虚拟现实技术在医学上的应用

发布来源：发布时间：2017/02/17点击量：3000

虚拟现实技术在医学上的应用

张晓宇

（山东中医药大学理工学院，山东 济南 250355）

摘  要：虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它是多种技术的综合，在医学中具有十分重要的作用。首先简单介绍了虚拟现实技术的产生与发展，然后分别介绍了虚拟现实技术在虚拟手术、虚拟教学、心理治疗和远程医疗方面的应用及其所用到的技术方法，最后总结了虚拟现实技术在医学上的应用与发展，并对其今后的发展前景作出了展望。

关键词：虚拟现实；虚拟手术；心理治疗；远程医疗

中图分类号：TP391.9            文献标识码：A        DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.161

虚拟现实是一种多元信息融合的新型人机交互设备，人们可以通过人体的各种感知通道，例如视觉、听觉、触觉、甚至味觉、嗅觉、平衡感、超失重感、加速度感等物理反应来感知计算机模拟的虚拟世界。虚拟现实技术作为一门新兴学科，其在医学领域的应用前景良好。目前，虚拟现实技术已经广泛地应用于手术模拟、医学教学、心理治疗、远程医疗、辅助诊断、训练系统等方面。但是由于技术上的局限性，这些应用多是采用一种特殊结构的简化模型，或者是基于预处理原始图像的，并且有些仪器设备实用性并不是太好，所以目前为止还仍然没有一种VR系统能够完全用于具体的临床应用。

    本文首先简单介绍了虚拟现实的概念，然后分别详述了虚拟现实技术在虚拟手术、虚拟教学、心理治疗和远程医疗方面的应用及其所用到的技术方法，进而比较了虚拟现实技术在临床应用上的优缺点。

1  虚拟现实技术的发展

虚拟现实技术是利用计算机生成的一种模拟环境，例如飞机货舱、现场操作等。虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面，当用户需要构造当前不存在和人类不可到达的环境或创建虚拟环境，以代替耗资巨大的现实环境时，虚拟现实技术就发挥着至关重要的作用。参与者可以通过人机交互传感设备沉浸于该实时动态的三维模拟环境中，通过眼睛、耳朵、手等自然人体器官，调动多感知通道，由计算机来处理与参与者动作相适应的数据，对参与者的输入作出实时响应，并分别反馈到参与者的五官感知通道。

2  在医学上的应用

2.1  虚拟手术

    早在1986 年，日本、美国和瑞士三个国家就几乎同时开发出了最初的计算机辅助手术系统，它是由交互式CT机组成的导航设备。随着科学技术的不断发展，模拟手术仿真系统逐渐更新完善，目前已经成为可以利用可视化的医学数据，应用计算机图形学重构出虚拟人体软组织模型，模拟出虚拟的医学环境，并利用触觉交互设备与之进行交互的手术系统。实用、直观、精确是虚拟手术模拟技术的优势所在。正因如此，其在临床手术中所涉及的各种过程，包括手术计划的制订、手术的预演、术中操控手术、术后恢复复健都发挥着不可小觑的作用。

2.2  心理治疗

    在心理治疗方面，VR技术最早被应用于各类恐惧症的治疗，例如恐高症、飞行恐惧症等心理疾病的治疗。近年来，国外在这方面的研究发展迅速，国内则相对落后。目前，VR技术已经应用于治疗社交焦虑症、创伤后应激性障碍、厌食症、精神分裂症等心理精神疾病。临床实践表明,心理治疗中运用VR技术不仅可以显著地改善治疗条件和保证患者的安全，而且有助于严格地保护患者的隐私权，促进了医患关系的和谐发展。

2.3  远程医疗

远程医疗是利用虚拟现实技术和网络技术，通过远程控制操作设备将本地医院与异地医院建立起远程医疗系统，获得其健康护理及相关疾病治疗的实时动态和先进技术。远距离病人的各种生理特征、病理参数都可以在虚拟患者的身上呈现，医生只需对虚拟患者进行手术，并通过因特网将其动作传递到远端的手术机器人，由机器人对患者进行手术。手术的整个流程将机器人摄像头进行实时拍摄并传送给远端医生的头盔立体显示器，将数据与虚拟患者模型进行比较，医生可以及时了解手术进展情况，并发号施令进行接下来的操作。

3  发展与展望

    综上所述，虚拟现实技术已经在虚拟手术、心理治疗、远程医疗等医学领域方面取得了一定成果。虚拟手术的发展为术中导航技术提供了强有力的支持，引进了手术机器人、开放式核磁共振仪、力反馈机制等先进设备仪器，使得微创和无创手术逐渐代替传统手术。虚拟现实和计算机技术的应用将会成为重要的心理治疗技术。

    VR技术是多学科多领域互相交叉、渗透、融合的产物，其在医学领域应用的终极目标是完善医学实践体系。为了实现最终目标，目前所能做的应该是充分利用现有资源技术，完善社区医疗服务体系和养老服务体系。

参考文献

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［2］唐泽圣.可视化及虚拟现实技术的新发展［J］.计算机世界，1999，25（C）.

［3］高永辉.虚拟手术系统关键技术研究［D］.上海：上海交通大学，2011.

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［5］谭海珠，杨棉华，陈丹芸，等.虚拟现实技术在医学中的发展与应用［J］.医学体系探索，2005，4（6）.

［6］吕妍，刘大明.虚拟现实技术应用优缺点分析［J］.美术大观，2015（11）.

［7］阮陆宁.城市社区卫生服务网络的协调机制研究［D］.南昌：南昌大学，2012.

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作者简介：张晓宇（1996—），女，山东济宁人，就读于山东中医药大学计算机科学与技术专业。

 

〔编辑：王霞〕

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本文已公开发表在《科技与创新》杂志2017年第3期