谈医学虚拟手术的运用
虚拟现实技术在医疗中的应用探讨
虚拟现实技术在医疗中的应用探讨随着科技的不断发展，虚拟现实技术被广泛应用于各个领域，包括医疗领域。
虚拟现实技术通过模拟真实环境，为医护人员提供了更加直观、逼真的展示方式，使患者更加容易理解诊断结果和治疗方案。
本文将探讨虚拟现实技术在医疗领域的应用，并分析其潜在的优点和缺点。
一、虚拟现实技术在医疗领域的应用1.手术模拟虚拟现实技术可以提供逼真的手术模拟软件，让医学生和练习医生可以在虚拟环境中进行手术操作，这有利于提高医生的手术技能和经验，同时也避免了在真实手术中出现的风险和错误。
2.疾病诊断虚拟现实技术可以构建三维、逼真的人体模型，医生可以在虚拟环境中对病人进行体检，诊断疾病，从而为病人提供更加准确的治疗方案。
3.康复治疗虚拟现实技术可以构建逼真的游戏环境，让病人在游戏中进行康复训练，比如手臂康复、步态康复、平衡训练等。
这可以激发病人的积极性，提高训练效果。
4.精神治疗虚拟现实技术还可以构建不同场景的虚拟环境，让病人在虚拟环境中治疗精神疾病。
比如，虚拟现实技术可以创建一些恐怖的场景，让病人在虚拟环境中面对恐惧，从而减轻或治愈他们的精神疾病。
二、虚拟现实技术在医疗中的优点1.提高医生操作技能虚拟现实技术可以为医生提供逼真的手术场景，在虚拟环境中进行手术操作，这有利于提高医生的手术技能和经验。
2.减少手术风险手术模拟使医学生可以多次进行虚拟手术，在不用担心患者伤害的情况下实现双手的练习。
这减少了因马虎、经验不足或紧张等因素导致的手术失败。
3.提高精神治疗效果虚拟现实技术可以创建不同场景的虚拟环境，让病人在虚拟环境中治疗精神疾病。
虚拟环境中的场景可以随着病人的病情调整，这使得治疗更为个性化和专业化。
4.提高患者治疗信心虚拟环境可以更好地将治疗方案展示给病人，让他们更加易于理解治疗方案，并且更加参与治疗。
这有助于提高病人的治愈信心和养成合理的保健习惯。
三、虚拟现实技术在医疗中的缺点1.设备成本高昂虚拟现实技术需要专业的设备来实现，这让它的应用成本较高，不是所有医院都能负担得起。
虚拟现实技术在虚拟手术模拟中的应用研究
虚拟现实技术在虚拟手术模拟中的应用研究摘要：随着科技的不断进步，虚拟现实技术在医疗领域得到了广泛应用。
特别是在虚拟手术模拟方面，虚拟现实技术提供了一种安全、有效的训练平台，可以帮助医生和外科团队提高技术水平和操作能力。
本文将介绍虚拟手术模拟的概念及其在医疗教育、手术训练和患者治疗过程中的应用，并讨论其优点和挑战。
1. 引言虚拟现实技术是一种通过计算机生成的模拟环境，以视觉和听觉的方式将用户沉浸于虚拟世界中。
其应用范围广泛，包括游戏、娱乐、教育和医疗等领域。
在医疗领域中，虚拟现实技术被广泛应用于手术模拟，以提高医生的技术水平和减少手术风险。
2. 虚拟手术模拟的概念虚拟手术模拟是指使用虚拟现实技术模拟真实的手术环境和操作过程。
通过虚拟手术模拟，医生可以在虚拟环境中进行手术练习和操作，以提高其技术水平和熟练度。
与传统的手术训练方法相比，虚拟手术模拟具有更高的安全性和可控性。
3. 虚拟手术模拟在医疗教育中的应用虚拟手术模拟在医疗教育中的应用为医学学生和初级医生提供了更加直观实践的学习体验。
通过虚拟手术模拟，学生可以观察并参与各种手术操作，从而加强对手术过程和解剖结构的理解。
与传统的解剖教学相比，虚拟手术模拟能够提供更加真实和立体的学习环境，增加学生的学习兴趣和主动性。
