基于醫學信息技術的虛擬仿真實訓方法

隨著現代醫學技術的快速發展，國民對醫療水平的要求也逐步增高，我國醫學始終以注重扎實的基礎，培養能力強，素質高的醫療人員為理念。傳統的醫學教育注重理論基礎，缺乏實踐經驗。目前我國相對缺少手術經驗豐富的外科醫生。醫生往往需要通過較長時間的臨床實驗，學習，才能擁有較為熟練的手術技能。傳統的手術訓練方法大多是通過人的尸體或動物來進行模擬手術，其手術所需成本較高，同時又不能完全模擬手術現場。為醫護人員的手術培訓帶來了很大的局限性。近些年來，隨著醫學信息技術與網絡虛擬仿真技術的快速發展，越來越多的醫護人員選擇用虛擬仿真實訓方法來進行手術的模擬和訓練。本文結合目前國內的醫學信息技術，對基于醫學信息技術的虛擬仿真實訓方法進行了深入的研究。

【關鍵詞】醫學信息 虛擬仿真 實訓方法 圖像分割

1 引言

隨著我國對醫學技術的要求逐步增高，傳統的醫療實訓方法已經無法滿足如今的醫療人力資源的匱乏，因此越來越多的醫療中心選擇用虛擬仿真技術來對醫護人員的實訓進行訓練。目前，在國內，虛擬仿真技術已經逐步受到我國醫學界和科學界的重視和研究興趣。虛擬仿真技術具有模擬手術場景復雜，人機溝通力強，手術現場多元化等特點。其所包含的技術領域也十分廣泛。虛擬仿真技術通常包含傳統的計算機技術，計算機圖像處理技術，現代生物技術，現代醫學信息技術，仿真技術和科學計算技術等?；卺t學信息技術的虛擬仿真實訓不僅可以對醫療人員的臨床實驗進行仿真模擬訓練，同時也可以在醫生手術過程中，全程對醫生操作進行實時指導，是目前醫學界一項炙手可熱的培訓技術。

2 基于醫學信息技術虛擬仿真技術

虛擬仿真技術是指利用計算機技術對臨床手術進行模擬訓練的一種醫療培訓技術。它包含了許多醫學技術領域，包括現實手術的培訓技術，計算機全程指導手術技術，醫學圖處理技術，醫生通過圖像引導進行手術技術，手術導航技術，醫療圖像重建和虛擬手術技術等。傷口切割處仿真是指在虛擬仿真手術中模擬外殼手術的傷口切割技術，該技術可以訓練外科醫生的傷口切割手法與技能熟練度，虛擬仿真技術充分的模擬了手術時傷口切割的效果，以及醫療人員切割傷口的平滑程度。

在進行傷口切割仿真技術的試驗中，傷口切割時間和傷口切割效果是制約模擬實驗真實性的保障。手術碰撞仿真是指在進行虛擬仿真手術過程中，患者器官與手術器械的碰撞至關重要，在外科手術中，手術器械與患者器官的碰撞往往會決定一場手術的效果或是一個人的生命，因此，對手術器械碰撞的模擬實驗是醫學仿真試驗中十分重要的板塊。由于患者的軟組織器官，與模擬的醫療器械都呈現不規則形狀，因此，在進行模擬實驗時，針對不規則幾何體是否會發生碰撞的實驗，是確保模擬實驗的真實性和仿真高效性的關鍵。醫學圖像處理技術是指對于醫學圖像技術的模擬和數據分析模擬等。包括三維，X光，血液流動等的圖像模擬。對于手術場景的仿真包括對手術時的燈光，器械，設備，手術室的背景顏色，手術器材材質的模擬等。為醫療人員在進行培訓時提供一個較為真實的手術場景。仿真系統配置內核則包括仿真模擬板塊的監測與更新，手術資源配置的維護，操作板塊的模擬等。

3 虛擬仿真實訓方法研究

為了驗證虛擬仿真實驗的有效性，我們對其實訓方法進行了深入的分析和研究。根據目前仿真系統的開發形式，我們對其系統按照功能性的不同，進行了模塊劃分。模塊劃分后，我們開始對系統實訓方法進行研究。首先，我們需要構建一個虛擬仿真實驗的程序編程，該編程包括虛擬實驗數據，虛擬實驗對象，虛擬實驗圖像和虛擬實驗場景。虛擬實驗的程序編程是整個虛擬仿真實驗的基礎。對虛擬仿真實驗進行編程后，需要對實驗的硬件設備進行選擇。通常我們所采用的實驗硬件設備包含瑞士公司生產的Pmryer力度觸覺反饋設備，該力度觸覺反饋設備包括有7個力度反饋度，可以對模擬手術過程中的手術力度進行全方位的模擬。包括擠壓力，拉扯力，摩擦力，抓取力等。硬件選擇完畢后，我們就可以對虛擬仿真實驗的具體任務進行設計。仿真實驗的具體任務包括一，虛擬醫學圖像處理技術，我們需要對虛擬的醫學圖像進行處理，保證其頻率波動的穩定和二維，三維圖像的識別。二是建立三維的軟組織模型，對手術過程中軟組織可能發生的變化進行模擬，以保證模擬實驗的真實性。三是對實驗力度反饋數據進行處理。在手術進行過程中，醫護人員的手術力度有著至關重要的作用，因此，我們需要對手術過程中的力度進行模擬。四是對手術時的血液流動進行模擬。手術時，醫護人員需要隨時對患者的血液流動進行控制，因此對血液流動進行模擬在虛擬仿真實驗中是十分重要的。隨著我國醫療技術的發展，虛擬手術仿真系統在醫療領域的應用將越來越廣泛。

4 結論

基于醫學信息技術的虛擬仿真實訓是一個包含著眾多復雜技術的一款醫療手術模擬實訓系統。本文對其實訓方法進行了深入的分析和研究。首先我們對仿真實驗系統進行了系統編程，之后對其硬件設備進行選擇，最終確立仿真實驗任務。系統實驗包括了模擬軟組織模型的建立，保障了虛擬實驗時，能夠了解手術過程中患者軟組織結構的變化情況。模擬圖像處理技術，對醫療圖像進行二維，三維的建模，并對其圖像數據進行分析。模擬手術力度反饋，更好幫助醫療人員在進行手術時的力度控制進行訓練。虛擬仿真系統不僅可以對醫療人員的手術經驗進行培訓，同時也可以利用仿真模擬系統，在真實手術操作時，進行手術實時的引導。基于醫學信息的虛擬仿真實訓不僅為我國醫療人員的手術經驗提供了訓練的平臺，也為我國醫學技術的發展奠定了基礎。

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作者簡介

李曉莉（1980-），女，河南省西華縣人。碩士學位。副教授。主要研究方向為臨床醫學。

作者單位

漯河醫學高等?？茖W校 河南省漯河市 462002