虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)手術(shù)中的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

孫嘉愷 崔萌 王純雪 張樹寶 孫悅東

泰山醫(yī)學(xué)院 山東泰安 271016

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要指的是在通過多媒體技術(shù)跟仿真技術(shù)所結(jié)合生成的一種視聽觸覺一體化的虛擬環(huán)境，其在現(xiàn)階段的醫(yī)學(xué)手術(shù)之中也得到了較為廣泛的應(yīng)用，并且彰顯除了巨大的經(jīng)濟(jì)效益跟社會(huì)效益。但是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)目前發(fā)展還不夠成熟，這也就需要對該技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化與完善，借此來促進(jìn)我國的醫(yī)療行業(yè)得到更進(jìn)一步的發(fā)展。

1 虛擬手術(shù)簡析

虛擬手術(shù)主要指的是應(yīng)用相關(guān)二維影像信息，比如MRI跟CT，在結(jié)合了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上來進(jìn)行三維立體人體頭像的合理構(gòu)建。在對患者進(jìn)行手術(shù)治療之前，醫(yī)務(wù)人員們也能夠通過對虛擬環(huán)境進(jìn)行觀察的模式來進(jìn)行相關(guān)信息的有效獲取，并能夠在此基礎(chǔ)上進(jìn)行手術(shù)方案、手術(shù)演練、手術(shù)教學(xué)以及術(shù)后康復(fù)跟指導(dǎo)等工作的進(jìn)行，從而促使手術(shù)效果得到進(jìn)一步的提升。通過事先仿真訓(xùn)練手術(shù)的模式還能夠就具體手術(shù)實(shí)踐過程中存在的各種問題進(jìn)行充分的彰顯，并能夠在此基礎(chǔ)上進(jìn)行手術(shù)模式的有效優(yōu)化與完善，借此來保障患者的手術(shù)治療以及預(yù)后效果。

2 幾種常見的醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

2.1 虛擬內(nèi)鏡在手術(shù)中的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)可以在對MRI跟CT等影像學(xué)信息進(jìn)行結(jié)合的基礎(chǔ)上，來進(jìn)行人體帶狀器官三維實(shí)體模型的合理構(gòu)建。通過傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡在虛擬3D帶狀器官中模擬環(huán)境的模式，還能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)器官的漫游觀察?？梢哉f通過虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的應(yīng)用，其能夠有效改善傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡手術(shù)中所存在的視野狹窄、靈活性小以及創(chuàng)傷過于嚴(yán)重等缺點(diǎn)，并能夠在無痛跟無創(chuàng)條件下來進(jìn)行患者的有效診斷跟檢查，從而為后續(xù)微創(chuàng)手術(shù)的順利開展奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。近年來隨著我國虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不但發(fā)展，使得虛擬內(nèi)鏡的研究力度也得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍也得到了有效的提升。

2.2 機(jī)器人輔助虛擬手術(shù)

在通過機(jī)器人輔助虛擬技術(shù)的應(yīng)用，其還能夠精確實(shí)現(xiàn)自由度的三維空間定位，并且具備有疲勞度較低以及重復(fù)操作精度高的應(yīng)用優(yōu)勢，在融合了多種傳感器信息的基礎(chǔ)上還能夠獲得良好的手術(shù)效果。機(jī)械人輔助手術(shù)作為我國現(xiàn)階段微創(chuàng)手術(shù)中的一種核心技術(shù)，在此過程之中通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的合理應(yīng)用，還能夠促使其手術(shù)效果得到進(jìn)一步的提升，對于我國微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展也有著一定的推動(dòng)價(jià)值。

2.3 遠(yuǎn)程遙控手術(shù)