4. 虚拟手术模拟在手术训练中的应用虚拟手术模拟对外科医生的手术训练也起到了重要的促进作用。
通过虚拟手术模拟，医生可以在一个安全、无风险的环境中进行手术模拟和练习。
这不仅可以提高医生的技术水平，还可以减少手术风险和患者的创伤。
此外，虚拟手术模拟还可以用于跨专业团队的协作训练，促进医生之间的沟通和合作。
5. 虚拟手术模拟在患者治疗中的应用虚拟手术模拟在患者治疗中也发挥着积极的作用。
通过虚拟手术模拟，医生可以提前进行手术规划和预测，降低手术风险并提高手术成功率。
与传统的手术规划方法相比，虚拟手术模拟能够提供更加准确和可视化的信息，帮助医生做出更好的治疗决策。
虚拟现实技术在医学模拟中的应用
虚拟现实技术在医学模拟中的应用虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是一种通过计算机生成的模拟环境，能够创造出一种身临其境的感觉，使用户感觉自己置身于一个与现实世界完全不同的虚拟空间中。
随着技术的不断发展，虚拟现实技术在医学模拟中的应用也越来越广泛。
一、手术模拟虚拟现实技术可以用于手术模拟，为医生提供一个实践操作的平台，有助于医生熟悉手术技术和操作流程。
通过虚拟现实技术，医生可以在模拟的环境中进行手术操作，尽可能接近真实手术的感觉。
这种虚拟环境可以模拟各种手术场景，包括手术器械的使用、切割和缝合的操作等。
医生可以反复练习，提高手术技巧，降低手术风险。
二、医学教育虚拟现实技术在医学教育中的应用可以提供更好的学习体验和效果。
传统的医学教育主要依靠书本、幻灯片和视频等方式进行，学生只能通过观看和听讲来学习医学知识，难以形成真实的感受。
而虚拟现实技术可以通过沉浸式的学习体验，让学生真实地参与到医学实践中。
学生可以在虚拟环境中进行解剖学实验、疾病诊断和临床技能训练等，增强学习效果和兴趣。
三、康复治疗虚拟现实技术在康复治疗中也有广泛的应用。
例如，针对某些行动不便或康复患者，虚拟现实技术可以提供一个模拟的环境，帮助他们进行功能训练。
比如，使用虚拟现实设备可以让患者在模拟的环境中进行平衡训练、肌肉力量恢复和日常生活动作模拟。
通过虚拟现实技术的帮助，患者能够更加积极参与康复治疗，提高治疗效果。
四、心理治疗虚拟现实技术在心理治疗中也有重要的应用价值。
比如，对于一些患有恐慌症、创伤后应激障碍等心理问题的患者，虚拟现实技术可以提供一个安全的环境，帮助他们逐步面对和克服恐惧。
通过虚拟现实技术模拟特定场景，让患者可以逐渐暴露在恐惧源中，从而减少恐惧感。
此外，虚拟现实技术还可以提供放松和冥想的环境，帮助人们减轻压力，改善心理健康。
五、医疗设备开发虚拟现实技术不仅在医学模拟中有应用，还可以用于医疗设备的开发。
医学仿真技术在手术训练中的应用
医学仿真技术在手术训练中的应用一、引言随着医学发展，医学仿真技术在手术训练中的应用越来越受到重视。
医学仿真技术是指利用计算机、机械、电子、虚拟现实等技术手段，模拟人体解剖结构和生理功能，以培养医学专业人员的临床操作技能及快速的决策能力。
本文将从不同的角度来探讨医学仿真技术在手术训练中的应用。
二、虚拟现实技术在手术模拟中的应用虚拟现实技术是一种可以通过电脑生成一个虚拟的三维空间，并通过人机交互的方式来模拟真实情境的技术。
在手术模拟中的应用，虚拟现实技术可以将学生置于一个模拟手术室的虚拟环境中，使用手术模拟器进行操作，如开腹手术等。
通过虚拟现实技术，学生可以在模拟的真实环境中进行手术操作的训练，提高操作技能，减少手术风险。
