干货 | AR/VR技术与教育应用之三:AR/VR技术在医学领域的应用

2019-05-17

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第3篇 -THE THIRD-

 

AR/VR技术在医学领域的应用

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 图片来源:百度图片

前言

大量新技术以我们意想不到速度不断涌现。对于一项新技术,了解的人越多,这项技术的发展就越有后劲;对于我们而言,了解的新技术越多,就越增强解决问题的能力,在教育实践中运用新技术新方法,真正实现科技改变教育未来。感谢苏州梦想人软件科技有限公司的老师撰写了系列文章向我们介绍了VR/AR技术的起源与应用。

 

 

资料显示,医学领域采用AR/VR技术由来已久。从20世纪90年代起,医疗研究团队就设法建立病患体内器官3D模型,心理医师也利用VR来治疗创伤后压力症候群(PTSD),医疗用VR装置通常有头戴显示器,其余则采用3D眼镜和特殊屏幕。

 

目前,AR/VR在医学领域的应用仍处在不断探索中,主要有医学教育培训、临床实践、心理治疗、医疗美容、患者教育等五大应用场景。

 

(一)医学教育培训

 

医学教育培训是AR/VR在医学领域应用最为广泛的场景。传统的医学教育受到场地、费用等因素的限制,人体标本解剖和各种手术实训开展起来较为困难,医学生也不能通过反复在病人身上进行操作来提高临床实践能力。而AR/VR的直观和体验特性可以很好地解决以上问题,凭借沉浸式的特点和触控设备实现交互反馈,可以为医学生提供逼真的练习环境,节省教学成本。

 

在医学教育培训中应用较多的有AR医学教材教辅、虚拟人体解剖教学、虚拟手术训练教学、虚拟实验室等等,涉及到包括内容、软件、硬件等多个类别,甚至包括交叉研发的,比如,Oculus涉及了内容、硬件和软件等方面,微软HoloLens则做到了软硬件结合等。

 

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目前已经有不少医学院、医院使用AR/VR来进行教学或外科手术训练。在教学上,学生戴上AR/VR眼镜观看3D立体的人体结构及器官,甚至可以“取出”某一器官来做更仔细的观察。在外科手术训练上,学生戴上AR/VR眼镜,通过3D全息解剖程序来对着虚拟尸体进行手术练习。

 

(二)患者教育

 

AR/VR可以增强医患之间的有效沟通。医生并不是唯一对病人手术操作感兴趣的人,患者也同样关心他们的手术过程。AR凭借其可以与真实环境进行交互的优势,能够实现裸眼观察,让患者更好地了解病情。而使用VR技术,医生可以准确地向患者展示他们的心脏、大脑或关节所产生的问题,而不是向他们展示一个塑料模型或绘制一幅简单图片。

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此外,患者总是苦恼于向医生准确描述自己的症状,人们也常常发现自己对医疗环境反应过度,或者相反地,轻视某些问题,AR技术能使患者和家属看到自身病灶结构的3D复制品, 医生可利用模型对病灶和手术过程进行讲解, 使患者和家属对疾病及其潜在的风险加深理解,有效缓解医患矛盾。

 

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(三)临床实践

 

利用AR技术,医生不仅可以术前直观地观察病变表面形态、大小等实际情况,而且可以在增强现实技术虚拟的图像上精准判断肿瘤需切除范围、肿瘤血运、以及肿瘤深面与颅骨距离等,从而设计手术方案、模拟手术操作,不但可以达到小切口,同时也可以完全暴露病灶进行完美的清除。不仅手术难度及手术风险大大降低,而且对患者来说,创伤小、恢复快、无需二次手术,大大减轻了患者的经济负担。

 

1. 术前设计

 

为了保证手术过程顺利、减少医疗纠纷,医生在独立操作前需要经历长时间的观摩和精细的训练。AR/VR可以完全真实的还原患者的病灶位置、与重要解剖结构的毗邻关系等重要信息,不仅可用于设计手术方案,还可以用于与患者术前沟通,让患者及家属更好地了解手术风险或预后情况。

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VR技术为此提供了理想的平台,医生在虚拟的环境中观察三维人体结构,通过触觉、压力反馈装置使操作时能拥有更为真实的体验。应用VR技术进行训练不受时间、地点限制,也不会因意外而给患者造成伤害,可以反复进行练习。

 

AR技术在术前准备中也发挥着重要的作用。湖南省肿瘤医院通过AR技术进行术前三维影像重建,实施胸壁肿瘤切除和胸壁重建手术,减少了术者腔镜视野下手术操作的诸多不便,为术者提供了更准确的信息。

 

2. 术中导航

 

医生和患者都知道在手术时,精度至关重要。如今,AR能够在手术室协助外科医生进行手术,大大提高手术效率。不论进行微创手术还是定位肝脏肿瘤,AR医疗应用程序可以为拯救生命和治疗病人提供无缝帮助。Medsights Tech开发了一款软件,用来测试使用AR技术进行肿瘤精确三维重建的可行性。复杂的图像重建技术基本上实时地为外科医生提供了X射线视图,并且毫无辐射暴露。

 

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专家认为,在未来手持终端硬件配置足够强大的环境下,AR技术可切入诸多重要诊疗环境:医生可在人体某些局部重要器官修补时,利用移动设备中的AR技术模拟出整个修补后的效果以及修补中可能遇到的问题。据统计,国外一些技术先进的医院已开始利用AR技术修复眼角膜。

 

(四)心理治疗

 

AR/VR的一大特点是环境展现,而环境对人最大的作用就是心理作用。因此,心理治疗也是目前AR/VR技术应用较多的领域,尤其是VR技术。

 

很多心理治疗师和精神专家常用的方式是通过在治疗过程中去引导患者回忆或者想象场景,以此来达到治疗的目的。这种方式的缺点是患者的想象和回忆难于把控,所以效果很难评估。AR/VR的好处在于它能够让这种环境场景变得可视化和标准化。

 

(五)医疗美容

 

资料显示,近几年AR/VR在商业医疗领域应用也逐渐成熟,尤其是在医疗整形、美容以及微创方面。来自美国加州的新创公司lllusio于前年发现此需求,并正式应用扩增实境技术于整形手术的术前咨询。其做法是藉由影像辨识技术与电脑程序的结合,将虚拟资讯扩增到现实空间中的科技,相较于“虚拟实境” 全面取代真实世界,扩增实境则是在现实空间中添加虚拟物件。

 

 

参考文献:

1.孤凤. See more,live better——VR/AR/MR在医疗领域的9大应用. http://www.360doc.com/content/17/0914/16/31721317_687168163.shtml,2017-09-14.

2.叶青,王文军,陈云虹,程红阳,乔锐, 增强现实技术在医学教育和临床实践中的应用及展望. 医疗卫生装备,2018-12-15.

3.黄杰雷. AR/VR的应用场景有哪些?. 雪球,2017-05-18.

4.孟凡皓,朱智慧,张小辉,张韬. 虚拟现实和增强现实技术在口腔医学领域中应用的研究进展. 山东医药, 2018-09-14.

5.顾楚涵. 浅谈虚拟现实技术在医学领域中的应用. 科技传播, 2019-03-25.

 

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