虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

摘 要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它是多種技術(shù)的綜合，在醫(yī)學(xué)中具有十分重要的作用。首先簡(jiǎn)單介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展，然后分別介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬手術(shù)、虛擬教學(xué)、心理治療和遠(yuǎn)程醫(yī)療方面的應(yīng)用及其所用到的技術(shù)方法，最后總結(jié)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用與發(fā)展，并對(duì)其今后的發(fā)展前景作出了展望。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；虛擬手術(shù)；心理治療；遠(yuǎn)程醫(yī)療

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.161

虛擬現(xiàn)實(shí)是一種多元信息融合的新型人機(jī)交互設(shè)備，人們可以通過(guò)人體的各種感知通道，例如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、甚至味覺(jué)、嗅覺(jué)、平衡感、超失重感、加速度感等物理反應(yīng)來(lái)感知計(jì)算機(jī)模擬的虛擬世界。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一門(mén)新興學(xué)科，其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景良好。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于手術(shù)模擬、醫(yī)學(xué)教學(xué)、心理治療、遠(yuǎn)程醫(yī)療、輔助診斷、訓(xùn)練系統(tǒng)等方面。但是由于技術(shù)上的局限性，這些應(yīng)用多是采用一種特殊結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型，或者是基于預(yù)處理原始圖像的，并且有些儀器設(shè)備實(shí)用性并不是太好，所以目前為止還仍然沒(méi)有一種VR系統(tǒng)能夠完全用于具體的臨床應(yīng)用。

本文首先簡(jiǎn)單介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)的概念，然后分別詳述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬手術(shù)、虛擬教學(xué)、心理治療和遠(yuǎn)程醫(yī)療方面的應(yīng)用及其所用到的技術(shù)方法，進(jìn)而比較了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在臨床應(yīng)用上的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)生成的一種模擬環(huán)境，例如飛機(jī)貨艙、現(xiàn)場(chǎng)操作等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面，當(dāng)用戶(hù)需要構(gòu)造當(dāng)前不存在和人類(lèi)不可到達(dá)的環(huán)境或創(chuàng)建虛擬環(huán)境，以代替耗資巨大的現(xiàn)實(shí)環(huán)境時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。參與者可以通過(guò)人機(jī)交互傳感設(shè)備沉浸于該實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維模擬環(huán)境中，通過(guò)眼睛、耳朵、手等自然人體器官，調(diào)動(dòng)多感知通道，由計(jì)算機(jī)來(lái)處理與參與者動(dòng)作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，對(duì)參與者的輸入作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，并分別反饋到參與者的五官感知通道。

2 在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

2.1 虛擬手術(shù)

早在1986 年，日本、美國(guó)和瑞士三個(gè)國(guó)家就幾乎同時(shí)開(kāi)發(fā)出了最初的計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)，它是由交互式CT機(jī)組成的導(dǎo)航設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，模擬手術(shù)仿真系統(tǒng)逐漸更新完善，目前已經(jīng)成為可以利用可視化的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)重構(gòu)出虛擬人體軟組織模型，模擬出虛擬的醫(yī)學(xué)環(huán)境，并利用觸覺(jué)交互設(shè)備與之進(jìn)行交互的手術(shù)系統(tǒng)。實(shí)用、直觀、精確是虛擬手術(shù)模擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。正因如此，其在臨床手術(shù)中所涉及的各種過(guò)程，包括手術(shù)計(jì)劃的制訂、手術(shù)的預(yù)演、術(shù)中操控手術(shù)、術(shù)后恢復(fù)復(fù)健都發(fā)揮著不可小覷的作用。

2.2 心理治療

在心理治療方面，VR技術(shù)最早被應(yīng)用于各類(lèi)恐懼癥的治療，例如恐高癥、飛行恐懼癥等心理疾病的治療。近年來(lái)，國(guó)外在這方面的研究發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)則相對(duì)落后。目前，VR技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于治療社交焦慮癥、創(chuàng)傷后應(yīng)激性障礙、厭食癥、精神分裂癥等心理精神疾病。臨床實(shí)踐表明，心理治療中運(yùn)用VR技術(shù)不僅可以顯著地改善治療條件和保證患者的安全，而且有助于嚴(yán)格地保護(hù)患者的隱私權(quán)，促進(jìn)了醫(yī)患關(guān)系的和諧發(fā)展。

2.3 遠(yuǎn)程醫(yī)療

遠(yuǎn)程醫(yī)療是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)遠(yuǎn)程控制操作設(shè)備將本地醫(yī)院與異地醫(yī)院建立起遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)，獲得其健康護(hù)理及相關(guān)疾病治療的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)和先進(jìn)技術(shù)。遠(yuǎn)距離病人的各種生理特征、病理參數(shù)都可以在虛擬患者的身上呈現(xiàn)，醫(yī)生只需對(duì)虛擬患者進(jìn)行手術(shù)，并通過(guò)因特網(wǎng)將其動(dòng)作傳遞到遠(yuǎn)端的手術(shù)機(jī)器人，由機(jī)器人對(duì)患者進(jìn)行手術(shù)。手術(shù)的整個(gè)流程將機(jī)器人攝像頭進(jìn)行實(shí)時(shí)拍攝并傳送給遠(yuǎn)端醫(yī)生的頭盔立體顯示器，將數(shù)據(jù)與虛擬患者模型進(jìn)行比較，醫(yī)生可以及時(shí)了解手術(shù)進(jìn)展情況，并發(fā)號(hào)施令進(jìn)行接下來(lái)的操作。

3 發(fā)展與展望

綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)在虛擬手術(shù)、心理治療、遠(yuǎn)程醫(yī)療等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域方面取得了一定成果。虛擬手術(shù)的發(fā)展為術(shù)中導(dǎo)航技術(shù)提供了強(qiáng)有力的支持，引進(jìn)了手術(shù)機(jī)器人、開(kāi)放式核磁共振儀、力反饋機(jī)制等先進(jìn)設(shè)備儀器，使得微創(chuàng)和無(wú)創(chuàng)手術(shù)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)手術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)成為重要的心理治療技術(shù)。

VR技術(shù)是多學(xué)科多領(lǐng)域互相交叉、滲透、融合的產(chǎn)物，其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的終極目標(biāo)是完善醫(yī)學(xué)實(shí)踐體系。為了實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)，目前所能做的應(yīng)該是充分利用現(xiàn)有資源技術(shù)，完善社區(qū)醫(yī)療服務(wù)體系和養(yǎng)老服務(wù)體系。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒湘軍，孫健，何漢武，等.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的演變發(fā)展與展望[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2004，16（9）.

[2]唐澤圣.可視化及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的新發(fā)展[J].計(jì)算機(jī)世界，1999，25（C）.

[3]高永輝.虛擬手術(shù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2011.

[4]李濤.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在心理治療中的應(yīng)用[J].中國(guó)臨床心理學(xué)雜志，2005，28（2）.

[5]譚海珠，楊棉華，陳丹蕓，等.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的發(fā)展與應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)體系探索，2005，4（6）.

[6]呂妍，劉大明.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)分析[J].美術(shù)大觀，2015（11）.

[7]阮陸寧.城市社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)機(jī)制研究[D].南昌：南昌大學(xué)，2012.

作者簡(jiǎn)介：張曉宇（1996—），女，山東濟(jì)寧人，就讀于山東中醫(yī)藥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)。

〔編輯：王霞〕