三、3D打印技术在手术模拟中的应用3D打印技术是一种可以将数字模型智能化转化为具体物品的技术。
在手术模拟中的应用，医生可以通过3D打印技术制造出真实大小和形状的人体器官模型，如心脏、肺部等。
通过触摸和操作这些模型，医生可以更好地理解人体结构，熟悉手术过程，并提前预演手术操作，从而提高手术的准确性和安全性。
四、增强现实技术在手术导航中的应用增强现实技术是一种可以将虚拟信息与真实世界进行融合的技术。
在手术导航中的应用，通过增强现实技术，医生可以在手术过程中实时将虚拟的解剖结构、血管、神经等信息投影到患者身上，从而提供更准确的手术导航。
这种技术不仅可以提高手术的成功率，还可以减少手术时间和创伤。
五、智能机器人技术在手术助手中的应用智能机器人技术可以将机器人与人类的智能相结合，以完成一些复杂的手术操作。
在手术助手中的应用，智能机器人可以替代医生完成一些高风险和复杂的手术，如脑部手术等。
相比传统手术方式，智能机器人具有更精确、稳定和精细的手术操作能力，可以大大减少手术风险，提高手术成功率。
六、结语医学仿真技术在手术训练中的应用不仅可以提高医生的手术操作技能，还可以提高手术效率，减少手术风险，提高患者的手术成功率。
AR技术在医学手术中的应用
AR技术在医学手术中的应用随着科技的发展，AR技术被越来越多地应用于医疗领域。
医学手术过程需要高度的准确性和精确性，而AR技术的增强现实功能可以提供高精度的智能导航和虚拟操作。
本文将会介绍AR技术在医学手术中的应用，包括三维可视化、AR手术导航、AR手术仿真、AR手术操作和训练等方面。
一、三维可视化AR技术提供的三维可视化功能可以大大提升医学手术的精确度和效率。
医生可以用AR技术将患者的影像数据转换成三维立体模型，并对手术部位进行精细化的分析和操作。
在手术过程中，医生可以使用AR技术直观的查看患者的内部结构和关键组织，从而有效地避免手术过程中发生的误操作和损伤。
二、AR手术导航AR技术的导航功能可以让医生更加准确地定位和剖析操作对象，实现快速的手术部位的细节分析。
AR手术导航利用增强现实的技术，将患者的术前影像资料与实际手术场景相结合，为医生提供清晰直观的导航界面。
医生可以在屏幕上准确地定位手术目标，减少手术过程中侵害周围的正常组织的可能性，从而更加保证手术过程的精度和安全度。
三、AR手术仿真AR技术在医学手术方面的最大优势之一就是其高精度的仿真模拟能力。
AR技术提供了实时的虚拟操作界面，医生可以在其中进行手工操作和测试，以便更好的理解手术步骤和操作过程。
同时，AR技术还可以对手术过程进行高度的模拟仿真，帮助医生更好的了解手术目标和操作方式，提高手术成功率和准确性。
四、AR手术操作和训练AR技术的操作和训练功能，可以让医生获得更加全面的手术技能和技巧。
医生可以使用AR技术进行虚拟操作和实时反馈，以便更好地掌握手术的技能和操作方法。
同时，AR技术也可以用于手术过程中的实时监控和调整，医生可以及时发现操作的误差和问题，以便更加精确地进行调整和修正。
综合来看，AR技术在医学手术方面的应用有着广泛和深远的影响。
AR技术的高精度导航、仿真和操作功能，可以大大提升手术的安全度和精确度，从而帮助医生最大限度地避免手术风险和伤害。
基于虚拟现实技术的医学手术仿真
基于虚拟现实技术的医学手术仿真在医学领域，手术技能的高低关系到患者的生命安全和康复速度。
因此，如何提高医学生对手术技能的学习效果，以及实际手术中能够进行快速反应和正确决策，一直是医学教育和医学实践中的重要问题。
