虛擬現實技術在現代生物醫(yī)學領域的應用

大連東軟信息學院 剛家林

虛擬現實技術在現代生物醫(yī)學領域的應用

大連東軟信息學院 剛家林

虛擬現實也就是靈境技術或者說是人工環(huán)境，由計算機技術輔助生成高技術模擬系統，綜合集成了計算機圖形技術，主要包含仿真技術、人工智能技術、傳感技術和網絡并行處理技術等高新技術應用。多用于對于神經心理學和核醫(yī)學方面疾病治療中，虛擬技術應用非常廣泛，比如城市規(guī)劃、能源勘測、建筑虛擬、交通橋梁和軍事仿真技術等領域，虛擬現實技術隨著計算機發(fā)展，已經成為數字醫(yī)學最主要應用工具之一。

虛擬現實；技術；生物醫(yī)學

1.虛擬現實技術概念

虛擬現實技術是由計算機生成的一種可以創(chuàng)建虛擬世界計算機系統，通過聽、視和觸等作用進行使用，交互仿真技術，綜合計算機圖形、圖像處理和智能技術，以及語言處理和網絡技術等多個科學綜合應用技術，同時使用者要借助自然地和虛擬環(huán)境對象進行相互作用和影響，產生身臨其境體驗，促進人和自然和諧相處。隨著醫(yī)院管理計算機技術發(fā)展，逐漸被具有非常強大生命力，和多媒體網絡技術成為計算機發(fā)展重要技術。虛擬現實技術在醫(yī)學應用主要醫(yī)學影像基礎，依賴于現實影響技術發(fā)展，根據醫(yī)學虛擬現實技術提高現代醫(yī)學應用，可以很好改變傳統醫(yī)學治療模式，實現未來虛擬現實技術智能、開放和逼真的發(fā)展方向，具有非常自然真實治療模式方案。

2.虛擬現實技術特點和構成

多感知性、沉浸性和交互性都是虛擬技術發(fā)展特點，操作者能夠由計算機生成交互式三維虛擬環(huán)境，通過參與者和仿真環(huán)境相互作用，借助人本身對于事物發(fā)展感知能力，啟發(fā)參與者思維模式提高，獲得對于環(huán)境蘊含各種空間信息和邏輯信息特點。系統主要由圖形處理計算機、應用軟件和輸入設備組成，通過視覺和聽覺感受設計者思維，虛擬世界本身非常復雜，需要計算機實時性，產生虛擬環(huán)境需要計算量非常大，通過對于計算機配置要求，采用計算機系統處理，研究虛擬現實系統實現能夠滿足于醫(yī)學要求的醫(yī)療。軟件系統四實現虛擬技術關鍵問題，國外應用比較早。

3.虛擬現實技術在醫(yī)學領域應用

3.1 虛擬現實技術系統的基礎思想就是對于虛擬現實系統研究探索，生命活動是全世界關注問題，新技術發(fā)展基本都需要醫(yī)學，虛擬現實技術自然醫(yī)學研究中。美國國立學圖書館開始人體解剖數字化研究，圖像數據建立可以根據學生計算，進行狀面和失狀面解剖，可以局部圖像進行縮放，對于這舉措解剖學教學有著非常重要意義，數學和計算機研究進行解剖三維可視化研究虛擬化人體圖譜，學生可以進行三維人體空間各種操作。實現者在網絡上相互交流，發(fā)表自己見解，用虛擬技術手術分層觀察，隨著計算機技術迅速發(fā)展，虛擬現實技術已經非常成熟應用醫(yī)學。

3.2 虛擬現實在醫(yī)療領域應用主要就是虛擬手術、數字醫(yī)院和醫(yī)學模擬演示，實訓演示和醫(yī)院虛擬仿真系統，都是虛擬現實技術在醫(yī)學手術仿真訓練等應用，使用計算機來進行模擬和指導醫(yī)學手術，在時間上包括手術前中后，可以實現手術計劃制定和手術排練演戲技術，手術技能訓練和引導手術。醫(yī)學教育中合理運用教學手段實施仿真實踐教學，對于學生鞏固醫(yī)學基礎理論，掌握基本醫(yī)學操作技能，提高獨立操作能力，及時根系問題和解決問題，醫(yī)療手術虛擬培訓系統最受歡迎是一種學習培訓方式，數字圖像利用各種醫(yī)學數據和虛擬現實技術在計算機建立一個虛擬環(huán)境，借助虛擬環(huán)境信息進行手術計劃訓練，在實際手術過程中引導手術學科，使用計算機技術實現模擬和指導醫(yī)學手術，實現對于手術制定和手術排練演習，有效高效手術。

3.3 輔助病情判斷可以虛擬人體模型上開展各種診斷治療研究，使得診斷和治療個性化，預測人體對于新治療方法響應，虛擬技術能夠很好變定性為定量，使得醫(yī)院診斷診療直觀化和精確化。比如傳統醫(yī)學診斷主要依靠醫(yī)生學識經驗，醫(yī)生會出現誤診問題，虛擬手術系統將所有人體信息收集儲存電腦，診斷醫(yī)生將藥物數據可以輸入到電腦里，系統協助醫(yī)學判斷病情。協助醫(yī)生建立良好手術方案，能夠利用圖像技術幫助醫(yī)生合理制定手術方案，能夠輔助選擇最佳手術途徑，減少手術損傷，減少組織損害問題，提高病情治療精確度，對于復雜手術可以提高手術成功率，虛擬手術系統還可以很好預防手術過程中出現問題，使得醫(yī)生可以依靠自己能力獲得醫(yī)學圖像信息，建立良好三維模型，虛擬計算機技術建立虛擬環(huán)境設計手術過程對于傷口處理，提高手術成功率。

