VR技术的应用

梅其杰　郭锦荣　段戡　郑海军　邹旨龙　徐家旋　李鹏飞　袁长深

摘要：目前，虽然VR技术技术的应用仍处于探索阶段，但是在娱乐、军事、医疗、教育等方面，VR技术的应用越来越广泛。因VR技术本身具有的360°无死角的3D视觉的优越性，使该技术在教育中经常能够使受教育者场景再现，可获得最佳的教学效果。于是，探索VR技术在骨科手术教育教学中的应用，不仅仅涉及到该技术本身开发，更是教与学双赢的另一个新思路、项目。

关键词：VR技术；教学；骨科手术

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）32-0113-02

虚拟现实（Virtual Reality，VR），亦称为视觉模拟（Visual Simulation），具有包括构想性、交互性和沉浸性的特征。西方新进国家预备将VR技术作为竞争未来市场的关键手段，而在我国，依据《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》，教育部2013决定已经启动开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作。当中，医学虚拟仿真实验室亦是医学教学的重要内容之一。

一、VR技术与医疗教育中的应用

众所周知，2016年，被称之为全球VR风暴年，成为全球IT领域创新科技的前沿技术，占据欧美诸国各大创新科技现场，并走进大国领袖视野。目前，VR技术现已在多个产业、学科中得到应用，尤其是休闲、体育健身、教育培训、军事演习[1]、医疗诊断等诸多领域得到应用。其中教育、医疗的占有率，从2007[2]年至2017年[3]，其发展速度可谓突飞猛涨，见表1。

二、VR技术在医学教育的优势

VR技术应用先驱者Walter Greenleaf教授指出：医疗培训、临床诊疗、医学干预、健康保健四大块将是VR技术在医学领域的未来。那么。它的优势何在？不可否认，医学教育就是一项费时、费力、费钱的工作。医学的成功在于经验的积累，前辈们的心得+自己的学习心得或者教训。

从出现医学以来，其学习本身特点注定是一个枯燥的漫长的修行之路。不管是师带徒的形式，或者是大众化的教育形式，医学生们大多数学习的形式都是文字+图片学习，流于表面，缺乏活生生3D概念，无法深刻于脑海。那么，VR技术又将是如何呢[4]？

1.缩短培养周期。一个医学生进入本科教育需要5年、本硕7年、本硕博11年，进入临床规培住院医3年，主治医师4年。由此可见，同比其他行业，这是多么长的一个周期。若是应用VR技术，将会大大减少培养周期。著名血管外科专家张强认为：至少在解剖学的学习上课程可缩短80%。一个手术医师的学习曲度若又3年变为1年，那么，医生的培养将变为修理工那样快捷。

2.降低培养成本。场景再现是培养一个医学生的必经之路，如何更真实、直接的场景将是更快、更好学习途径。标本或案例或手术的真实性、可操作性、可重复性是每所大学、每个教师所头疼的事情，例如解剖标本、中草药标本、手术操作。

目前的现状导致了不可能人手一份，大大限制了医学生的学习，降低了学习热情。而VR技术，可直接在虚拟场景里熟悉医院的整个流程，利于医学生更快地掌握解剖结构关系，在不影响患者隐私的同时，还可以大大降低教学成本。

三、VR技术在骨科手术教学演示的价值

自从1979年的Brown开始应用立体定向技术后，三维空间理念就成为了科研的前沿，1989年VR技术由美国科学家Jarson Lanier率先提出。2001年，新加坡Coh KY教授应成功将VR技术应用医学。之后，陆陆续续有相关报道。直到2014年，由谷歌公司推出的Google Cardboard廉價纸质版VR眼镜，之后，Facebook将VR热浪席卷全球，2016年更是被称之为VR年。

解剖学与骨科手术息息相关，对于医学生而言，在以往的解剖学等学科需要依赖人体和动物的尸体。然而，人体尸源稀缺成本高，动物实验不可避免会对动物造成伤害，这些都严重制约了医学院校教学任务的实施。学生不能通过反复操作完成实训，教学效果不理想，直接影响教学质量。帕梅拉·戴维斯（Pam-ela Davis）院长采用IT-VR技术，进行人体的器官和系统的解剖学教学模式[5]，已经走在了前列，并取得了很好的教学效果。

众所周知，80%的手术失误是人为因素引起的，可见手术训练的意义极其重要。年轻的手术医生在真正走向手术台前，均需进行大量精细的训练。VR的多感知性、存在感、超强交互性、自主性、沉浸式的操作体验以及新颖的表现方式可提供理想的培训平台[3]。2016年6月，国内好医术团队与上海六院合作，第一次用APP在国内进行VR手术直播。这次合作，好医术团队通过APP向全国20个省3 000多位执业医师展示了手术现场[6]。

受训医生在应用VR技术时，可观察高分辨率三维人体图像，并通过触觉工作台模拟触觉，让受训者在切割组织时感受到器械的压力，使手术者操作的感觉就像在真实的人体上手术一样。既不会对病人造成生命危险，又可以重现高风险、低概率的手术病例，可供培训对象反复练习。

如同庖丁解牛，VR技术中，筋骨分离，血管、神经、肌肉触手可及。电钻在骨头上的震动感、骨折端的锐利、断离肌腱的回缩、断离血管的活动性出血。只要操作错误，一不留神，鲜血迎面扑来，一片血肉模糊，使操作的感觉就像在真实的人体上手术一样[2]。相信对于看过3D版的《阿凡达》的人来说，震撼感与记忆不言而喻。

四、小结

中国工程院院士赵沁平认为“VR产业”，“未来应该更关注行业应用，比如VR在教育、医疗、装备制造研发、智慧城市的规划等方面的应用”[7]。有专家学者[8]认为：首先，VR技术作为高新科技，需要加大政府投入资助；其次需要医生、患者、教师、技术人员多方面的共同研究、开发、应用。虽然，有着种种不利因素，但是，未来的医疗、教育问题，不可避免要被VR技术占领，如同马云所言：医院在不改革，我将改革医院。微信、支付宝的应用已是事实。VR技术在神经外科[9]、口腔科[10]的应用就是活生生的例子，在骨科手术教学上，亦将是个趋势。

参考文献：

[1]王凯，常祺.虚拟现实技术用于投弹训练及减少训练伤的研究[J].人民军医，2017，60（7）：650-652.

[2]孙秀伟，阎丽，李彦锋.虚拟现实技术（VR）在医疗中的应用展望[J].医疗保健器具，2007，（5）：17-20.

[3]骆海玉.VR虚拟现实技术在医学院校教育中的运用[J].电子技术与软件工程，2017，（04）：10.

[4]唐超.当VR技术遇上医疗[J].中国医院院长，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]田继红，蒋岱.从虚拟现实（VR）发展看未来医学教育的变革[J].中国管理信息化，2017，20（6）：209-210.

[7]青亭网.赵沁平：如果技术跟不上VR大众消费将再遇低潮[EB/OL]http：//www.7tin.cn/news/87294.Html，2017-03-25.

[8]傅洪，熊亚平，怀宇，等.VR技术在临床医学中的应用现状及思考[J].中国医学教育技术，2017，31（3）：283-291.

[9]孔祥溢，王任直.虚拟现实技术在神经外科手术规划及教学培训中的应用[J].中国医学物理学杂志，2017，34（6）：641-643.

[10]石巧，侯建霞.虚拟现实技术在口腔诊疗操作培训中的应用[J].国际口腔医学杂志，2015，42（1）1：69-74.