而基于虚拟现实技术的医学手术仿真就是一个有效的解决方案。
虚拟现实技术的医学手术仿真是将医学手术过程建模，并通过计算机图像和声音等技术手段，将手术过程呈现在计算机屏幕上，创造出接近真实的手术环境，让医学生在虚拟的环境中进行手术训练。
这种虚拟现实技术仿真训练，可以让医学生模拟真实情境，减少实际手术中的失误率，提高手术安全性。
虚拟现实技术的医学手术仿真主要包括以下几个方面：手术模拟软件的开发与应用手术模拟软件是重要的手术仿真工具。
医学生在使用模拟软件时，可以通过专业的设备进行操作，比如，通过虚拟手术平台、头盔或手柄等设备，操作手术工具来完成虚拟手术训练。
手术模拟软件也可通过增强现实技术，将体感设备与软件进行结合，让医学生在实体环境中仿真手术，更加逼真。
手术实验室的建设为了让医学生更好地进行手术训练，一些医学院校也开始建设手术实验室。
在实验室里，可以通过模拟人体解剖结构，建立各种手术情境，让医学生获得更真实的手术体验。
同时，这种环境下还可以进行团队合作练习，提高医学生的应对协作能力。
手术训练的评估在虚拟现实手术训练中，对医学生的手术操作和技能进行评估，是衡量训练效果的重要指标。
评估过程需要交互式操作，能够对医学生的手术技能进行全面、全方位的测试，评估结果对医学生进行针对性技能提升。
虚拟现实手术训练技术经过多年的发展和完善，已经广泛应用于医学教育、医生职业资格考试、临床前研究等方面。
通过这种基于虚拟现实技术的手术仿真，可有效提高医生的手术技能水平，在实际手术中减少操作失误率，提高手术安全性和治疗效果，让患者更安心、更放心地接受手术治疗。
但是，虚拟现实技术还存在一些局限性和挑战。
首先，技术设备及专业人员的成本较高，对于一些贫困地区和医学院校，手术仿真技术的应用受到限制。
计算机模拟技术在医学领域的应用医学仿真和虚拟手术的实践
计算机模拟技术在医学领域的应用医学仿真和虚拟手术的实践计算机模拟技术在医学领域的应用医学仿真和虚拟手术的实践近年来，计算机模拟技术在医学领域中的应用得到了广泛的关注和应用。
医学仿真和虚拟手术作为计算机模拟技术的重要应用之一，已经在医学教育、手术训练、手术规划等方面展现出巨大的潜力。
本文将介绍计算机模拟技术在医学领域的应用现状，并探讨医学仿真和虚拟手术的实践。
一、医学仿真技术在医学教育中的应用医学仿真技术借助计算机模拟技术和虚拟现实技术，可以为医学生提供更加真实的临床环境，并进行虚拟手术操作。
学生可以通过虚拟现实设备，如头盔和手套，来模拟手术操作，并通过实时反馈和指导，熟悉手术步骤，提高手术技能。
同时，医学仿真还可以将解剖学知识与手术技巧相结合，帮助学生更好地理解和应用所学知识。
通过医学仿真技术，学生可以在虚拟场景中进行真实的手术操作，提高手术技能和决策能力。
二、虚拟手术技术在手术训练中的应用虚拟手术技术利用计算机图像和仿真技术，为医生提供真实的手术操作体验。
通过模拟手术操作，医生可以在虚拟环境中进行手术练习，熟悉手术步骤和操作技巧。
虚拟手术技术可以模拟各种复杂手术的情景，如心脏手术、神经外科手术等。
医生可以通过虚拟手术技术进行手术规划，预测手术风险，提前准备手术方案。
虚拟手术技术可以提高医生的手术技能水平，同时减少手术风险和并发症的发生。
三、医学仿真和虚拟手术技术在手术规划中的应用医学仿真和虚拟手术技术在手术规划中发挥着重要的作用。
通过计算机模拟技术，医生可以对患者的病情做出更加准确的评估，并制定出最佳的手术方案。
