VR技術的應用

梅其杰　郭錦榮　段戡　鄭海軍　鄒旨龍　徐家旋　李鵬飛　袁長深

摘要：目前，雖然VR技術技術的應用仍處于探索階段，但是在娛樂、軍事、醫療、教育等方面，VR技術的應用越來越廣泛。因VR技術本身具有的360°無死角的3D視覺的優越性，使該技術在教育中經常能夠使受教育者場景再現，可獲得最佳的教學效果。于是，探索VR技術在骨科手術教育教學中的應用，不僅僅涉及到該技術本身開發，更是教與學雙贏的另一個新思路、項目。

關鍵詞：VR技術；教學；骨科手術

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）32-0113-02

虛擬現實（Virtual Reality，VR），亦稱為視覺模擬（Visual Simulation），具有包括構想性、交互性和沉浸性的特征。西方新進國家預備將VR技術作為競爭未來市場的關鍵手段，而在我國，依據《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》，教育部2013決定已經啟動開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作。當中，醫學虛擬仿真實驗室亦是醫學教學的重要內容之一。

一、VR技術與醫療教育中的應用

眾所周知，2016年，被稱之為全球VR風暴年，成為全球IT領域創新科技的前沿技術，占據歐美諸國各大創新科技現場，并走進大國領袖視野。目前，VR技術現已在多個產業、學科中得到應用，尤其是休閑、體育健身、教育培訓、軍事演習[1]、醫療診斷等諸多領域得到應用。其中教育、醫療的占有率，從2007[2]年至2017年[3]，其發展速度可謂突飛猛漲，見表1。

二、VR技術在醫學教育的優勢

VR技術應用先驅者Walter Greenleaf教授指出：醫療培訓、臨床診療、醫學干預、健康保健四大塊將是VR技術在醫學領域的未來。那么。它的優勢何在？不可否認，醫學教育就是一項費時、費力、費錢的工作。醫學的成功在于經驗的積累，前輩們的心得+自己的學習心得或者教訓。

從出現醫學以來，其學習本身特點注定是一個枯燥的漫長的修行之路。不管是師帶徒的形式，或者是大眾化的教育形式，醫學生們大多數學習的形式都是文字+圖片學習，流于表面，缺乏活生生3D概念，無法深刻于腦海。那么，VR技術又將是如何呢[4]？

1.縮短培養周期。一個醫學生進入本科教育需要5年、本碩7年、本碩博11年，進入臨床規培住院醫3年，主治醫師4年。由此可見，同比其他行業，這是多么長的一個周期。若是應用VR技術，將會大大減少培養周期。著名血管外科專家張強認為：至少在解剖學的學習上課程可縮短80%。一個手術醫師的學習曲度若又3年變為1年，那么，醫生的培養將變為修理工那樣快捷。

2.降低培養成本。場景再現是培養一個醫學生的必經之路，如何更真實、直接的場景將是更快、更好學習途徑。標本或案例或手術的真實性、可操作性、可重復性是每所大學、每個教師所頭疼的事情，例如解剖標本、中草藥標本、手術操作。

目前的現狀導致了不可能人手一份，大大限制了醫學生的學習，降低了學習熱情。而VR技術，可直接在虛擬場景里熟悉醫院的整個流程，利于醫學生更快地掌握解剖結構關系，在不影響患者隱私的同時，還可以大大降低教學成本。

三、VR技術在骨科手術教學演示的價值

自從1979年的Brown開始應用立體定向技術后，三維空間理念就成為了科研的前沿，1989年VR技術由美國科學家Jarson Lanier率先提出。2001年，新加坡Coh KY教授應成功將VR技術應用醫學。之后，陸陸續續有相關報道。直到2014年，由谷歌公司推出的Google Cardboard廉價紙質版VR眼鏡，之后，Facebook將VR熱浪席卷全球，2016年更是被稱之為VR年。

