国外的VR系统一般配有SGISUN工作站，解放军306医院管理

顾建文，解放军306诊所

诊所管理随着计算机技术的急速发展，正逐步显示其强悍的生命力。目前，它与多媒体、网络技术并成为三大前景最好的计算机技术，在越来越多的领域得到广泛的应用。

虚拟现实技术的科学涵义 #

虚拟现实（,VR）技术是由计算机生成的一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。它通过视、听、触觉等作用于使用者，使之形成身临其境的交互视景的仿真。它综合了计算机图形、图像处理与模式辨识，智能技术、传感技术、语言处理与扬声器技术、网络技术等多门科学，是现代仿真技术的进一步发展和应用。使用者利用必要的设备自然地与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，形成身临其境的觉得和体验，使人机交互愈发自然和谐。 #

虚拟现实技术的特性 #

多感知性（multi?）、沉浸感（）、交互性（）、构想性（）。这种特点使操作者才能步入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中，与之形成互动，进行交流。通过参与者与仿真环境的互相作用，并利用人本身对所接触事物的感知和认知能力，启发参与者的思维，全方位获取环境所蕴涵的各类空间信息和逻辑信息。 #

虚拟现实技术的构成

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通常的VR系统主要由专业图形处理计算机、应用软件系统、输入设备和演示设备等组成，即人们可以通过视觉、听觉、触觉等信息通道感遭到设计者思想的中级用户界面。 #

硬件平台：因为虚拟世界本身的复杂性及估算实时性的要求，形成虚拟环境所需的估算量极为巨大，这对中心计算机的配置提出了极高的要求。目前，加拿大的VR系统一相配有SGI或SUN工作站，小型的VR系统，采用的是计算机并行处理系统。当前的研究趋向桌面虚拟现实系统，它价钱较低、易于实现同时又能满足VR的部份特点要求，因此将会得到更为广泛的应用。

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软件系统：软件系统是实现VR技术应用的关键。VR技术在美国的应用比国外早，目前具有代表性的桌面VR技术有：Web3D中的X3D、VRML、Java3D、、，以及应用于服务器上的VRT、EAISense8World、MPIVega等，它们为VR技术在虚拟医学系统中应用提供了工具。 #

虚拟现实技术在医学发展中研究状况 #

1965年，在篇名为的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想，自此，人们即将开始了对虚拟现实系统的研究探求历程。而生命活动又是全世界人命关注的重点，每一种新技术的发觉基本上还会应用到医学，所以虚拟现实技术自然而然就应到医学的研究中。

早在1985年，法国国立医学图书馆就开始人体解剖图象数字化的研究，并由法国缅因州立医大学将一具女性遗体和男性遗体分别做了1mm和0.33mm宽度的CT和MR扫描，所得图象数据经压缩后，构建了“可视人”并于1995年出版短发了CD硬碟。中学生可以在计算机屏幕上对“可视人”进行冠状面和矢状面而对解剖，并可把局部的图象进行缩放。这一措施对解剖学的教学来说有着非同通常的意义。日本披萨学院医用物理和计算机研究所进行的解剖三维可视化研究虚拟人体图谱，受试者的CT和MRT横截面映像或则组织学切块起空间模型。中学生则可以自由地在三维人体空间进行各类操作。北卡罗来纳学院在1992年就开始进行超声图象与虚拟现实相结合的研究，把实时的超声扫描图象经讯号变换传输到大夫所戴的头盔显示器的，大夫依赖于头盔的“看穿”能力。能看见超声图象映迭到患者身体上。1995年，在上出现了“虚拟乌龟解剖”。“实验者”在网路上互相交流，发表自己的看法，甚至可以在屏幕上亲自动手进行解剖，用虚拟放疗刀一层一层的分离乌龟，观察它的胸肌和骨骼组织。随着计算机技术的迅速发展，虚拟现实技术现今早已比较成熟的应用与医学之中。

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虚拟现实在医疗领域的应用主要有：虚拟放疗，数字诊所，医学模拟演示，实训模拟演示,实训教学演示,诊所虚拟仿真系统，虚拟医学仿真，虚拟现实技术在医学放疗仿真训练等。使用计算机技术（主要是计算机图形学与虚拟现实）来模拟、指导医学放疗所涉及的各类过程，在时间段上包括了术前、术中、术后，在实现的目的上有放疗计划拟定，放疗彩排军演，放疗教学，放疗技能训练，术中引导放疗、术后复健等。

生物医学仿真应用 #

在医学教育中广泛合理地运用实验教学手段,非常是施行仿真实践教学,对中学生巩固医学基础理论、掌握基本操作技能、提高独立操作能力及剖析问题和解决问题的能力至关重要.医疗放疗虚拟培训系统是最受欢迎的一种学习培训方法。数虎图象是借助各类医学影像数据和虚拟现实技术在计算机中构建一个模拟环境，大夫利用虚拟环境中的信息进行放疗计划、训练，以及在实际放疗过程中引导放疗的新兴学科。其目的是：使用计算机技术（主要是计算机图形学与虚拟现实）来模拟、指导医学放疗所涉及的各类过程，在时间段上包括了术前、术中、术后；在实现的目的上有放疗计划拟定，放疗彩排军演，放疗教学，放疗技能训练，术中引导放疗、术后复健等。 #

