虛擬現實技術在美容整形教學中的應用探討

楊其峰

【摘要】隨著科技的發展及計算機硬件技術的進步，虛擬現實技術已經開始廣泛地和各醫學領域的教學培訓相結合，在美容整形教學培訓的方面，尤其操作訓練方面可以擺脫很多限制，還能提高教學效果，減少投入。雖然目前的虛擬現實技術仍有諸多局限性，但隨著硬件及軟件技術的不斷發展，其在美容整形教學中擁有廣闊的應用前景。

【關鍵詞】虛擬現實技術；美容整形教學；應用

當今世界，網絡軟件技術及計算機硬件技術不斷發展進步，信息交流更加快速暢通，這給傳統的美容整形教育模式注入了新的活力。如何充分利用這些軟硬件技術建構數字化的醫學美容知識及操作體系，解決美容整形教學中臨床操作的問題，正是本文所要探討的內容。

一、虛擬現實技術

虛擬現實技術（virtualreality）俗稱VR，是一種在計算機圖形學、仿真、人機接口以及傳感技術的基礎上發展起來的多學科交叉新生技術。它起源于20世紀60年代。虛擬現實技術能通過電腦產生一個逼真的體覺環境，讓使用者的各種動作，例如手勢、頭部和眼球的轉動等自然技能和虛擬實體進行互相考察，從而體驗和模擬真實的過程。虛擬現實技術具有交互（Interaction）、沉浸（Immersion）和構想（Imagination）等特征。隨著現代科學技術的不斷發展，電腦硬件水平的不斷提高，尤其在20世紀80年代后，虛擬現實技術得到了更完善、更形象直觀、更精確的發展，并漸漸應用于多個領域，如醫學、軍事、藝術等，帶來了巨大的社會效益及經濟利益。

在美容整形醫學教育中運用虛擬現實技術，不但可以模擬真實的患者和人體解剖區域，還可以模擬臨床任務等教學內容，讓學生置身于計算機模擬出的三維空間中，讓其聽覺、觸覺、視覺等多種感官通過虛擬技術的反應，使其身臨其境，從而讓學生能在現階段缺乏真實操作的現況中，扎實理論基礎，提高實踐操作能力，提高美容整形教學水平。

二、虛擬現實技術在美容整形解剖教學中的應用

《系統解剖學》是美容整形醫學生研究正常人體形體結構的第一課。通過學習該學科，學生可以整體了解人體結構，為以后其他醫學學科的融會貫通打下基礎。目前，解剖教學中普遍采用的授課模式為在大課中學習理論，配以模型、掛圖等輔助，然后分小組上尸體實踐解剖。此法取得了一定的效果。但目前較難獲取尸體標本，學生的實踐時間非常有限，加上尸體標本質量良莠不齊，而美容類的解剖需要更加精細、更加新鮮的尸體才能較明確地表現各組織關系。這使得解剖教學質量并不好。

隨著電腦硬件技術的發展，三維人體可以用虛擬技術進行構建。學生輕易地就可以在屏幕前通過畫屏切割、旋轉、縮放等方式進行解剖學習。此法非常有助于降低教學成本，提高學生學習效率。例如，對于面部年輕化起很大作用的皮膚支持韌帶，在以往經歷過福爾馬林浸泡過的尸體上非常難以解剖清晰，而通過虛擬人體能更直觀地顯示清楚。虛擬技術的更大好處是可以讓學生在虛擬環境中進行解剖實踐，甚至能預演操作過程。

三、虛擬現實技術在美容整形臨床操作教學中的應用

由于美容整形門診在國內仍屬于特需門診，所以美容整形患者非常注重隱私保護。因此，實際的臨床教學及臨床操作常常受限于病例與場地而無法展開。虛擬現實技術的引進就可以很好地解決這些問題，使得教學可以隨時隨地展開，增加了學生的實踐機會。

例如虛擬不同的仿真患者，學生可以通過詢問仿真患者病史來了解其病情及病情發展，并利用虛擬技術進行查體，調取器械，檢查資料，然后進行診斷，根據診斷情況在電腦中設計治療方案，最后在虛擬環境中根據所訂的治療方案進行手術或激光治療或其他治療。訓練結束后，由系統評價學生從問診到治療各環節的正確與錯誤之處。這樣能有效訓練學生的診斷及治療能力，為學生積累經驗。

目前，已經有一些專門針對醫學培訓而開發的虛擬現實系統，但在治療操作的軟件訓練上，還有待電腦技術的進一步提升。

（一）在美容外科手術教學中的應用

雖然大部分美容類手術對機體創傷比較小，但是在目前追求眼球經濟的時代，尤其以面部美容手術為甚，就算出現小小不美觀，對于患者的心理打擊都是巨大的。美容類手術大部分比較表淺，但表淺肌肉筋膜神經血管系統的學習需要非常新鮮的尸體標本才有效。而新鮮尸體標本難以獲得，導致手術培訓耗時耗力，嚴重影響了現階段美容整形外科醫生的培養。