医学仿真技术可以将患者的CT、MRI等影像数据转化为三维模型，帮助医生更好地理解患者的病情，并预测手术结果。
医生可以通过虚拟手术技术，在模拟环境中进行手术操作的练习，并确定最佳的手术方案。
通过医学仿真和虚拟手术技术的应用，医生可以在手术前充分预测和评估手术风险，提高手术的成功率。
四、医学仿真和虚拟手术技术的优势医学仿真和虚拟手术技术相比传统的手术教育和训练方法，具有以下几个优势：1. 安全性：医学仿真和虚拟手术技术可以在虚拟环境中进行手术操作，减少了对真实患者的伤害风险，提高了手术的安全性。
探究虚拟现实技术在医学教育中的应用
探究虚拟现实技术在医学教育中的应用虚拟现实（Virtual Reality, VR）技术近年来在各个领域都得到了广泛应用，其中医学领域也不例外。
本文将探究虚拟现实技术在医学教育中的应用，从培训模拟、手术操作、病人治疗等方面进行分析。
1. 培训模拟虚拟现实技术可以提供以往无法实现的高度模拟的培训场景，让医学学员能够在虚拟环境中进行实战训练。
比如，医生学习如何应对紧急情况，如突发心脏骤停、大规模伤员救治等，可以在虚拟场景中全身心地参与，提高应急处理能力。
虚拟现实技术还可以模拟真实手术场景，帮助医学生进行初步的手术模拟训练，提高其动手能力和操作技巧。
2. 手术操作虚拟现实技术在手术操作中的应用可以大大减少医生和患者的风险，具有重要的临床应用价值。
通过虚拟现实技术，医生可以在模拟环境中进行手术操作，熟悉手术步骤、解剖结构等，降低手术风险。
虚拟现实还可以辅助医生进行微创手术操作，提高手术准确性和精确度，缩小手术创伤和出血量。
3. 病人治疗虚拟现实技术在病人治疗方面也有着广泛的应用前景。
对于一些疑难杂症或难治性疾病，通过虚拟现实技术，医生可以在虚拟环境中模拟病情，进行诊断和治疗方案的探索，减少在真实患者身上的试验和误诊风险。
同时，虚拟现实技术还可以用于病人的康复训练，通过模拟不同场景，让病人在虚拟环境中进行运动康复，提高其康复效果。
虚拟现实技术在医学教育中的应用不仅可以提高教育效果，在培养医生的临床操作能力、提高手术准确性和精确度等方面也具有重要意义。
然而，虚拟现实技术在医学教育中的应用还面临一些挑战和限制。
首先，虚拟现实技术的设备和软件成本较高，需要医疗机构投入大量资源；其次，虚拟现实技术的模拟场景和数据准确性也需不断提高，以确保培训和操作的真实性和准确性；此外，由于虚拟现实技术对人眼的刺激较大，长时间使用可能会对健康产生一定影响，需要进一步研究和改进相关技术。
总的来说，虚拟现实技术在医学教育中的应用前景广阔。
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第16卷第6期2002年12月中 国 医 学 教 育 技 术CHINAMEDICALEDUCATIONTECHNOLOGYVol.16No.6Dec.2002
谈医学虚拟手术的运用尹毅东(第四军医大学教育技术中心 西安 710032)
摘要:本文通过对虚拟手术的主要用途,研究对象,虚拟手术案例的介绍,阐述了医学虚拟现实技术在医学治疗过程中的应用及发展方向。关键词:虚拟现实技术 虚拟手术 外科手术中图分类号:G434 文献标识码:A
