、公司線上培訓(xùn)、幼兒教育等。其中醫(yī)學(xué)模擬及培訓(xùn)或成未來發(fā)展重點(diǎn)。
在醫(yī)學(xué)課上虛擬人體結(jié)構(gòu)，人們戴上VR頭顯即可將虛擬的三維模型通過眼鏡實(shí)時(shí)的反映在人的眼前，而通過動(dòng)作捕捉或藍(lán)牙定位系統(tǒng)，人們還可對(duì)虛擬三維模型進(jìn)行控制，例如旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)或變形，同時(shí)這個(gè)虛擬物體相關(guān)數(shù)據(jù)也可以在眼鏡中實(shí)時(shí)搜索到。學(xué)生可將人體模型隨意的波動(dòng)，并可觀察除了皮膚機(jī)理外，包括骨骼、血管、肌肉結(jié)構(gòu)的所有內(nèi)容，這不僅將改變醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)及教學(xué)的傳統(tǒng)模式，解放學(xué)生思想，同時(shí)對(duì)于未來醫(yī)學(xué)研究及生物解剖也具有深遠(yuǎn)意義。
隨著VR技術(shù)的不斷發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)將推動(dòng)未來醫(yī)學(xué)教學(xué)模式巨大變革，未來醫(yī)學(xué)課將可以模擬進(jìn)入大腦，打開新的神經(jīng)科學(xué)可視化門戶。
未來的VR醫(yī)學(xué)將要做的不僅僅是簡單的虛擬醫(yī)學(xué)培訓(xùn)，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)在線醫(yī)院，將用戶病例庫累計(jì)數(shù)據(jù)，組建虛擬醫(yī)院數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，學(xué)生對(duì)虛擬醫(yī)院的真實(shí)病例分析和練習(xí)，讓學(xué)生可以從真實(shí)病人數(shù)據(jù)模擬操作中得到更直觀地學(xué)習(xí)，從而打造未來以虛擬培訓(xùn)為基礎(chǔ)、實(shí)踐為目的的虛擬醫(yī)療體系。
