虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在美容整形教學(xué)中的應(yīng)用探討

楊其峰

【摘要】隨著科技的發(fā)展及計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始廣泛地和各醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)培訓(xùn)相結(jié)合，在美容整形教學(xué)培訓(xùn)的方面，尤其操作訓(xùn)練方面可以擺脫很多限制，還能提高教學(xué)效果，減少投入。雖然目前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仍有諸多局限性，但隨著硬件及軟件技術(shù)的不斷發(fā)展，其在美容整形教學(xué)中擁有廣闊的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；美容整形教學(xué)；應(yīng)用

當(dāng)今世界，網(wǎng)絡(luò)軟件技術(shù)及計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，信息交流更加快速暢通，這給傳統(tǒng)的美容整形教育模式注入了新的活力。如何充分利用這些軟硬件技術(shù)建構(gòu)數(shù)字化的醫(yī)學(xué)美容知識(shí)及操作體系，解決美容整形教學(xué)中臨床操作的問(wèn)題，正是本文所要探討的內(nèi)容。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（virtualreality）俗稱VR，是一種在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真、人機(jī)接口以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的多學(xué)科交叉新生技術(shù)。它起源于20世紀(jì)60年代。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能通過(guò)電腦產(chǎn)生一個(gè)逼真的體覺(jué)環(huán)境，讓使用者的各種動(dòng)作，例如手勢(shì)、頭部和眼球的轉(zhuǎn)動(dòng)等自然技能和虛擬實(shí)體進(jìn)行互相考察，從而體驗(yàn)和模擬真實(shí)的過(guò)程。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有交互（Interaction）、沉浸（Immersion）和構(gòu)想（Imagination）等特征。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電腦硬件水平的不斷提高，尤其在20世紀(jì)80年代后，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得到了更完善、更形象直觀、更精確的發(fā)展，并漸漸應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，如醫(yī)學(xué)、軍事、藝術(shù)等，帶來(lái)了巨大的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)利益。

在美容整形醫(yī)學(xué)教育中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不但可以模擬真實(shí)的患者和人體解剖區(qū)域，還可以模擬臨床任務(wù)等教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生置身于計(jì)算機(jī)模擬出的三維空間中，讓其聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、視覺(jué)等多種感官通過(guò)虛擬技術(shù)的反應(yīng)，使其身臨其境，從而讓學(xué)生能在現(xiàn)階段缺乏真實(shí)操作的現(xiàn)況中，扎實(shí)理論基礎(chǔ)，提高實(shí)踐操作能力，提高美容整形教學(xué)水平。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在美容整形解剖教學(xué)中的應(yīng)用

《系統(tǒng)解剖學(xué)》是美容整形醫(yī)學(xué)生研究正常人體形體結(jié)構(gòu)的第一課。通過(guò)學(xué)習(xí)該學(xué)科，學(xué)生可以整體了解人體結(jié)構(gòu)，為以后其他醫(yī)學(xué)學(xué)科的融會(huì)貫通打下基礎(chǔ)。目前，解剖教學(xué)中普遍采用的授課模式為在大課中學(xué)習(xí)理論，配以模型、掛圖等輔助，然后分小組上尸體實(shí)踐解剖。此法取得了一定的效果。但目前較難獲取尸體標(biāo)本，學(xué)生的實(shí)踐時(shí)間非常有限，加上尸體標(biāo)本質(zhì)量良莠不齊，而美容類的解剖需要更加精細(xì)、更加新鮮的尸體才能較明確地表現(xiàn)各組織關(guān)系。這使得解剖教學(xué)質(zhì)量并不好。

隨著電腦硬件技術(shù)的發(fā)展，三維人體可以用虛擬技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建。學(xué)生輕易地就可以在屏幕前通過(guò)畫(huà)屏切割、旋轉(zhuǎn)、縮放等方式進(jìn)行解剖學(xué)習(xí)。此法非常有助于降低教學(xué)成本，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。例如，對(duì)于面部年輕化起很大作用的皮膚支持韌帶，在以往經(jīng)歷過(guò)福爾馬林浸泡過(guò)的尸體上非常難以解剖清晰，而通過(guò)虛擬人體能更直觀地顯示清楚。虛擬技術(shù)的更大好處是可以讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行解剖實(shí)踐，甚至能預(yù)演操作過(guò)程。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在美容整形臨床操作教學(xué)中的應(yīng)用

由于美容整形門診在國(guó)內(nèi)仍屬于特需門診，所以美容整形患者非常注重隱私保護(hù)。因此，實(shí)際的臨床教學(xué)及臨床操作常常受限于病例與場(chǎng)地而無(wú)法展開(kāi)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引進(jìn)就可以很好地解決這些問(wèn)題，使得教學(xué)可以隨時(shí)隨地展開(kāi)，增加了學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會(huì)。

