VR技術(shù)的應(yīng)用

梅其杰　郭錦榮　段戡　鄭海軍　鄒旨龍　徐家旋　李鵬飛　袁長深

摘要：目前，雖然VR技術(shù)技術(shù)的應(yīng)用仍處于探索階段，但是在娛樂、軍事、醫(yī)療、教育等方面，VR技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。因VR技術(shù)本身具有的360°無死角的3D視覺的優(yōu)越性，使該技術(shù)在教育中經(jīng)常能夠使受教育者場景再現(xiàn)，可獲得最佳的教學(xué)效果。于是，探索VR技術(shù)在骨科手術(shù)教育教學(xué)中的應(yīng)用，不僅僅涉及到該技術(shù)本身開發(fā)，更是教與學(xué)雙贏的另一個新思路、項目。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù)；教學(xué)；骨科手術(shù)

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）32-0113-02

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR），亦稱為視覺模擬（Visual Simulation），具有包括構(gòu)想性、交互性和沉浸性的特征。西方新進國家預(yù)備將VR技術(shù)作為競爭未來市場的關(guān)鍵手段，而在我國，依據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》，教育部2013決定已經(jīng)啟動開展國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作。當(dāng)中，醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗室亦是醫(yī)學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容之一。

一、VR技術(shù)與醫(yī)療教育中的應(yīng)用

眾所周知，2016年，被稱之為全球VR風(fēng)暴年，成為全球IT領(lǐng)域創(chuàng)新科技的前沿技術(shù)，占據(jù)歐美諸國各大創(chuàng)新科技現(xiàn)場，并走進大國領(lǐng)袖視野。目前，VR技術(shù)現(xiàn)已在多個產(chǎn)業(yè)、學(xué)科中得到應(yīng)用，尤其是休閑、體育健身、教育培訓(xùn)、軍事演習(xí)[1]、醫(yī)療診斷等諸多領(lǐng)域得到應(yīng)用。其中教育、醫(yī)療的占有率，從2007[2]年至2017年[3]，其發(fā)展速度可謂突飛猛漲，見表1。

二、VR技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育的優(yōu)勢

VR技術(shù)應(yīng)用先驅(qū)者Walter Greenleaf教授指出：醫(yī)療培訓(xùn)、臨床診療、醫(yī)學(xué)干預(yù)、健康保健四大塊將是VR技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的未來。那么。它的優(yōu)勢何在？不可否認，醫(yī)學(xué)教育就是一項費時、費力、費錢的工作。醫(yī)學(xué)的成功在于經(jīng)驗的積累，前輩們的心得+自己的學(xué)習(xí)心得或者教訓(xùn)。

從出現(xiàn)醫(yī)學(xué)以來，其學(xué)習(xí)本身特點注定是一個枯燥的漫長的修行之路。不管是師帶徒的形式，或者是大眾化的教育形式，醫(yī)學(xué)生們大多數(shù)學(xué)習(xí)的形式都是文字+圖片學(xué)習(xí)，流于表面，缺乏活生生3D概念，無法深刻于腦海。那么，VR技術(shù)又將是如何呢[4]？

1.縮短培養(yǎng)周期。一個醫(yī)學(xué)生進入本科教育需要5年、本碩7年、本碩博11年，進入臨床規(guī)培住院醫(yī)3年，主治醫(yī)師4年。由此可見，同比其他行業(yè)，這是多么長的一個周期。若是應(yīng)用VR技術(shù)，將會大大減少培養(yǎng)周期。著名血管外科專家張強認為：至少在解剖學(xué)的學(xué)習(xí)上課程可縮短80%。一個手術(shù)醫(yī)師的學(xué)習(xí)曲度若又3年變?yōu)?年，那么，醫(yī)生的培養(yǎng)將變?yōu)樾蘩砉つ菢涌旖荨?/p>

2.降低培養(yǎng)成本。場景再現(xiàn)是培養(yǎng)一個醫(yī)學(xué)生的必經(jīng)之路，如何更真實、直接的場景將是更快、更好學(xué)習(xí)途徑。標(biāo)本或案例或手術(shù)的真實性、可操作性、可重復(fù)性是每所大學(xué)、每個教師所頭疼的事情，例如解剖標(biāo)本、中草藥標(biāo)本、手術(shù)操作。

目前的現(xiàn)狀導(dǎo)致了不可能人手一份，大大限制了醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)，降低了學(xué)習(xí)熱情。而VR技術(shù)，可直接在虛擬場景里熟悉醫(yī)院的整個流程，利于醫(yī)學(xué)生更快地掌握解剖結(jié)構(gòu)關(guān)系，在不影響患者隱私的同時，還可以大大降低教學(xué)成本。

三、VR技術(shù)在骨科手術(shù)教學(xué)演示的價值

自從1979年的Brown開始應(yīng)用立體定向技術(shù)后，三維空間理念就成為了科研的前沿，1989年VR技術(shù)由美國科學(xué)家Jarson Lanier率先提出。2001年，新加坡Coh KY教授應(yīng)成功將VR技術(shù)應(yīng)用醫(yī)學(xué)。之后，陸陸續(xù)續(xù)有相關(guān)報道。直到2014年，由谷歌公司推出的Google Cardboard廉價紙質(zhì)版VR眼鏡，之后，F(xiàn)acebook將VR熱浪席卷全球，2016年更是被稱之為VR年。

