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智能终端

VR竟然是意识上的麻醉药,看病时感受就是不一样!

“VR+医疗”的主要目的就是增强体验者的沉浸感。比如通过VR技术可以让医生和医疗专业人员体验到那些平时很少接触的手术,从而缩短医疗人员的培养周期。虽然我们不能从VR获得更为直接的治疗效果,比如从生理上恢复中风后的创伤、缓解慢性疼痛、改善帕金森病人的生理表现或减轻持续性的颈部疼痛等,但由于VR是以人体五种感觉(即视觉,味觉,触觉,听觉和嗅觉)通道和虚拟场景进行实时交互,达到沉浸效果的一门科学,而所有病症又和这些感觉通道密不可分,因此合理的利用VR,对于诊疗和培训,都将起到非常好辅助作用。例如有时我们看到火会觉得热(视觉与触觉的相通),我们可以通过虚拟场景的设置,来转移患者注意力,进而达到治疗的目的,人们称它为“意识上的麻醉药”。

虚拟现实技术就是一个高端的人机接口,它利用计算机图形学构造出一个虚拟、自然的环境,通过人体五种感觉通道将用户和计算机有机的融为一体。用户可以通过该接口,模拟进入到虚拟环境中,去接受和影响环境中的各种感官刺激,与虚拟环境的人和事物进行行为和思想的交流。

VR的主要特征是:沉浸感(immersion)、交互性(interaction)、构想性(imagination),被人们习惯称为3I三角形。3I中以沉浸感为主,而交互性和构想性是实现沉浸感的基础。这些特征使操作者能够进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中,与之产生互动,进行交流。通过参与者与仿真环境的相互作用,并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力,启发参与者的思维,全方位获取环境所蕴含的各种空间信息和逻辑信息。而VR在医疗中的应用主要体现在培训和诊疗两个环节上。

VR与医疗培训

医学院的学生实践动手能力以及经验的积累一直非常重要,但是医学生们都只是局限于书本的学习,看到的都是平面的东西,缺少立体的概念,更无法产生互动。

德国汉堡Eppendorf大学医学院医用数学和计算机研究所建立了一个名为VOXEL—MAN的虚拟人体系统,它包括人体每一种解剖结构的三维模型,肌肉、骨骼、血管及神经等任一部分都是三维可视的,使用者戴上头盔显示器就可以模拟解剖过程。该系统的主要功能有:(1)任意选择观察视点,可以做内窥镜观察,也可以作立体观察;(2)任意模拟解剖、手术和穿刺;(3)模拟放射成像;(4)可以得到任意器官和组织的名称、类型、描述以及结构等解剖信息;(5)可以测量器官或组织间的距离。

在教学中,由于实验设备、实验场地和经费等方面的原因,而使一些应该开设的教学实验无法进行。VR可以弥补实物教学资源的不足,可以使学生获得与真实实验一样的体会,从而加深对教学内容的理解。VR还能够避免真实情境带来的各种危险,例如麻醉学、急救医学和战地医学等相关学科临床技能的训练。在应用虚拟现实技术,同样的病例和场景可被重复使用,可以节省资源。

VR与临床诊疗

临床诊疗方面,VR技术可以帮助医院的低年资医生更容易理解各类手术的操作路径;在远程医疗方面,VR技术可以让外地患者的各种生理参数都反映在医疗专家面前的虚拟患者身上,专家们便能及时作出结论,并给出相应的治疗措施。在远程外科手术时,手术医生在一个虚拟患者环境中操作,控制在远处给实际患者做手术的机器人的动作。除此之外,如何在实际的临床操作中提高成功率、减少失误产生率且缩短操作时间等方面,医患双方最大的共识就是精密仪器等必要手段的引入。所以,在术前准备和术中辅助中运用VR技术,是有很大价值的。如VR技术可以在医患沟通中,让患者及家属更直观更好地理解手术方案,获得充分的知情和选择的权利,增进医患双方的理解,减少医患矛盾。

VR与医学干预

VR技术适用于精神疾病干预和康复医疗干预。Dallas是德克萨斯大学的教授,他创建了一个培训项目,帮助自闭症儿童学习社会技能。该项目利用大脑成像和脑电波监测技术,用虚拟化身法让孩子处于像工作面试、相亲等情形之下。这能帮助他们了解社会的一些情况,使他们的情感表达方式更具有社会认可性,更好地融入社会。通过对参与者进行脑部扫描发现,完成培训项目后,与社会理解能力有关的大脑活动区域,其活力有所提高。

VR与远程医疗

在远程医疗领域,VR技术也有着巨大潜力。例如在偏远的山区,通过远程医疗虚拟现实系统,患者不进城也能够接受名医的治疗。对于危急病人,还可以实施远程手术。这时医生只要对病人模型进行手术,他的动作就可以通过卫星传送给远处的手术机器人。手术的实际图像通过机器人上的摄像机还能够传回到医生的头盔立体显示器,并将其和虚拟病人模型进行叠加,为医生提供有用的信息。

随着计算机技术的不断发展,VR技术的日趋成熟,它的未来与潜在应用价值将是巨大的。而且我们有望在不远的未来VR技术必将渗透到医疗的方方面面。

(作者娄岩,系中国医科大学教授)

责任编辑:林美炳


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