摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 人們可在此進(jìn)行操作或控制，實(shí)現(xiàn)特殊的目的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用備受關(guān)注。該文主要探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在心臟醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；醫(yī)學(xué)教學(xué)；交互性；心臟

中圖分類號：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1009-3044（2014）32-7786-02

Abstract： Virtual reality is a computer systems which can create and experience the virtual world. People can operate， control and reach some special purposes in this system. The application of technology about virtual reality in medicial fields has been paid close attention to. This paper investigates the application and realization about technology of virtual reality used in heart medical education.

Key words： Virtual Reality； Medical Education； Interactivity； Heart

1 概述

虛擬現(xiàn)實(shí)是指用計(jì)算機(jī)生成的一種逼真的三維環(huán)境，在電腦模擬產(chǎn)生的一個(gè)虛擬世界中，用戶可以及時(shí)、沒有限制地觀察三維空間內(nèi)的事物，它是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)等許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有三個(gè)基本特征：浸沒感（Immersion）——用戶在模擬環(huán)境中的真實(shí)性，交互性（Interactivity）——用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的實(shí)時(shí)可操控性），構(gòu)想性（Imagination）——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有廣闊的可想像空間及環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)強(qiáng)調(diào)了在虛擬系統(tǒng)中的人的主導(dǎo)作用，實(shí)時(shí)交互性是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最本質(zhì)的特征和要求之一，也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的精髓。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開始于軍事領(lǐng)域的需求，現(xiàn)在已開始從高端領(lǐng)域全面走向?qū)I(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，在娛樂、教育、藝術(shù)方面的應(yīng)用占主流，發(fā)揮的作用也越來越大。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用備受關(guān)注。

國外的起步較早，美國作為虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)源地，早在上世紀(jì)80年代就進(jìn)行了人體解剖圖像數(shù)字化資料研究，90年代末，開展了虛擬解剖學(xué)、虛擬放射學(xué)、虛擬內(nèi)窺學(xué)等學(xué)科的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。目前，已研制出了人體虛擬解剖，一套完整的人體虛擬解剖系統(tǒng)，學(xué)生利用在虛擬的組織和器官問的模擬操作感受觸覺反饋，使學(xué)生更快地掌握手術(shù)要領(lǐng)和技術(shù)。從而提高診斷和治療水平。

我國與國際相比，雖有一定的差距，但目前已引起政府、科技界的高度重視，九五規(guī)劃、國家自然科學(xué)基金委、國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃等都把虛擬現(xiàn)實(shí)列入了研究項(xiàng)目。目前，已成為當(dāng)今最有影響力的高新產(chǎn)業(yè)技術(shù)之一。國內(nèi)一些重點(diǎn)院校，已積極投入到了這一領(lǐng)域的研究工作。從2004年首屆虛擬現(xiàn)實(shí)峰會(huì)舉辦以來，中國虛擬現(xiàn)實(shí)峰會(huì)已成為業(yè)內(nèi)具有重要影響力的業(yè)內(nèi)活動(dòng)。綠色醫(yī)療研究院也在2012年的峰會(huì)中正式宣告成立，伴隨著我國醫(yī)療事業(yè)和IT技術(shù)的不斷發(fā)展壯大，虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、臨床培訓(xùn)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用 。采用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)來輔助醫(yī)學(xué)教學(xué)，可以使教師與醫(yī)學(xué)學(xué)生以三維的形式看到人體結(jié)構(gòu)的形狀、位置及器官間的相互空間關(guān)系等，從不同角度，真實(shí)模擬及分析，從而獲得前所未有的直觀感受，不僅降低了成本，而且是傳統(tǒng)的文字、二維圖像、生物標(biāo)本所不能達(dá)到的學(xué)習(xí)效果。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在心臟醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

心臟是人體重要器官之一，是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、快速活動(dòng)的立體器官，一直都是臨床醫(yī)學(xué)研究的重點(diǎn)。心臟病很可怕，它限制人的活動(dòng)、降低生活質(zhì)量，甚至威脅人的生命。然而更可怕的是人民缺乏對心臟病的認(rèn)知。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展使得三維虛擬心臟的教學(xué)應(yīng)用成為可能。不僅可以應(yīng)用于醫(yī)學(xué)學(xué)生的教學(xué)中，也可以應(yīng)用在心臟的科普教育中。

虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)教育的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)需要以下幾個(gè)步驟：三維虛擬心臟的建模、三維心臟模型的表面紋理貼圖處理、虛擬心臟動(dòng)畫及交互功能的仿真。

適當(dāng)動(dòng)畫可以讓畫面更生動(dòng)有趣，便于表述心臟的工作及病變情況。用FFD修改編輯器和動(dòng)畫的設(shè)計(jì)，可以充分體現(xiàn)心臟的跳動(dòng)過程。完成了對心臟結(jié)構(gòu)及血管系統(tǒng)的可視化處理后，最后將在3DMAX中完成的模型及剛體、柔體動(dòng)畫導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)引擎平臺(tái)，在后期引擎中調(diào)整貼圖色彩、優(yōu)化作品，編寫交互腳本及交互界面設(shè)計(jì)，程序調(diào)試正常、作品發(fā)布。

用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以幫助醫(yī)學(xué)生試驗(yàn)不同的選擇，分析病理問題，操作虛擬的心臟模型，不會(huì)危害到患者，對心臟的醫(yī)學(xué)教學(xué)、病理分析、科普教育起到了一定的輔助作用。

4 小結(jié)

本次設(shè)計(jì)雖然僅僅涉及了心臟結(jié)構(gòu)及心血管方面的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，取得了較好的效果。下一步，我們將繼續(xù)研究技術(shù)，并結(jié)合硬件，融合較完整的心臟病理知識(shí)，向臨床實(shí)踐靠攏。在醫(yī)療診斷、手術(shù)模擬方面進(jìn)行實(shí)踐與應(yīng)用。隨著我國醫(yī)療事業(yè)和IT事業(yè)的不斷發(fā)展壯大，虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用將更廣泛、深入。

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