现代科学技术的发展越来越体现出多门学科的交叉和渗透。医学虚拟现实技术(MedicalVirtualRealityTechnology)目前正在逐步形成之中,它是集医学,生物力学,机械学,材料学,计算机图形学,数学分析,自动控制等多学科为一体的新型交叉研究领域〔1〕。虚拟手术(VirtualSurgery)作为这一领域正在发展起来的研究方向,其目的是利用各种医学影像数据,采用虚拟现实技术,在计算机中建立一个模拟环境,医生借助虚拟环境中的信息进行手术计划制定,手术演练,手术教学,手术技能训练,术中引导手术,术后康复等工作〔2〕。虚拟手术充分体现虚拟现实在医学治疗过程中的作用,充分体现了人机交互和真实感。与之相关的一些研究方向主要有:医学可视化(MedicalVisualization),医学增强现实(MedicalaugmentedReality),手术摸拟(SurgerySimulation),图像引导手术(ImageGuidedSurgery),计算机辅助手术(ComputerAssistedSurgery)等。1 虚拟手术的主要用途1.1 模拟手术方案能够利用图像数据,帮助医生合理、定量地制定手术方案,对于选择最佳手术途径、减小手术损伤、减少对临近组织损害、提高手术定位精度、执行复杂外科手术和提高手术成功率等具有十分重要的意义。虚拟手术系统能够使得医生依靠术前获得的医学影像信息,建立三维模型,在计算机建立的虚拟的环境中设计手术过程,进刀的部位、角度,提高手术的成功率。手术教学训练中80%的手术失误是人为因素引起的,所以手术训练极其重要〔6〕。医生可在虚拟手术系统上观察专家手术过程,也可重复实习。虚拟手术使得手术培训的时间大为缩短,同时减少了对实验对象的需求。虚拟手术系统可为操作者提供一个极具真实感和沉浸感的训练环境,力反馈绘制算法能够制造很好的临场感,甚至能够获得在实际手术中的手感。计算机还能够给出一次手术练习的评价。在虚拟环境中进行手术,不会发生严重的意外,并能够提高医生的协作能力。1.2 术中导航与术中监护介入治疗是在手术过程中进行荧光透视法、超声、MRI下,在图像的引导下进行定位。而虚拟手术的手术导航无须在介入环境下进行,是将计算机处理的三维模型与实际手术进行定位匹配,使得医生看到的图像既有实际图像,又叠加了图形,属于计算机增强现实。如手术使用了二种成像手段,将实时观测的图像与术前CT或MRI进行匹配定位融合,对齐两个坐标系并显示为图形,引导医生进行手术〔3〕。1.3 保护医生对于医务人员来说,面临较危险的操作,如在感染或放射情况下,采取精确复杂的虚拟手术干预将是十分必要的。采用虚拟临场技术可以使医生免受射线的侵害。1.4 降低手术费用现代外科医疗检测系统造价昂贵,医疗成本也很高。虚拟手术能够减少手术探索的盲目性,减少机体损伤,缩短病人的恢复周期,降低病人和医院的开支。虚拟手术不受手术设备的制约。1.5 改善病人的预后虚拟手术减少手术的并发症,使患者恢复更迅速。如立体定向放射治疗中,虚拟手术能够优化放射手术治疗方案,降低并发症,如X刀、伽玛刀等。1.6 建造定制的修复拟合模型虚拟手术能够设计植入器官(对人工假体的设计)。例如计算机能够帮助医生在进行髋骨更换手术前,可通过非破坏性的三维成像对其尺寸和形状进行精确测量,然后定制髋骨,这样可以把因尺寸不合格而重新开刀的比例从30%降到5%〔4〕。1.7 远程干预虚拟手术与远程干预将能够使手术室中的外科医生实时地获得远程专家的交互式会诊。交互工具可以使顾问医生把靶点投影于患者身上来帮助指导主刀外科医生的操作,或通过遥控帮助操纵仪器。这样使专家们技能的发挥不受空间距离的限制。2 虚拟手术的研究对象由虚拟手术技术的发展而发展起来的电子设备正以每年10%的速度增长。但是虚拟手术室的硬件仅是解决信号的输入和输出,虚拟手术的软件(算法)才是关键,软件能很方便的改变、增减、改善系统的功能与规模。