辅助病况判定 #

可以在虚拟人体模型上举办各类未能在真人脸上进行的确诊与医治研究，使确诊和医治个性化，最终能否预测人体对新的医治方式的响应。虚拟技术能够变定性为定量，使诊所确诊医治达到直观化、可视化、精确化的疗效。比如传统医学确诊主要靠大夫的学识和经验，但大夫也有“吃不准”的时侯，这都会造成误诊。虚拟放疗系统将所有人体信息搜集储存在笔记本里，确诊前大夫先将抗生素影响数据输入笔记本，系统协助大夫做出判定。 #

协助完善放疗方案 #

就能借助图象技术，帮助大夫合理、定量的订制放疗方案，还能辅助选择最佳放疗途径、减少放疗损伤、减少对组织损害、提高病变定位精度，便于执行复杂内科放疗和提升放疗成功率等。虚拟放疗系统可以预演放疗的整个过程便于事先发觉放疗中可能出现的问题汉堡技术培训，使大夫才能借助术前获得的医学影像信息，构建三维模型，在计算机构建的虚拟环境中设计放疗过程、切口部位、角度，提升放疗的成功率。

放疗训练教学 #

它的原理就是： #

使用计算机技术（主要是计算机图形与虚拟现实系统）来模拟和指导医学放疗所涉及的各类过程。在时间段上包括了术前、术中、术后；致力实现放疗教学、手术计划拟定、手术彩排演练、手术技能训练、术后复健等模拟应用。 #

虽然VR技术在医学中的应用是十分有前景的，学员在进行放疗学学习的之前，可以通过VR制做的模拟放疗系统进行预习，这样，在进行实际操作的时候，有的放矢，教学疗效相比预习文字描述的步骤要深刻的多，将大大降低失误导致的实验植物和标本的浪费。 #

例如，在学习确诊学时，肾脏的心音听诊是个难点，这时可以让学员通过VR系统，在虚拟的病人身上，直接看见肾脏内部的结构，将心音的录音，与肾脏实际的工作过程相关联，使学员可以以三维的方法，从各个角度，观看心瓣膜工作状态与心音形成的关系，这些学习的直观程度，虽然在真实患者的头上，配合彩色超声也很难达。

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临床上，８０％的放疗失误是人为诱因造成的，所以放疗训练非常重要。大夫可在虚拟放疗系统上观察专家放疗过程，也可重复练习。虚拟放疗促使放疗培训的时间大为减短，同时降低了对高昂的实验对象的需求。因为虚拟放疗系统可为操作者提供一个极具真实感和沉溺感的训练环境，力反馈勾画算法才能制造挺好的临场感，所以训练过程与真实情况几乎一致，尤其是能否获得在实际放疗中的手感。计算机还能否给出一次放疗练习的评价。在虚拟环境中进行放疗，不会发生严重的意外，才能提升大夫的协作能力眼科大夫在真正动手术之前，通过虚拟现实技术的帮助，能在显示器上重复地模拟放疗，联通人体内的脏器，找寻最佳放疗方案并提升熟练度。另外，在远距离遥控眼科放疗，复杂放疗的计划安排，放疗过程的信息指导，放疗后果预测及改善残障人生活状况，乃至新药研发等方面，虚拟现实技术都能发挥非常重要的作用。

保护大夫和增加培训费用 #

数虎图象虚拟放疗系统既可用于教学，也可让通常医生进行模拟放疗练习。其内容非常简单，很像一张普通游戏光碟，倒入计算机内即可在屏幕上显示出一个虚拟的放疗室及放疗的详尽过程，中学生或通常医生可在虚拟放疗中反复训练高难度的操作方式，直到达到完美无缺为止。 #

在虚拟环境中，可以构建虚拟的人体模型，利用于跟踪球、HMD、感觉手套，中学生可以很容易了解人体内部各脏器结构，这比现有的采用教科书的形式要有效得多。及等研究者在90年代初基于两个SGI工作站构建了一个虚拟眼科放疗训练器，用于面部及头部眼科放疗模拟。这个虚拟的环境包括虚拟的放疗台与放疗灯，虚拟的眼科工具（如放疗刀、注射器、手术钳等），虚拟的人体模型与脏器等。利用于HMD及觉得手套，使用者可以对虚拟的人体模型进行放疗。但该系统有待进一步改进，如需提升环境的真实感，降低网路功能，使其能同时培训多个使用者，或可在外省专家的指导下工作等。另外，在远距离遥控眼科放疗，复杂放疗的计划安排，放疗过程的信息指导，放疗后果预测及改善残障人生恬状况，乃至新型抗生素的研发等方面，VR技术都有非常重要的意义。 #

