虛擬現實在醫學領域的應用和發展前景
時間：2018-09-27 來源：未知
引言
虛擬現實是計算機與用戶之間的一種理想化的人-機界面形式，是近幾年來外科技界關注的一個熱點，其發展也是日新月異。拋開那些炫酷的娛樂應用，本文將帶領大家一起了解一下虛擬現實在醫學領域的應用與發展前景。
關鍵詞： 虛擬現實 VR
1. 虛擬現實技術簡介
虛擬現實(Virtual Reality，簡稱VR)，是由美國VPL公司創建人拉尼爾(Jaron Lanier)在20世紀80年代初提出的，其具體內涵是：綜合利用計算機圖形系統和各種現實及控制等接口設備，在計算機上生成的、可交互的三維環境中提供沉浸感覺的技術。通常用戶頭戴一個頭盔(用來顯示立體圖象的頭式顯示器)，手持傳感手套，仿佛置身于一個幻覺世界中，在虛擬環境中漫游，并允許操作其中的“物體”。 虛擬現實(VR)是近幾年來外科技界關注的一個熱點，其發展也是日新月異。與傳統計算機相比，虛擬現實系統具有三個重要特征：臨境性，交互性，想象性。虛擬現實技術可廣泛的應用于城市規劃、室內設計、工業仿真、古跡復原、橋梁道路設計、房地產銷售、旅游教學、水利電力、地質災害等眾多領域，為其提供切實可行的解決方案。
2. VR在醫學領域的應用
VR在醫學方面的應用具有十分重要的現實意義。在虛擬環境中，可以建立虛擬的人體模型，借助于跟蹤球、HMD、感覺手套，學生可以很容易了解人體內部各器官結構，這比現有的采用教科書的方式要有效得多。
(1)手術觀摩
通常外科醫生的培養要有個漫長的過程，動不動就5年起步，15年標準，一個外科醫生的成長和手術觀摩是分不開的，一間小小的手術室擠進去二三十個醫生去觀摩手術，這是非常正常的。這說明了現場觀摩手術是在醫生培養上非常有需求的。
2016年6月7日，好醫術VR團隊和上海六院張長青院長合作，第一次在實現VR手術APP直播，通過好醫術APP向來自20個省區3000多位執業醫師進行了手術的現場直播，醫生們第一次體驗到VR技術給醫學教育帶來的便利與創新。
2016年11月英國的Mativision直播了其利用VR技術進行手術的過程，25個來自全世界各地的醫生，戴著Gear VR觀看了Ashok Sethi 醫生操作了兩個復雜的整形外科手術。
(2)尸體解剖
在醫學院校，學生可在虛擬實驗室中，進行“尸體”解剖和各種手術練習。用這項技術，由于不受標本、場地等的限制，所以培訓費用大大降低。一些用于醫學培訓、實習和研究的虛擬現實系統，仿真程度非常高，其優越性和效果是不可比擬的。
2016年10月澳大利亞創建了第一個人體VR模型，叫Organon 3D，配合Oculus Rift使用。該模型相當精確，做手術的病人可以先戴上VR頭顯，好好了解自己的身體，高中學生也能通過VR對醫學產生興趣。甚至有人預測，醫學生將不必再圍著標本做解剖練習，戴上Oculus Rift就能探索人體。
這個工具很可能是現代教育手段的一個突破口。“我們的學生很難保持注意力集中，因為他們很容易被手機、社交媒體通知等等分心。所以，戴上頭顯，它給你一種隔絕感，就像待在盒子里邊”，教授在采訪時說。
比起(解剖用的)尸體，VR模型有自己的優勢。“標本被保存在冷藏室里，因此，就算你能保持人體內的所有質感，也無法保持顏色——標本很蒼白。這也是為什么很久以前解剖學家就用鮮艷的色彩來繪制人體結構，比如動脈用紅色，靜脈用藍色，神經組織用黃色。”
(3)VR讓手術中的患者分心緩解痛苦