解剖學與骨科手術息息相關，對于醫學生而言，在以往的解剖學等學科需要依賴人體和動物的尸體。然而，人體尸源稀缺成本高，動物實驗不可避免會對動物造成傷害，這些都嚴重制約了醫學院校教學任務的實施。學生不能通過反復操作完成實訓，教學效果不理想，直接影響教學質量。帕梅拉·戴維斯（Pam-ela Davis）院長采用IT-VR技術，進行人體的器官和系統的解剖學教學模式[5]，已經走在了前列，并取得了很好的教學效果。

眾所周知，80%的手術失誤是人為因素引起的，可見手術訓練的意義極其重要。年輕的手術醫生在真正走向手術臺前，均需進行大量精細的訓練。VR的多感知性、存在感、超強交互性、自主性、沉浸式的操作體驗以及新穎的表現方式可提供理想的培訓平臺[3]。2016年6月，國內好醫術團隊與上海六院合作，第一次用APP在國內進行VR手術直播。這次合作，好醫術團隊通過APP向全國20個省3 000多位執業醫師展示了手術現場[6]。

受訓醫生在應用VR技術時，可觀察高分辨率三維人體圖像，并通過觸覺工作臺模擬觸覺，讓受訓者在切割組織時感受到器械的壓力，使手術者操作的感覺就像在真實的人體上手術一樣。既不會對病人造成生命危險，又可以重現高風險、低概率的手術病例，可供培訓對象反復練習。

如同庖丁解牛，VR技術中，筋骨分離，血管、神經、肌肉觸手可及。電鉆在骨頭上的震動感、骨折端的銳利、斷離肌腱的回縮、斷離血管的活動性出血。只要操作錯誤，一不留神，鮮血迎面撲來，一片血肉模糊，使操作的感覺就像在真實的人體上手術一樣[2]。相信對于看過3D版的《阿凡達》的人來說，震撼感與記憶不言而喻。

四、小結

中國工程院院士趙沁平認為“VR產業”，“未來應該更關注行業應用，比如VR在教育、醫療、裝備制造研發、智慧城市的規劃等方面的應用”[7]。有專家學者[8]認為：首先，VR技術作為高新科技，需要加大政府投入資助；其次需要醫生、患者、教師、技術人員多方面的共同研究、開發、應用。雖然，有著種種不利因素，但是，未來的醫療、教育問題，不可避免要被VR技術占領，如同馬云所言：醫院在不改革，我將改革醫院。微信、支付寶的應用已是事實。VR技術在神經外科[9]、口腔科[10]的應用就是活生生的例子，在骨科手術教學上，亦將是個趨勢。

參考文獻：

[1]王凱，常祺.虛擬現實技術用于投彈訓練及減少訓練傷的研究[J].人民軍醫，2017，60（7）：650-652.

[2]孫秀偉，閻麗，李彥鋒.虛擬現實技術（VR）在醫療中的應用展望[J].醫療保健器具，2007，（5）：17-20.

[3]駱海玉.VR虛擬現實技術在醫學院校教育中的運用[J].電子技術與軟件工程，2017，（04）：10.

[4]唐超.當VR技術遇上醫療[J].中國醫院院長，2017，（2）：86.

[5]Mark Griswold.CWRU takes the stage at Microsoft's Buildconference to show how HoloLens can transform learning[EB/OL].www.case.edu/hololens/，2017-03-17.

[6]田繼紅，蔣岱.從虛擬現實（VR）發展看未來醫學教育的變革[J].中國管理信息化，2017，20（6）：209-210.

[7]青亭網.趙沁平：如果技術跟不上VR大眾消費將再遇低潮[EB/OL]http：//www.7tin.cn/news/87294.Html，2017-03-25.

[8]傅洪，熊亞平，懷宇，等.VR技術在臨床醫學中的應用現狀及思考[J].中國醫學教育技術，2017，31（3）：283-291.

[9]孔祥溢，王任直.虛擬現實技術在神經外科手術規劃及教學培訓中的應用[J].中國醫學物理學雜志，2017，34（6）：641-643.

[10]石巧，侯建霞.虛擬現實技術在口腔診療操作培訓中的應用[J].國際口腔醫學雜志，2015，42（1）1：69-74.