沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)中的發(fā)展范文

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【摘要】

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的日趨成熟，其在各個(gè)領(lǐng)取獲得了快速的發(fā)展與應(yīng)用。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)是最近幾年提出的概念，是在原有的虛擬現(xiàn)實(shí)理論基礎(chǔ)上進(jìn)行的擴(kuò)充。本文首先介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)與沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)的概念，然后對(duì)其在醫(yī)學(xué)中的發(fā)展應(yīng)用前景做了一些介紹與展望。

【關(guān)鍵詞】

虛擬現(xiàn)實(shí)；沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)；醫(yī)學(xué)

1引言

虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，VR）是由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一個(gè)集視、聽(tīng)、嗅、觸、力、運(yùn)動(dòng)覺(jué)等感覺(jué)于一體的沉浸交互式虛擬環(huán)境，操作者借助必要的交互、傳感與跟蹤、顯示設(shè)備以人類自然的方式從任何角度與虛擬三維環(huán)境中的物體進(jìn)行交互，產(chǎn)生身臨該虛擬環(huán)境的感受與體驗(yàn)。該虛擬環(huán)境可以是對(duì)某一現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的模擬，也可以是對(duì)某一構(gòu)想世界的仿真[1]。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)（immersiveVR）表示的是帶有沉浸感的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，使用者完全置身于虛擬世界中，感受不到真實(shí)世界的存在。它有著以下特征：使用頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備讓使用者的真實(shí)看到的東西、耳朵聽(tīng)到的東西隔離開(kāi)來(lái)，這樣就會(huì)產(chǎn)生虛擬的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)。使用者也可利用專用手套提供虛擬的手臂在虛擬世界中，這樣可以非常方便與虛擬世界進(jìn)行交互。頭盔式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備往往采用左右眼分屏的手機(jī)設(shè)備進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，例如GoogleCardboard設(shè)備、也可采用通過(guò)HDMI線連接電腦佩帶設(shè)備進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)，例如Oculus設(shè)備。另外還有一種全息的方式進(jìn)行展現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的世界，這種技術(shù)目前正在研究，例如MagicLeap公司。

2沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)在課堂教學(xué)和醫(yī)院醫(yī)務(wù)工作中的應(yīng)用

沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)可廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué)中，將改變?cè)薪虒W(xué)課本呆板、單一的局面，也可用于對(duì)一些醫(yī)院醫(yī)務(wù)工作進(jìn)行培訓(xùn)，借助虛擬設(shè)備將遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低原有培訓(xùn)費(fèi)用，節(jié)約更多寶貴的資金。

2.1在課堂課本教學(xué)中的應(yīng)用使用者可以攜帶沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備在一個(gè)幾乎完全虛擬的環(huán)境中體驗(yàn)醫(yī)學(xué)教科書中的一些需要?jiǎng)赢嫛⒔换サ捻?yè)面，如觀看人體解剖學(xué)課本時(shí)，戴上沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡可以在眼前出現(xiàn)一個(gè)虛擬的人體，使用者可以控制操控，觀看三維立體圖像，這留給學(xué)生深刻的印象，是一個(gè)非常生動(dòng)、有意義的教學(xué)方案。

2.2在醫(yī)院醫(yī)務(wù)工作培訓(xùn)中的應(yīng)用醫(yī)院醫(yī)務(wù)人員借助沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，可以虛擬構(gòu)造一個(gè)虛擬的手術(shù)臺(tái)，所有的培訓(xùn)工作都可以借助設(shè)備虛擬出來(lái)，借助虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的各種偵測(cè)、反饋裝置，醫(yī)務(wù)人員可以隨時(shí)使用虛擬的病床、繃帶、剪刀、鑷子、大型手術(shù)器械以及急救室的其他有用的醫(yī)療器械等。在虛擬環(huán)境中，醫(yī)務(wù)人員可以反復(fù)操作，增強(qiáng)其技術(shù)的熟練度，而不用擔(dān)心使用真人帶來(lái)的種種不便。另一方面，借助這種設(shè)備，可以大大降低醫(yī)院醫(yī)務(wù)工作培訓(xùn)的費(fèi)用，減輕了醫(yī)院以往培訓(xùn)的沉重的資金壓力。

3沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)在遠(yuǎn)程醫(yī)療中的應(yīng)用

遠(yuǎn)程醫(yī)療指的是使用計(jì)算機(jī)以及遠(yuǎn)距離通信來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的對(duì)疾病情況進(jìn)行診斷工作、治病和提供疾病咨詢等先進(jìn)的一種新的醫(yī)療方式。在遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)的幫助下，不論患者距離醫(yī)院有多遠(yuǎn)、身處何時(shí)何地，都可以隨時(shí)隨地獲得最方便、快捷的治療工作，也可以非常方便的為病人提供疾病咨詢工作、醫(yī)院遠(yuǎn)程開(kāi)會(huì)工作。在遠(yuǎn)程醫(yī)療中采用沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，病人可以直接與虛擬醫(yī)生面對(duì)面交流，醫(yī)生可以非常方便的了解病人各項(xiàng)生理特征，醫(yī)生便能夠及時(shí)做出診斷意見(jiàn)。借助沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的補(bǔ)充，遠(yuǎn)程醫(yī)療獲得了更成熟的發(fā)展。除微型手術(shù)機(jī)器人外，Satava[2~3]提出了21世紀(jì)戰(zhàn)地醫(yī)療（medicalbattlefield）的構(gòu)想。這種先進(jìn)系統(tǒng)結(jié)合了傳感器技術(shù)、異地手術(shù)、專家系統(tǒng)等部分組成，通過(guò)這個(gè)先進(jìn)系統(tǒng)可以為傷者提供遠(yuǎn)程的手術(shù)服務(wù)，也可以提供遠(yuǎn)程的一些醫(yī)學(xué)專家問(wèn)診制度。在21世紀(jì)戰(zhàn)地系統(tǒng)的幫助下，在前線工作的醫(yī)生可以將傷員的情況隨時(shí)告知后方的專家；而在后面工作的專家又能將疾病診治措施以虛擬現(xiàn)實(shí)的形式在前方醫(yī)生進(jìn)行展示，這樣可以大大提高傷員的存活率，從而大大降低士兵的傷亡率，在軍事上非常有用。

4總結(jié)與展望

相信沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，對(duì)醫(yī)學(xué)的很多領(lǐng)域都將帶來(lái)一場(chǎng)意義深遠(yuǎn)的革命，文中僅僅列舉了其中的幾個(gè)很小的方面。雖然，目前沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域本身處在很初級(jí)的階段，而其在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用更尚處在萌芽階段，但筆者相信隨著CPU計(jì)算能力的提升、屏幕像素的提高、屏幕刷新率等硬件水平的成熟，其必將改變現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的方方面面，將大大降低人們的看病成本、醫(yī)療培訓(xùn)成本，必將提高醫(yī)務(wù)工作者的工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1]姜紅.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2006，8（23）：49~52.

[2]SatavaRM.MinimallyInvasiveTherapy，1992（1）：357~363.

[3]SatavaRM.SurgEndosc，1993（7）：111~113.

作者：孟美 馬充 單位：山東中醫(yī)藥大學(xué)