VR可通過分散患者的注意力來緩解人們的疼痛。《Clinical Journal of Pain》期刊的一篇論文描述了一項研究，他們對11名燒傷患者進行VR輔助治療，讓患者在治療期間沉浸在VR之中。所有11名患者都表示他們的疼痛感顯著下降。在另一個牙科患者的案例研究中，VR能減輕患者的疼痛感，比觀看電影更加有效。上海同濟大學的研究人員在2016年6月的一篇名為《Advances and Tendencies: A Review of Recent Studies on Virtual Reality for Pain Management》的論文中寫道：“由于其沉浸和讓人分心的特質，研究人員認為VR可能比傳統鎮痛方法更安全，更有效。”2016年12月《衛報》報道稱，Erin Martucci在此次分娩過程中，戴上三星Gear VR頭顯通過凝視安寧的海灘和瀑布來減少分娩時的痛苦。在產科醫生摘除她的頭顯之后，她才注意到自己的寶寶已經出生。Martucci的產科醫生Ralph Anderson在接受《衛報》的采訪時稱：在此之前，許多女性會選擇把止痛藥物注射到脊椎中，讓分娩的過程更輕松。但椎管內分娩鎮痛法存在副作用的風險。而VR可以幫助部分女性找到自己的聚焦點，并提供一個具有前景的安全替代方法，并且將幫助降低剖腹產率。
(4)VR用于精神分裂癥早期診斷
近日，據科學雜志《npj Schizophrenia》報道，來自 Exeter 大學和歐盟資助中心的研究人員創建了一款以鏡像游戲為基礎的虛擬現實，要求病人模仿電腦化身的動作，通過洞察患者行為中出現的精神障礙跡象提供一個早期的診斷精神分裂癥的依據。據稱，該方法比臨床訪談的結果更準確，同時也不需要支付大腦掃描的昂貴價格。
(5)首家VR醫學院在英國成立
英國倫敦的Mativision公司，將VR與醫學結合開設一個VR醫療應用的學院。Mativision擁有一個名為VRinOR的平臺，專門針對醫學教育與訓練，通過VRinOR提供的沉浸感與交互操作，學生們可以在VR的環境中更加準確精細地進行手術操作。這個VR醫療學院建成之后，將會成為所屬英國利茲PID學院的常規學院。并且，Metavision公司也希望把這種VR醫院院的經驗向全球推廣。
3. 醫學教學使用VR的前景
在近期的某開發者大會上，VR教育成了投資商們關注的焦點。從目前東方財富分析報告可看出在去年從事VR相關企業的融資情況來看，VR內容及行業應用占總比投資的百分之六十以上，而目前對于VR教育內容目前有前景的幾個領域包括：醫療培訓、科研模擬、公司線上培訓、幼兒教育等。其中醫學模擬及培訓或成未來發展重點。
在醫學課上虛擬人體結構，人們戴上VR頭顯即可將虛擬的三維模型通過眼鏡實時的反映在人的眼前，而通過動作捕捉或藍牙定位系統，人們還可對虛擬三維模型進行控制，例如旋轉、移動或變形，同時這個虛擬物體相關數據也可以在眼鏡中實時搜索到。學生可將人體模型隨意的波動，并可觀察除了皮膚機理外，包括骨骼、血管、肌肉結構的所有內容，這不僅將改變醫學實驗及教學的傳統模式，解放學生思想，同時對于未來醫學研究及生物解剖也具有深遠意義。
隨著VR技術的不斷發展，這項技術將推動未來醫學教學模式巨大變革，未來醫學課將可以模擬進入大腦，打開新的神經科學可視化門戶。
未來的VR醫學將要做的不僅僅是簡單的虛擬醫學培訓，同時還可實現在線醫院，將用戶病例庫累計數據，組建虛擬醫院數據庫系統，學生對虛擬醫院的真實病例分析和練習，讓學生可以從真實病人數據模擬操作中得到更直觀地學習，從而打造未來以虛擬培訓為基礎、實踐為目的的虛擬醫療體系。
