王丹 叢琳琳 楊金鵬 魏誼平

大連交通大學(xué)

一、虛擬交互在醫(yī)療領(lǐng)域中應(yīng)用的背景與現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實，也被稱為視覺模擬，隨著科學(xué)技術(shù)理念的持續(xù)優(yōu)化，虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR）技術(shù)逐漸從傳統(tǒng)意義上的單一發(fā)展形式，轉(zhuǎn)變?yōu)槎囝I(lǐng)域、多角度的應(yīng)用，這一技術(shù)在醫(yī)療輔助設(shè)備中的研究開發(fā)前景廣闊。目前，我國虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模，產(chǎn)業(yè)生態(tài)初步形成，在硬件、軟件、內(nèi)容制作與分發(fā)、應(yīng)用與服務(wù)等環(huán)節(jié)逐步完善，但要真正實現(xiàn)一個自然可交互、高度沉浸感且易于普及的虛擬現(xiàn)實醫(yī)療系統(tǒng)，仍面臨很多的技術(shù)難題。

二、可視化醫(yī)療輔助設(shè)備的作用

VR設(shè)備能夠為醫(yī)護人員提供模擬環(huán)境，讓其在虛擬化的場景中，親臨其境般得到更多的鍛煉，對于要求實操性能強的新手醫(yī)生來講，輔助使用虛擬現(xiàn)實設(shè)備可以通過虛擬現(xiàn)實視頻讓自己置身其中，觀察手術(shù)操作細節(jié)，實現(xiàn)更好的醫(yī)療培訓(xùn)和醫(yī)療教育，幫助外科醫(yī)生更快、更好地進行學(xué)習(xí)和模擬演練。

三、相關(guān)案例分析

（一）VR技術(shù)在醫(yī)療培訓(xùn)中的應(yīng)用

文獻報道，2016年，廣州市正骨醫(yī)院建立了全國首個“虛擬現(xiàn)實醫(yī)院”，該醫(yī)院將運用VR+3D技術(shù)，在醫(yī)療教學(xué)培訓(xùn)、遠程醫(yī)療、康復(fù)治療以及心理治療等多方面提供更好的解決方案。隨著研究的不斷深入，傳統(tǒng)的二維醫(yī)學(xué)將會被基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的三維重建、3D打印、虛擬仿真等方式的三維可視化醫(yī)療環(huán)境所取代。

（二）VR技術(shù)在護理教學(xué)中的應(yīng)用

隨著醫(yī)學(xué)前端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、各個國家的新型流行疾病趨勢和人口適應(yīng)結(jié)構(gòu)的醫(yī)療改革的推行，護工等行業(yè)人力成本持續(xù)走高，同時，對于專業(yè)人員的培養(yǎng)也是一大難題。洛杉磯兒童醫(yī)院嘗試采用VR醫(yī)療訓(xùn)練系統(tǒng)，推出了Oculus Rift，針對兒童和老年人有關(guān)方面的急救護理，佩戴頭部的顯示器和Touch控制器，可以模擬真實體驗，從而更快速有效地得到高質(zhì)量的培訓(xùn)。醫(yī)學(xué)生們可以按照自己的時間來靈活安排多次反復(fù)訓(xùn)練，無需像以前的訓(xùn)練課那樣把所有人都集中在同一個時間和現(xiàn)場，這有效地降低了時間成本。

（三）VR技術(shù)在解剖教學(xué)中的應(yīng)用

海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長征醫(yī)院在醫(yī)療衛(wèi)生教學(xué)中引用AR技術(shù)Virtuali-Tee，使醫(yī)學(xué)生對心臟解剖學(xué)知識有了一個更全面直觀的了解。眾所周知，心臟的結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，涉及多個方面，在醫(yī)療教學(xué)中會極大地減少手術(shù)風(fēng)險。

四、基于虛擬交互的可視化醫(yī)療輔助設(shè)備的設(shè)計

可視化醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計作為AR技術(shù)在醫(yī)療運用中的輔助工具，它不僅僅起到輔助醫(yī)護人員的作用，更多的是促進醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展。醫(yī)療輔助設(shè)備設(shè)計在增強現(xiàn)實的醫(yī)療中通過自身的輔助功能，減少實際手術(shù)操作中的失誤。

（一）可穿戴設(shè)備設(shè)計

通過對虛擬現(xiàn)實和醫(yī)療設(shè)備的相關(guān)調(diào)研以及數(shù)據(jù)分析，還有現(xiàn)有的VR技術(shù)在醫(yī)療中應(yīng)用的調(diào)研，本次設(shè)計以幫助外科手術(shù)醫(yī)生快速完成手術(shù)培訓(xùn)為中心，利用AR與傳感器技術(shù)完成在現(xiàn)實空間中對虛擬現(xiàn)實學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計。通過智能傳感器的識別與可穿戴設(shè)備設(shè)計，為學(xué)習(xí)者提供更加精準的學(xué)習(xí)體驗。

（二）設(shè)計方案

作為醫(yī)生視野和手的延伸，產(chǎn)品本身應(yīng)該為醫(yī)生提供更加方便、更加高效的學(xué)習(xí)輔助工具。所以，產(chǎn)品應(yīng)該在手術(shù)的模擬過程中更加精確，針對人機關(guān)系方面，對產(chǎn)品的尺寸、佩戴的感受都應(yīng)有一定的要求。在色彩搭配上，采用黑色與藍色作為主色調(diào)，完善設(shè)備的主要功能，通過儀器的傳感器、觸感系統(tǒng)，達到對教學(xué)的實時畫面?zhèn)魉汀?/p>

圖1

圖2

五、結(jié)語

可視化醫(yī)療輔助設(shè)備作為輔助醫(yī)生診療的工具，對整個醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展起到了尤為重要的推動作用。在虛擬現(xiàn)實的大環(huán)境下，可視化醫(yī)療輔助設(shè)備設(shè)計是具可行性的，是有意義的，它的未來也是光明的。