3.4 使用計算機技術模擬指導醫(yī)學手術的前中后進行整體策劃制定手術排練，進行康復治療，實現虛擬技術醫(yī)學應用合理化，學員進行手術過程中可以通過虛擬制定模擬手術系統進行預習，進行實際操作時候，教學效果相比要運用文字描述，深刻分析問題，減少失誤造成動物和標本浪費問題。在學習過程中，心臟聽診是難點，要讓學生通過系統學習，虛擬讓病人直接能夠看到心臟結構，實際治療過程中讓學生通過三維方式觀看心臟狀態(tài)，直觀真實是的病人配合彩色進行超聲治療。醫(yī)學上手術失誤比例占據80%左右，醫(yī)生可以在虛擬手術系統上觀察手術，重復練習，虛擬手術可以很好培訓手術，減少實驗對象需求，虛擬手術系統在操作者提供一個非常真實感訓練環(huán)境，繪制算法制造很好臨場感，訓練過程和真實情況，尤其是能夠獲得實際手術手感，計算機能夠在虛擬環(huán)境中進行手術，不會發(fā)生嚴重以外，提高醫(yī)學協作能力，通過虛擬實現技術幫助顯示器重復虛擬手術，移動過程信息指導，手術預測改善殘疾人生活狀況，虛擬現實技術能夠很好發(fā)揮作用。

4.保護醫(yī)生降低培訓費用

4.1 數字圖像虛擬手術系統可以用于教學，進行模擬手術練習，利用普通游戲光盤放入計算機內部顯示出一個虛擬手術，在虛擬手術反復訓練提高操作方法，達到完美。虛擬環(huán)境可以很好建立虛擬人體模型，借助跟蹤球和感覺手套，學生可以容易了解人體內部器官結構，采用教科書方式，工作站建立一個虛擬外科學手術訓練器，虛擬環(huán)境包括虛擬手術臺，虛擬工具用于虛擬人體模型，借助感受手套，對于虛擬人體模型進行手術，系統改進提高環(huán)境真實感，增加網絡功能，培訓多個使用者，進行遠距離遙控手術，復雜手術計劃安排手術，利用新型藥物研制手術。在醫(yī)學上學生可以在虛擬實驗室內部進行解剖手術練習，學生利用這種技術培訓醫(yī)學，用于醫(yī)學培訓和研究虛擬實現系統，仿真程度非常高，具有非常高優(yōu)越性和效果，利用導管使得學生反復實踐，根據人眼睛結構創(chuàng)造出三維立體圖像，學生利用虛擬技術觀察解剖過程，觀察眼睛結構，麻醉實現系統手術模擬。

4.2 虛擬現實技術在藥物研究中應用，主要進行復雜分子合成實驗，研究人員控制好藥物分子模型，通過模擬分子測試出藥物分子結構，利用計算機生成分子模型，把所有藥物連接起來，解除原體致病能力，藥物設計實現三維，在屏幕上可以觀察到分子結構立體圖像，分子之間能夠結合，研究人員要利用多種方法研制藥物進行治療。虛擬現實技術在康復醫(yī)學中應用被廣泛應用，注意力缺陷、空間感知障礙和記憶力等方面進行情緒康復治療，運動平衡協調性要取得非常好治療效果，空間感知障礙和運動功能會受到康復訓練，運動障礙要以運動特征，主要包括運動、舞蹈、抽動和斜頸，本文論述運動障礙包括觀念性和運動型，由目標空間運動能力。

4.3 虛擬現實技術在醫(yī)學教育中應用，課堂教學過程中醫(yī)學教學活動要實現為學生提供可以移動電子教學場所，改善較遠相互互動關系，更好加深學員對于止血內容掌握。通過虛擬仿真技術軟件建立人體結構模型，使得學生通過相互學習，直觀掌握學習人體解剖結構，調動學生積極性，抽象內容具體化和形象化，很好提高教學質量。虛擬現實技術為教員和學生提高一個沒有危害低學習方式，學員操作模型元素很好改變模型不同方位，直觀學習人體人體結構，通過虛擬現實系統將學生直觀了解人體，對于人體內部復雜神經系統和血管組織結構了解，利用虛擬技術掌握復雜生命活動力，學習計算機虛擬仿真技術，戰(zhàn)士細胞空間三維模式，有機配合提高顯微鏡拍攝圖像，表現細胞生長增長過程。

5.結論

虛擬現實技術研究內部主要設計人工智能、計算機模擬、智能控制和心理學等，是許多學科相互交叉產物，必須清醒認識到這個技術潛力，在虛擬現實技術初級階段，存在理論問題和技術障礙，構成研究方向，在外科手術和醫(yī)學手術操作過程中，結合角膜提高科學技術水平，克服苦難，實現虛擬技術在醫(yī)學領域應用發(fā)展。虛擬技術系統可以根據病人實際清理治療，系統迅速治療傳感設備，對于數據儲存分析，醫(yī)生掌握好病人情況，實現虛擬治療，方便患者在虛擬現實及時治療中得到很好康復，提高虛擬顯示技術應用。

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