例如虛擬不同的仿真患者，學(xué)生可以通過(guò)詢問(wèn)仿真患者病史來(lái)了解其病情及病情發(fā)展，并利用虛擬技術(shù)進(jìn)行查體，調(diào)取器械，檢查資料，然后進(jìn)行診斷，根據(jù)診斷情況在電腦中設(shè)計(jì)治療方案，最后在虛擬環(huán)境中根據(jù)所訂的治療方案進(jìn)行手術(shù)或激光治療或其他治療。訓(xùn)練結(jié)束后，由系統(tǒng)評(píng)價(jià)學(xué)生從問(wèn)診到治療各環(huán)節(jié)的正確與錯(cuò)誤之處。這樣能有效訓(xùn)練學(xué)生的診斷及治療能力，為學(xué)生積累經(jīng)驗(yàn)。

目前，已經(jīng)有一些專門針對(duì)醫(yī)學(xué)培訓(xùn)而開(kāi)發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，但在治療操作的軟件訓(xùn)練上，還有待電腦技術(shù)的進(jìn)一步提升。

（一）在美容外科手術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

雖然大部分美容類手術(shù)對(duì)機(jī)體創(chuàng)傷比較小，但是在目前追求眼球經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，尤其以面部美容手術(shù)為甚，就算出現(xiàn)小小不美觀，對(duì)于患者的心理打擊都是巨大的。美容類手術(shù)大部分比較表淺，但表淺肌肉筋膜神經(jīng)血管系統(tǒng)的學(xué)習(xí)需要非常新鮮的尸體標(biāo)本才有效。而新鮮尸體標(biāo)本難以獲得，導(dǎo)致手術(shù)培訓(xùn)耗時(shí)耗力，嚴(yán)重影響了現(xiàn)階段美容整形外科醫(yī)生的培養(yǎng)。

因此，可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)重建全身肌肉、筋膜、血管神經(jīng)系統(tǒng)的三維解剖圖像，尤其是面部的肌肉、筋膜、血管神經(jīng)系統(tǒng)的三維解剖圖像。因?yàn)楫?dāng)前的美容手術(shù)大多以面部美容手術(shù)為主，例如重瞼成形、綜合隆鼻、面部提升等。這項(xiàng)技術(shù)有利于醫(yī)學(xué)生更直觀地掌握解剖結(jié)構(gòu)，掌握肌肉、筋膜、血管、神經(jīng)各組織的互相三維關(guān)系，并可以進(jìn)行手術(shù)設(shè)計(jì)、切割、分離、美容縫合等一系列過(guò)程，有效地模擬了真實(shí)的手術(shù)過(guò)程。不同的患者，皮膚及軟組織松弛程度不一致。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可模擬皮膚松弛及皺褶程度，對(duì)手術(shù)的入路設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬評(píng)價(jià)。例如上瞼松弛整復(fù)，切取松弛皮膚過(guò)多或過(guò)少都會(huì)導(dǎo)致術(shù)后效果欠佳，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以幫助醫(yī)學(xué)生選擇較合理的手術(shù)設(shè)計(jì)及方案，盡可能地降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。由此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)手術(shù)的操作培訓(xùn)較傳統(tǒng)的培訓(xùn)方法更能提高教學(xué)效果。

（二）在注射美容教學(xué)中的應(yīng)用

當(dāng)前，注射美容的人數(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越手術(shù)美容，因其微創(chuàng)，恢復(fù)快。但注射美容的風(fēng)險(xiǎn)也是非常巨大的。因注射物誤入血管導(dǎo)致生命危險(xiǎn)等并發(fā)癥時(shí)有發(fā)生。因此，學(xué)習(xí)注射美容時(shí)，對(duì)面部血管及骨骼和各層軟組織解剖位置要非常熟悉。這時(shí)，就可利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建血管、骨骼和各層軟組織的位置。首先可以讓學(xué)生在電腦上練習(xí)熟悉標(biāo)準(zhǔn)注射位置、注射點(diǎn)以及入針角度；然后在虛擬現(xiàn)實(shí)的標(biāo)本中解剖出所入針的位置，讓學(xué)生了解位置的對(duì)與錯(cuò)，這就避免了在真實(shí)操作中所帶來(lái)的損傷。