解剖學(xué)與骨科手術(shù)息息相關(guān)，對于醫(yī)學(xué)生而言，在以往的解剖學(xué)等學(xué)科需要依賴人體和動物的尸體。然而，人體尸源稀缺成本高，動物實驗不可避免會對動物造成傷害，這些都嚴(yán)重制約了醫(yī)學(xué)院校教學(xué)任務(wù)的實施。學(xué)生不能通過反復(fù)操作完成實訓(xùn)，教學(xué)效果不理想，直接影響教學(xué)質(zhì)量。帕梅拉·戴維斯（Pam-ela Davis）院長采用IT-VR技術(shù)，進行人體的器官和系統(tǒng)的解剖學(xué)教學(xué)模式[5]，已經(jīng)走在了前列，并取得了很好的教學(xué)效果。

眾所周知，80%的手術(shù)失誤是人為因素引起的，可見手術(shù)訓(xùn)練的意義極其重要。年輕的手術(shù)醫(yī)生在真正走向手術(shù)臺前，均需進行大量精細的訓(xùn)練。VR的多感知性、存在感、超強交互性、自主性、沉浸式的操作體驗以及新穎的表現(xiàn)方式可提供理想的培訓(xùn)平臺[3]。2016年6月，國內(nèi)好醫(yī)術(shù)團隊與上海六院合作，第一次用APP在國內(nèi)進行VR手術(shù)直播。這次合作，好醫(yī)術(shù)團隊通過APP向全國20個省3 000多位執(zhí)業(yè)醫(yī)師展示了手術(shù)現(xiàn)場[6]。

受訓(xùn)醫(yī)生在應(yīng)用VR技術(shù)時，可觀察高分辨率三維人體圖像，并通過觸覺工作臺模擬觸覺，讓受訓(xùn)者在切割組織時感受到器械的壓力，使手術(shù)者操作的感覺就像在真實的人體上手術(shù)一樣。既不會對病人造成生命危險，又可以重現(xiàn)高風(fēng)險、低概率的手術(shù)病例，可供培訓(xùn)對象反復(fù)練習(xí)。

如同庖丁解牛，VR技術(shù)中，筋骨分離，血管、神經(jīng)、肌肉觸手可及。電鉆在骨頭上的震動感、骨折端的銳利、斷離肌腱的回縮、斷離血管的活動性出血。只要操作錯誤，一不留神，鮮血迎面撲來，一片血肉模糊，使操作的感覺就像在真實的人體上手術(shù)一樣[2]。相信對于看過3D版的《阿凡達》的人來說，震撼感與記憶不言而喻。

四、小結(jié)

中國工程院院士趙沁平認為“VR產(chǎn)業(yè)”，“未來應(yīng)該更關(guān)注行業(yè)應(yīng)用，比如VR在教育、醫(yī)療、裝備制造研發(fā)、智慧城市的規(guī)劃等方面的應(yīng)用”[7]。有專家學(xué)者[8]認為：首先，VR技術(shù)作為高新科技，需要加大政府投入資助；其次需要醫(yī)生、患者、教師、技術(shù)人員多方面的共同研究、開發(fā)、應(yīng)用。雖然，有著種種不利因素，但是，未來的醫(yī)療、教育問題，不可避免要被VR技術(shù)占領(lǐng)，如同馬云所言：醫(yī)院在不改革，我將改革醫(yī)院。微信、支付寶的應(yīng)用已是事實。VR技術(shù)在神經(jīng)外科[9]、口腔科[10]的應(yīng)用就是活生生的例子，在骨科手術(shù)教學(xué)上，亦將是個趨勢。

參考文獻：

[1]王凱，常祺.虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于投彈訓(xùn)練及減少訓(xùn)練傷的研究[J].人民軍醫(yī)，2017，60（7）：650-652.

[2]孫秀偉，閻麗，李彥鋒.虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）在醫(yī)療中的應(yīng)用展望[J].醫(yī)療保健器具，2007，（5）：17-20.

[3]駱海玉.VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)學(xué)院校教育中的運用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017，（04）：10.

[4]唐超.當(dāng)VR技術(shù)遇上醫(yī)療[J].中國醫(yī)院院長，2017，（2）：86.

[5]Mark Griswold.CWRU takes the stage at Microsoft's Buildconference to show how HoloLens can transform learning[EB/OL].www.case.edu/hololens/，2017-03-17.

[6]田繼紅，蔣岱.從虛擬現(xiàn)實（VR）發(fā)展看未來醫(yī)學(xué)教育的變革[J].中國管理信息化，2017，20（6）：209-210.

[7]青亭網(wǎng).趙沁平：如果技術(shù)跟不上VR大眾消費將再遇低潮[EB/OL]http：//www.7tin.cn/news/87294.Html，2017-03-25.

[8]傅洪，熊亞平，懷宇，等.VR技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及思考[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2017，31（3）：283-291.

[9]孔祥溢，王任直.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在神經(jīng)外科手術(shù)規(guī)劃及教學(xué)培訓(xùn)中的應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2017，34（6）：641-643.

[10]石巧，侯建霞.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在口腔診療操作培訓(xùn)中的應(yīng)用[J].國際口腔醫(yī)學(xué)雜志，2015，42（1）1：69-74.