高速遠(yuǎn)程信號傳輸網(wǎng)絡(luò)、手術(shù)機(jī)器人跟虛擬技術(shù)三者的有機(jī)結(jié)合，還能夠?yàn)檫h(yuǎn)程手術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供足夠多的技術(shù)支持。在遠(yuǎn)程技術(shù)模式之中，手術(shù)醫(yī)師們只需要對虛擬患者的模型來進(jìn)行相關(guān)手術(shù)的開展，并在借助于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)來將操作流程輸入到另一端的手術(shù)機(jī)器人身上，也就能夠通過遠(yuǎn)程遙控機(jī)器人的模式來進(jìn)行相應(yīng)的手術(shù)。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)之中還存在有非常高級的反饋傳感技術(shù)，這也就能夠很好的減少機(jī)器人操作控制過程中移動(dòng)準(zhǔn)確以及傳輸數(shù)據(jù)延遲等問題，并能夠幫助手術(shù)醫(yī)師們在異地就進(jìn)行虛擬手術(shù)的有序開展，從而促使患者得到及時(shí)有效的手術(shù)治療[1]。

2.4 醫(yī)學(xué)培訓(xùn)工作

在進(jìn)行醫(yī)學(xué)教學(xué)過程之中通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，其還能夠?qū)鹘y(tǒng)的教學(xué)模式、教學(xué)手段以及教學(xué)方法產(chǎn)生比較深刻的影響。具體應(yīng)用包含有虛擬解剖學(xué)、虛擬實(shí)驗(yàn)室以及虛擬手術(shù)這三種模式。（1）虛擬解剖學(xué)：通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)來進(jìn)行解剖學(xué)的教學(xué)過程之中，其能夠在憑借重組技術(shù)中的多層面重組、曲面重組、最大密度投影以及最小密度投影等技術(shù)來對組織、器官、肌肉、血管以及神經(jīng)等結(jié)構(gòu)以及解剖流程進(jìn)行直觀的顯示，并且能夠應(yīng)用測量、旋轉(zhuǎn)的模式來讓讓解剖操作變得更加想象跟具體。在這一教學(xué)模式下，學(xué)生們也就能夠?qū)θ梭w內(nèi)各解剖結(jié)構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)造跟功能有一個(gè)更為清晰的了解，借此來獲得一個(gè)良好的解剖學(xué)教學(xué)效果[2]。（2）虛擬實(shí)驗(yàn)室：通過虛擬實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用還能夠促進(jìn)學(xué)生們的實(shí)際操作技能得到進(jìn)一步的提升，在該教學(xué)模式之中，學(xué)生們能夠借助于虛擬實(shí)驗(yàn)室來對醫(yī)學(xué)發(fā)展中的一些前沿儀器的結(jié)構(gòu)、原理跟操作步驟有一個(gè)清晰的了解，并能夠?qū)Σ僮骱罂赡艹霈F(xiàn)的各種結(jié)果進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)，從而為后續(xù)的學(xué)習(xí)跟工作奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。比如在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來進(jìn)行復(fù)雜分子的合成實(shí)驗(yàn)過程之中，其能夠直接在VR境界中進(jìn)行藥物分子模型的控制，然后再應(yīng)用計(jì)算機(jī)所生成的分子模型，來進(jìn)行所有香瓜類型藥物的有效連接。通過將其鎖定的在病原體上面的模式，還能夠使得病原體的致病能力得以接觸，并為部分特異性藥物的研發(fā)提供足夠多的技術(shù)支持。（3）醫(yī)學(xué)康復(fù)領(lǐng)域。通過在康復(fù)訓(xùn)練領(lǐng)域中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的模式，其能夠?yàn)榛颊咛峁┮粋€(gè)生動(dòng)、逼真的游戲康復(fù)訓(xùn)練環(huán)境?；颊咄ㄟ^在虛擬環(huán)境中扮演一個(gè)角色的方式，還能夠促使其訓(xùn)練積極性得到進(jìn)一步的提升。此外通過將器械康復(fù)跟虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合的模式，其還能夠?qū)崿F(xiàn)將康復(fù)器械產(chǎn)生被動(dòng)牽引以及患者主動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合的治療作用，并能夠充分滿足患者的各種康復(fù)需求。

3 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物，并且具備有非常大的技術(shù)潛力以及應(yīng)用潛力。但是我國的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)尚處于初級階段，還存在有比較多未曾解決的理論問題以及技術(shù)障礙，這也就要求相關(guān)技術(shù)人員能夠加強(qiáng)對該方面的研究力度，并促使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到廣泛、深入的應(yīng)用，從而促進(jìn)我國的醫(yī)學(xué)行業(yè)得到更進(jìn)一步的發(fā)展。