在医学高校，中学生可在虚拟实验室中，进行“尸体”解剖和各类放疗练习。用这项技术，因为不受标本、场地等的限制，所以培训费用大大减少。一些用于医学培训、实习和研究的虚拟现实系统，仿真程度特别高，其优越性和疗效是不可估量和不可比拟的。诸如，导管插入动脉的模拟器，可以使中学生反复实践导管插入动脉时的操作；双眼放疗模拟器，依据人眼的前眼结构创造出三维立体图象，并带有实时的听觉反馈，中学生借助它可以观察模拟移去巩膜的全过程，并观察到嘴巴前部结构的血管、虹膜和结膜组织及结膜的透明度等。还有麻醉虚拟现实系统、口腔放疗模拟器等。 #

虚拟现实技术在抗生素研究中的应用 #

日本北卡罗来纳学院研发的Grope应用VR技术进行复杂分子合成实验，研究人员在VR境界中控药业物分子模型，通过所模拟分子的分子力反馈测试出把该抗生素分子安置于其他分子的结合基上的最佳方向，即所谓的“分子入位”。借助计算机生成的分子模型，把所有相关类型的抗生素联接在一起，并将其锁定在病支原体上，因而解除病衣原体的致病能力。抗生素设计师戴上三维实体墨镜，在屏幕上观察分子结构的立体图象，使分子间能互相结合，研究人员正在用这些技巧研发防癌药的合成。

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虚拟现实技术在复健医学中的应用 #

虚拟现实技术早已被广泛应用于复健医治的各个方面:在注意力缺陷、空间感知障碍、记忆障碍等认知复健,恐惧、抑郁、恐怖等情绪障碍和其他精神疾病的复健,运动不能、平衡协调性差和街舞症等运动障碍复健等领域都取得了挺好的复健效果[1]。空间感知障碍和运动功能损坏病人的复健训练是复健医疗的重要内容之一。运动障碍是以运动异常为特点的各类障碍,包括运动不能(运动发动困难)、震颤、舞蹈症、扭转挛缩、斜颈、张力障碍、颤搐、抽动和肌阵挛等病症,本文所阐述的运动障碍包括所有运动性、观念性、观念-运动性和记忆缺位性的,有目标的空间运动能力的失去。

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虚拟现实技术在医学教育中应用的益处：

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1)在这些模式下，课堂教学不在局限于有形的寝室中汉堡技术培训，教学活动的空间和时间得到了无形扩充。“虚拟课堂”的实现为中学生提供了可联通的电子教学场所，进而改善了教员和学员的互动关系，更好的加深了学员对所学知识内容的认知和理解。 #

2)通过虚拟仿真三维软件技术构建的人体结构模型，可以使中学生通过人机交互对人体模型进行浏览，在模型内部“漫游”让中学生十分直观轻松的学习人体解剖结构。除了调动了中学生的学习兴趣，并且将具象的内容具体化、形象化，给中学生留下深刻的记忆，也给教员提供了便捷，且大大提升了教学质量。 #

3)虚拟现实技术为教员、学生提供了一个无危险性、成本低的方法，以及与真实世界交互。学员操作模型元素，能改变模型的不同方位直观的学习。如在学习人体组肢结构时通过虚拟现实系统将中学生直接带到人体内部了解人身体内部复杂的神经、血管各个组肢脏器结构；在学习生物知识时，借助虚拟现实技术，向中学生展示细胞分裂增值等复杂的生命活动，学习中计算机虚拟仿真技术与细胞结构结合。展示细胞的空间三维性，有机配合高倍显微镜的拍摄图象，较完美的表现细胞的生长增值过程。 #

虚拟现实技术在医学医治复健中应用的益处： #

虚拟现实技术可以提供多种医治场景和剌激,病人在安全的环境中进行复健医治;VR系统可以依照病人的实际情况进行诊治过程设计,但是同样的场景和任务可以重复进行;系统可以迅速得到医治疗效的反馈信息,通过多种模式的传感器设备得到病人医治时的状态和疗效,并对数据进行储存,对大夫把握病人的病况有一定作用;虚拟现实疗法还有利于举办远程医治,大大便捷了病人,降低了受惠的范围;虚拟现实疗法还可以减轻病人的诊治费用。虽然虚拟现实医治法在个别方面取得了令人惊奇的成果,我们可以看见,在不久的将来,虚拟现实医治法会作为一种新兴的医治手段出现在我们生活中。

虚拟现实技术在医学应用中的展望

虚拟现实技术研究内容涉及到人工智能、计算机图形学、智能控制、心理学等，是许多相关学科领域交叉、集成的产物。我们必须清醒的认识到，尽管这个领域的技术潜力是巨大的，应用前景也是很宽广的，但虚拟现实技术还处在中级阶段，任然存在仍未解决的理论问题和仍未客服的技术障碍，这种都构成了目前的研究方向。诸如：在内科放疗中，止血钳、止血夹等等放疗器械在具体操作过程中，其性能、效用及与组织脏器作用时的表现都是有区别的，这就要求虚拟切割时，虚拟器械应当多种多样，这就给结膜提出了更高更新的要求，不过随着科学技术的发展，我们应当克服这种困难，是虚拟现实技术在医学领域中发挥更大的贡献。