虚拟手术现实系统在软件方面的研究对象主要包括:基于计算机图形学的虚拟环境几何建模和仿真;基于复杂对象物理特性的运动学和动力学建模及可视化仿真; 基于人类感官的传感信息描述和仿真;!基于虚拟现实技术的科学可视化;∀人机交互界面的智能化及自然化。现在医生们正努力开发“虚拟手术”这个新领域,虚拟手术可说是把立体视景镜、超级电脑和巨型屏幕影像结合起来,这种模拟施行外科手术的技术,可以让医生们先进行事前彩排。3 虚拟手术案例3.1 美国航空及太空总署的埃姆斯生物电脑中心利用硅图像电脑和虚拟手术台,绘制出一个虚拟病人,这种虚拟技术早期应用于重组头盖骨和畸形面部的手术上,穿上这双通电手套,再利用追踪扫描笔和相关的软件,医生就可重组病人的器官组织和骨骼。这种虚拟手术不但能节省金钱和时间,而且还可以让医生摸清楚一个病人的病情。我们往往知道病症会导致什么后果,但却很难给病人具体解释,这些重组的立体图像,能够让病人更清楚地了解自己的病况。而且储存在虚拟图书馆内的虚拟病人资料,不但可给医科学生做实习对象,更可以跟其它医生进行交流。有了这种科学技术,你可以请教异地的专家,让对方了解病情,然后提出建议,及早进行治疗,就是动手术也没问题。3.2 世上什么事都好作试验,唯独吃药开刀试不得。但初出茅庐的医学院新生,总得积累了足够的实践经验才能成为主刀的名医,除了解剖尸体,就只能拿病人练手了〔5〕。最近澳大利亚科学家也研制出一种“虚拟手术系统”,可以让年轻的实习医生们用虚拟的手术刀练习给一个虚拟人体动手术,以提高医术水平。医生在使用它时,感觉就像是真的在给病人动手术,手术器械切入肌肉组织、碰到骨头等触感都非常逼真。这种虚拟手术系统名叫“触感手术台”(HapticWorkbench),它由一个3D成像系统和一个机械臂组成。系统使用详细的解剖学及人体数据模拟出一个逼真的高解析度3D“虚拟人体”,医生戴上3D眼镜,坐在手术台前,握住机械臂的一端,就可以对眼镜中看到的虚拟人体进行操作。根据不同需要,医生可把机械臂在视野中调节为不同的工具形象,诸如注射器、手术刀等。在真正的手术中,将注射器扎入血管或用手术刀切开肌肉组织时,机体会产生相应的阻力。医生正是从阻力中获得“触感”,积累经验,获得那种只可意会不可言传的珍贵“感觉。”在“触感手术台”系统中,医生使用虚拟的手术器械触及虚拟的人体时,系统会计算相应的实际操作中产生的阻力,用强力微型马达控制机械臂使之产生适当阻力,让医生获得逼真的“触感”,同时能“看”到并“感觉到”注射器的针头刺穿病人的皮肤,扎入血管,抽出血液。用计算机模拟手术过程已不是新鲜事,“触感手术台”系统的特别之处在于〔6〕,它不仅能提供栩栩如生的病人身体三维图像,还能模拟出逼真的触感,使医生觉得自己仿佛是在给真正的病人动手术。在虚拟手术过程中,系统还能监测医生的动作,精确采集各种数据,以评价手术水平的高低。如下刀部位是否准确,所施压力是否适当,是否对健康组织造成了不恰当的损害等。虽然虚拟手术系统目前尚未完善,还需进一步改进才能推广用于外科手术培训。而系统是否实用,很大程度上取决于用来模拟虚拟人体的数据是否足够、详尽、准确。此外,患不同的疾病的病人,身体情况也不大相同。现在的主要任务是搜集更多病理数据,研制出适用于不同手术的、真正实用的虚拟系统。总之虚拟手术能大大节约时间和资源,并给外科手术训练带来深刻的变革。
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