在推注操作練習(xí)方面，可利用穿戴式虛擬傳感技術(shù)來(lái)培訓(xùn)學(xué)生穿刺的感覺(jué)，并讓學(xué)生佩戴上3D眼鏡進(jìn)行操作。例如目前較受患者歡迎的肉毒毒素注射及玻尿酸和脂肪注射填充，通過(guò)3D眼鏡、傳感裝置與虛擬實(shí)體，學(xué)生不但能夠產(chǎn)生真實(shí)操作的感覺(jué)，而且能夠通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)解剖而了解所注射的肌肉或部位正確與否，注射針有沒(méi)有進(jìn)入血管，以及推注壓力與推注量會(huì)不會(huì)因?yàn)榇笥趧?dòng)脈壓而進(jìn)入動(dòng)脈，或造成壓迫性栓塞血管。在這種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的環(huán)境下反復(fù)練習(xí)，學(xué)生就可以在進(jìn)入臨床前積累非常豐富的注射美容經(jīng)驗(yàn)，不但提高了教學(xué)效果，也降低了以后臨床注射美容并發(fā)癥的發(fā)生率。

（三）在假體雕刻及使用教學(xué)中的應(yīng)用

在美容整形手術(shù)中，假體的雕刻及使用非常多，例如隆鼻、隆頦的鼻模、頦模雕刻、乳房假體的使用等。但目前所使用的假體多為硅膠與膨體，價(jià)格非常昂貴，不適合拿來(lái)作常規(guī)訓(xùn)練用。市面上的材料在結(jié)構(gòu)式上存在一定差別，訓(xùn)練時(shí)的真實(shí)感和有效性不理想。而且在隆乳的假體選擇時(shí)，平時(shí)都是抽象地根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，臨床病例或疑難病例不容易模擬訓(xùn)練。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以很好地模擬臨床環(huán)境及患者實(shí)體。學(xué)生能夠不受材料和空間的限制進(jìn)行反復(fù)的多次練習(xí)，通過(guò)虛擬不同的乳房大小及松弛程度設(shè)計(jì)假體的選擇及手術(shù)剝離范圍和放置的層次。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)目前的局限與前景

未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在美容整形教學(xué)中的應(yīng)用前景非常廣闊。雖然現(xiàn)在的硬件及軟件技術(shù)較發(fā)達(dá)，但在真實(shí)情景的相似度上還存在很大的差距?？傮w來(lái)看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在美容操作的教學(xué)應(yīng)用中還處于萌芽階段。目前面臨的局限主要有以下幾點(diǎn)。

首先，虛擬現(xiàn)實(shí)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備價(jià)格非常昂貴。一套美容整形虛擬設(shè)備，包括3D眼鏡、穿戴傳感設(shè)備、場(chǎng)景設(shè)置等，目前價(jià)格都比較昂貴，不適應(yīng)大規(guī)模推廣及多人數(shù)操作教學(xué)。

其次，目前的硬件性能在人體模型的精細(xì)模擬程度上渲染起來(lái)有點(diǎn)費(fèi)勁。而精細(xì)程度決定了仿真效果，也決定了教學(xué)效果。硬件水平性能不夠，軟件的配套能力也無(wú)法完全發(fā)揮。

再次，目前虛擬場(chǎng)景的可視3D系統(tǒng)仍不夠逼真，分辨率不夠高，使用者容易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞，影響教學(xué)效果。

最后，在手術(shù)操作及注射操作時(shí)，穿戴傳感設(shè)備的力反饋和力檢測(cè)尤其重要，但目前這兩項(xiàng)技術(shù)還不夠成熟。學(xué)生和虛擬人體間力和感覺(jué)的信息交流交互仍需要傳感設(shè)計(jì)技術(shù)的完善，才能提升虛擬現(xiàn)實(shí)的真實(shí)感。

但是，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的生活方式在互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)終端的發(fā)展下改變很大。而VR技術(shù)目前正處于第三階段前期。標(biāo)準(zhǔn)事件為：2014年Oculus Rift頭盔顯示器的研發(fā)和Facebook巨額收購(gòu)Oculus。這個(gè)階段的VR研究方向在民用領(lǐng)域發(fā)展極快，已經(jīng)開(kāi)始普及與商業(yè)化。2015年底成立的中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，已經(jīng)在2016年起在多省市政府支持下，開(kāi)始籌備VR產(chǎn)業(yè)基地。2016年更被稱為“VR元年”。

綜上所述，面對(duì)新技術(shù)更新?lián)Q代對(duì)醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的影響，美容整形教學(xué)也應(yīng)順應(yīng)時(shí)代潮流，有效地和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行整合，更好地幫助學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)與操作，促進(jìn)美容整形教育的改革創(chuàng)新，不僅僅用于手術(shù)、注射、假體雕刻等方面，還要在激光美容、牙科美容等方面進(jìn)一步應(yīng)用。相信虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在美容整形教學(xué)中會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

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