因此，可以利用虛擬現實技術重建全身肌肉、筋膜、血管神經系統的三維解剖圖像，尤其是面部的肌肉、筋膜、血管神經系統的三維解剖圖像。因為當前的美容手術大多以面部美容手術為主，例如重瞼成形、綜合隆鼻、面部提升等。這項技術有利于醫學生更直觀地掌握解剖結構，掌握肌肉、筋膜、血管、神經各組織的互相三維關系，并可以進行手術設計、切割、分離、美容縫合等一系列過程，有效地模擬了真實的手術過程。不同的患者，皮膚及軟組織松弛程度不一致。虛擬現實技術可模擬皮膚松弛及皺褶程度，對手術的入路設計進行模擬評價。例如上瞼松弛整復，切取松弛皮膚過多或過少都會導致術后效果欠佳，而虛擬現實技術可以幫助醫學生選擇較合理的手術設計及方案，盡可能地降低手術風險。由此，虛擬現實技術對手術的操作培訓較傳統的培訓方法更能提高教學效果。

（二）在注射美容教學中的應用

當前，注射美容的人數已經遠遠超越手術美容，因其微創，恢復快。但注射美容的風險也是非常巨大的。因注射物誤入血管導致生命危險等并發癥時有發生。因此，學習注射美容時，對面部血管及骨骼和各層軟組織解剖位置要非常熟悉。這時，就可利用虛擬現實技術構建血管、骨骼和各層軟組織的位置。首先可以讓學生在電腦上練習熟悉標準注射位置、注射點以及入針角度；然后在虛擬現實的標本中解剖出所入針的位置，讓學生了解位置的對與錯，這就避免了在真實操作中所帶來的損傷。

在推注操作練習方面，可利用穿戴式虛擬傳感技術來培訓學生穿刺的感覺，并讓學生佩戴上3D眼鏡進行操作。例如目前較受患者歡迎的肉毒毒素注射及玻尿酸和脂肪注射填充，通過3D眼鏡、傳感裝置與虛擬實體，學生不但能夠產生真實操作的感覺，而且能夠通過系統自動解剖而了解所注射的肌肉或部位正確與否，注射針有沒有進入血管，以及推注壓力與推注量會不會因為大于動脈壓而進入動脈，或造成壓迫性栓塞血管。在這種虛擬現實技術的環境下反復練習，學生就可以在進入臨床前積累非常豐富的注射美容經驗，不但提高了教學效果，也降低了以后臨床注射美容并發癥的發生率。

（三）在假體雕刻及使用教學中的應用

在美容整形手術中，假體的雕刻及使用非常多，例如隆鼻、隆頦的鼻模、頦模雕刻、乳房假體的使用等。但目前所使用的假體多為硅膠與膨體，價格非常昂貴，不適合拿來作常規訓練用。市面上的材料在結構式上存在一定差別，訓練時的真實感和有效性不理想。而且在隆乳的假體選擇時，平時都是抽象地根據所提供的數據進行訓練，臨床病例或疑難病例不容易模擬訓練。利用虛擬現實技術則可以很好地模擬臨床環境及患者實體。學生能夠不受材料和空間的限制進行反復的多次練習，通過虛擬不同的乳房大小及松弛程度設計假體的選擇及手術剝離范圍和放置的層次。

四、虛擬現實技術目前的局限與前景

未來虛擬現實技術在美容整形教學中的應用前景非常廣闊。雖然現在的硬件及軟件技術較發達，但在真實情景的相似度上還存在很大的差距。總體來看，虛擬現實技術在美容操作的教學應用中還處于萌芽階段。目前面臨的局限主要有以下幾點。

首先，虛擬現實整個系統的設備價格非常昂貴。一套美容整形虛擬設備，包括3D眼鏡、穿戴傳感設備、場景設置等，目前價格都比較昂貴，不適應大規模推廣及多人數操作教學。

其次，目前的硬件性能在人體模型的精細模擬程度上渲染起來有點費勁。而精細程度決定了仿真效果，也決定了教學效果。硬件水平性能不夠，軟件的配套能力也無法完全發揮。

再次，目前虛擬場景的可視3D系統仍不夠逼真，分辨率不夠高，使用者容易產生視覺疲勞，影響教學效果。

最后，在手術操作及注射操作時，穿戴傳感設備的力反饋和力檢測尤其重要，但目前這兩項技術還不夠成熟。學生和虛擬人體間力和感覺的信息交流交互仍需要傳感設計技術的完善，才能提升虛擬現實的真實感。

但是，隨著計算機技術及硬件技術的飛速發展，人們的生活方式在互聯網及移動終端的發展下改變很大。而VR技術目前正處于第三階段前期。標準事件為：2014年Oculus Rift頭盔顯示器的研發和Facebook巨額收購Oculus。這個階段的VR研究方向在民用領域發展極快，已經開始普及與商業化。2015年底成立的中國虛擬現實與可視化產業技術創新戰略聯盟，已經在2016年起在多省市政府支持下，開始籌備VR產業基地。2016年更被稱為“VR元年”。

綜上所述，面對新技術更新換代對醫學教育領域的影響，美容整形教學也應順應時代潮流，有效地和虛擬現實技術進行整合，更好地幫助學生進行學習與操作，促進美容整形教育的改革創新，不僅僅用于手術、注射、假體雕刻等方面，還要在激光美容、牙科美容等方面進一步應用。相信虛擬現實技術在美容整形教學中會發揮越來越重要的作用。

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