虚拟现实技术在医学手术中的实现与应用

孙嘉恺 崔萌 王纯雪 张树宝 孙悦东

泰山医学院 山东泰安 271016

虚拟现实技术主要指的是在通过多媒体技术跟仿真技术所结合生成的一种视听触觉一体化的虚拟环境，其在现阶段的医学手术之中也得到了较为广泛的应用，并且彰显除了巨大的经济效益跟社会效益。但是在虚拟现实技术目前发展还不够成熟，这也就需要对该技术进行不断的优化与完善，借此来促进我国的医疗行业得到更进一步的发展。

1 虚拟手术简析

虚拟手术主要指的是应用相关二维影像信息，比如MRI跟CT，在结合了虚拟现实技术的基础上来进行三维立体人体头像的合理构建。在对患者进行手术治疗之前，医务人员们也能够通过对虚拟环境进行观察的模式来进行相关信息的有效获取，并能够在此基础上进行手术方案、手术演练、手术教学以及术后康复跟指导等工作的进行，从而促使手术效果得到进一步的提升。通过事先仿真训练手术的模式还能够就具体手术实践过程中存在的各种问题进行充分的彰显，并能够在此基础上进行手术模式的有效优化与完善，借此来保障患者的手术治疗以及预后效果。

2 几种常见的医学虚拟现实技术

2.1 虚拟内镜在手术中的应用

医学虚拟内窥镜系统可以在对MRI跟CT等影像学信息进行结合的基础上，来进行人体带状器官三维实体模型的合理构建。通过传统内窥镜在虚拟3D带状器官中模拟环境的模式，还能够实现整个器官的漫游观察。可以说通过虚拟内窥镜系统的应用，其能够有效改善传统内窥镜手术中所存在的视野狭窄、灵活性小以及创伤过于严重等缺点，并能够在无痛跟无创条件下来进行患者的有效诊断跟检查，从而为后续微创手术的顺利开展奠定一个良好的基础。近年来随着我国虚拟现实技术的不但发展，使得虚拟内镜的研究力度也得到了进一步的加强，在医学领域中的应用范围也得到了有效的提升。

2.2 机器人辅助虚拟手术

在通过机器人辅助虚拟技术的应用，其还能够精确实现自由度的三维空间定位，并且具备有疲劳度较低以及重复操作精度高的应用优势，在融合了多种传感器信息的基础上还能够获得良好的手术效果。机械人辅助手术作为我国现阶段微创手术中的一种核心技术，在此过程之中通过虚拟现实技术的合理应用，还能够促使其手术效果得到进一步的提升，对于我国微创手术技术的进一步发展也有着一定的推动价值。

2.3 远程遥控手术

高速远程信号传输网络、手术机器人跟虚拟技术三者的有机结合，还能够为远程手术的实现提供足够多的技术支持。在远程技术模式之中，手术医师们只需要对虚拟患者的模型来进行相关手术的开展，并在借助于网络信息技术来将操作流程输入到另一端的手术机器人身上，也就能够通过远程遥控机器人的模式来进行相应的手术。在虚拟现实技术之中还存在有非常高级的反馈传感技术，这也就能够很好的减少机器人操作控制过程中移动准确以及传输数据延迟等问题，并能够帮助手术医师们在异地就进行虚拟手术的有序开展，从而促使患者得到及时有效的手术治疗[1]。

2.4 医学培训工作

在进行医学教学过程之中通过虚拟现实技术的应用，其还能够对传统的教学模式、教学手段以及教学方法产生比较深刻的影响。具体应用包含有虚拟解剖学、虚拟实验室以及虚拟手术这三种模式。（1）虚拟解剖学：通过虚拟现实系统来进行解剖学的教学过程之中，其能够在凭借重组技术中的多层面重组、曲面重组、最大密度投影以及最小密度投影等技术来对组织、器官、肌肉、血管以及神经等结构以及解剖流程进行直观的显示，并且能够应用测量、旋转的模式来让让解剖操作变得更加想象跟具体。在这一教学模式下，学生们也就能够对人体内各解剖结构的内部构造跟功能有一个更为清晰的了解，借此来获得一个良好的解剖学教学效果[2]。（2）虚拟实验室：通过虚拟实验室的应用还能够促进学生们的实际操作技能得到进一步的提升，在该教学模式之中，学生们能够借助于虚拟实验室来对医学发展中的一些前沿仪器的结构、原理跟操作步骤有一个清晰的了解，并能够对操作后可能出现的各种结果进行有效的学习，从而为后续的学习跟工作奠定一个良好的基础。比如在应用虚拟现实技术来进行复杂分子的合成实验过程之中，其能够直接在VR境界中进行药物分子模型的控制，然后再应用计算机所生成的分子模型，来进行所有香瓜类型药物的有效连接。通过将其锁定的在病原体上面的模式，还能够使得病原体的致病能力得以接触，并为部分特异性药物的研发提供足够多的技术支持。（3）医学康复领域。通过在康复训练领域中应用虚拟现实技术的模式，其能够为患者提供一个生动、逼真的游戏康复训练环境。患者通过在虚拟环境中扮演一个角色的方式，还能够促使其训练积极性得到进一步的提升。此外通过将器械康复跟虚拟现实技术进行有机融合的模式，其还能够实现将康复器械产生被动牵引以及患者主动训练相结合的治疗作用，并能够充分满足患者的各种康复需求。

3 结语

虚拟现实技术作为多个学科领域交叉、集成的产物，并且具备有非常大的技术潜力以及应用潜力。但是我国的虚拟现实技术尚处于初级阶段，还存在有比较多未曾解决的理论问题以及技术障碍，这也就要求相关技术人员能够加强对该方面的研究力度，并促使虚拟现实技术在医学领域中得到广泛、深入的应用，从而促进我国的医学行业得到更进一步的发展。