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(shí)，也被稱為視覺(jué)模擬，隨著科學(xué)技術(shù)理念的持續(xù)優(yōu)化，虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)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(kāi)發(fā)前景廣闊。目前，我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)現(xiàn)一個(gè)自然可交互、高度沉浸感且易于普及的虛擬現(xiàn)實(shí)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?yàn)獒t(yī)護(hù)人員提供模擬環(huán)境，讓其在虛擬化的場(chǎng)景中，親臨其境般得到更多的鍛煉，對(duì)于要求實(shí)操性能強(qiáng)的新手醫(yī)生來(lái)講，輔助使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)視頻讓自己置身其中，觀察手術(shù)操作細(xì)節(jié)，實(shí)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(jìn)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(xiàn)報(bào)道，2016年，廣州市正骨醫(yī)院建立了全國(guó)首個(gè)“虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)院”，該醫(yī)院將運(yùn)用VR+3D技術(shù)，在醫(yī)療教學(xué)培訓(xùn)、遠(yuǎn)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(huì)被基于虛擬現(xiàn)實(shí)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(hù)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(gè)國(guó)家的新型流行疾病趨勢(shì)和人口適應(yīng)結(jié)構(gòu)的醫(yī)療改革的推行，護(hù)工等行業(yè)人力成本持續(xù)走高，同時(shí)，對(duì)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(duì)兒童和老年人有關(guān)方面的急救護(hù)理，佩戴頭部的顯示器和Touch控制器，可以模擬真實(shí)體驗(yàn)，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(shí)間來(lái)靈活安排多次反復(fù)訓(xùn)練，無(wú)需像以前的訓(xùn)練課那樣把所有人都集中在同一個(gè)時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)，這有效地降低了時(shí)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(zhǎng)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(duì)心臟解剖學(xué)知識(shí)有了一個(gè)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(gè)方面，在醫(yī)療教學(xué)中會(huì)極大地減少手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

四、基于虛擬交互的可視化醫(yī)療輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)

可視化醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計(jì)作為AR技術(shù)在醫(yī)療運(yùn)用中的輔助工具，它不僅僅起到輔助醫(yī)護(hù)人員的作用，更多的是促進(jìn)醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展。醫(yī)療輔助設(shè)備設(shè)計(jì)在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的醫(yī)療中通過(guò)自身的輔助功能，減少實(shí)際手術(shù)操作中的失誤。

（一）可穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)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(jì)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(shí)空間中對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)智能傳感器的識(shí)別與可穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)，為學(xué)習(xí)者提供更加精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（二）設(shè)計(jì)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(guò)程中更加精確，針對(duì)人機(jī)關(guān)系方面，對(duì)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(lán)色作為主色調(diào)，完善設(shè)備的主要功能，通過(guò)儀器的傳感器、觸感系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)教學(xué)的實(shí)時(shí)畫面?zhèn)魉汀?/p>

圖1

圖2

五、結(jié)語(yǔ)

可視化醫(yī)療輔助設(shè)備作為輔助醫(yī)生診療的工具，對(duì)整個(gè)醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展起到了尤為重要的推動(dòng)作用。在虛擬現(xiàn)實(shí)的大環(huán)境下，可視化醫(yī)療輔助設(shè)備設(shè)計(jì)是具可行性的，是有意義的，它的未來(lái)也是光明的。