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04 VR在医疗行业中的应用

VR医疗是通过在虚拟环境中建立数字三维虚拟的人体模型,借助于手术模拟器械、交互笔、立体眼镜、操控手柄、感应手套、VR头盔等外设,可以让医生进行3D立体浸入式训练,还能使用虚拟器官模型,更好地进行复杂精确的手术规划,辅助诊断等工作。

VR医疗的特点:

降低成本 / 降低风险/ 节省时间 / 反复练习 / 易于理解 / 提高效率 / 顺畅沟通 / 辅助诊断 / 提高技能 / 解决难点

目前VR医疗可供应用的系统有:《VR精准医疗系统》、《腹腔镜手术模拟器》、《虚拟解剖台》、《虚拟手术台》、《运动康复训练系统》、《3D打印》、《全景视频直播系统》、《中医3D针灸穴位虚拟仿真教学平台》、《手术器械操作动画演示》、《骨科正骨术》等,还会陆续更新。根据医院、医疗器械厂家个性化需求也可提供定制开发。
VR医疗针对医院目前主要应用在以下环节:术前规划、辅助诊断、手术模拟、临床教学、医患沟通、技能培训、康复训练、远程医疗等。

1、术前规划设计:

通过CT/MRI扫描人体器官组织进行模型的重构,也可制作导入其它标准的人体模型或者人造模型,利用VR技术策划手术施行方案、进行3D模型重建、在虚拟可视化模型上模拟手术施行,制定手术方案和沟通等。VR术前规划可大大降低手术风险,减少医疗纠纷。
医生只需要佩戴上轻薄的3D眼镜,配合我们的显示屏幕,就能观察到手术器官的3D图像,在全方位观察器官的同时又不脱离现实,能实时的跟患者沟通、交流。

2、手术导航:

手术进行中,通过建立的3D模型,在虚拟医疗环境中可实时跟踪定位和视点转换,精准定位神经、血管位置,让手术过程更加的安全,降低手术偏差风险。
众所周知,脊柱手术和脑部手术的操作难度是很高的,以椎弓根钉技术为例,医生在脊柱椎弓根部位打入数个螺钉,来治疗脊柱疾病,注入治疗物。这个听起来简单,实际操作起来也是非常困难的,因为脊柱是人体血管和神经最密集的部位,置钉时出现偏差可能会造成很严重的后果。在这种情况下,对脊柱手术导航系统的需求就非常高了。
导航系统可以让医生清晰地知道目前的操作状态及下一步的定位,大幅度减少操作和定位错误。在原本的图像上,还可以看到 VR 导航所显示出的图像。

3、解剖学的学习

尸体解剖,本系统提供了男女二套全三维的数字模型,每套5000多个人体结构,是目前最完整全面的解剖学数据,涵盖了人体所有解剖系统,同时提供了局部解剖,断层解剖,实物图片对比,3D动画演示解剖细节,中英文发音,文字注释等信息。
模拟手术在医生成长过程中非常重要,你可以在不伤害病人的前提下模拟各种场景,模拟的场景可能比真实遇到的情况还要多,这样模拟训练的效果实际上就超过了真实的练刀。

4、康复训练

该系统由软硬件组成,硬件系统主要包括能捕捉动作的深度摄像头和显示屏。软件内容是基于上肢康复原理和标准化神经康复原理定制的交互式练习,患者可以通过科学的练习过程复健受损的神经。
面对有运动有障碍和心里障碍的人群,带上头盔配合康复训练内容,就可以在三维虚拟环境中做自由交互以达到能够自理生活 、自由运动、解除心里障碍的训练。
心理治疗:治疗焦虑症、自我接纳、恐惧症、创伤后应激障碍、精神分裂症等心理疾病,VR可以发挥比传统治疗更大的能量 。
运动康复矫正:运动损伤康复、术后康复、脑部中风后康复等。

5、医患沟通

我们将运用VR技术将病症呈现给患者,让患者体验手术的整个过程和治疗方案,让他知道这个手术是怎么回事,对他消除恐惧感会非常有帮助。
患者在手术结束后,通过VR技术指导他一些注意事项。这样对患者的整个恢复过程都是很有帮助的。

6、临床辅助(3D打印)

数字模型来自于对真实人体的CT扫描数据,使用高级全彩3D打印机,逼真度高。每套模型由80个独立的3D打印部分组成,每个部分的打印耗时都很长,仅仅一只手就要花掉4小时,较大的身体更是需要一周才能完成。因此模型的总制作费用较高。与之前使用遗体相比,降低了不少费用和消除了教学障碍。
通过CT扫描的数据创建个性化人体病造部位模型,利用3D打印技术将模型打印出来,更利于医生进行会诊和制定手术方案。

7、针灸教学

中医3D针灸穴位虚拟仿真教学平台,整体模块中包含了人体常见的穴位及包含任督二脉在内体的的14条经络和所有经络的组成信息,局部模块中将人体分为头颈、胸腔、手臂、腹腔、膝足五大部分。局部模块中对每一部分所有穴位的功能信息做了详细介绍,并能在局部模块进行针灸实操模拟针灸过程。

8、远程医疗(VR手术全景直播)

在手术台上方架设着6台特殊的全景相机,保证360度记录第一现场,并传至手术室外供医学研修生们“近距离”观摩专家手术时的每个细节。也可以在手术室外的教室内一同观看这场医学展示。戴上可嵌入手机的VR头显设备,学员们通过上下左右扭头就能进行直播角度与画面的选择。采用360°全景视频、特写视频、结合3D腹腔镜的方式,三个机位同时拍摄。

9、虚拟手术台

医生通过头戴VR头盔,手拿操作手柄进行多人虚拟协作进行仿真还原一场真实的手术场景。
当医生戴上VR头盔后立即进入一间虚拟的手室间,手术床上躺着患者,医护人员互相协作,通过不同的器械和操作模拟就像玩游戏一样模拟手术的整个操作过程,通过虚拟练习增强医护人员之间的协作。

10、VR技术在国外医疗行业的应用

pfizer 美国辉瑞,公司创建于1849年,迄今已有170年的历史,总部位于美国纽约,是全球最大的以研发为基础的生物制药公司。 辉瑞公司的产品覆盖了包括化学药物、生物制剂、疫苗、健康药物等诸多广泛而极具潜力的治疗及健康领域,同时其卓越的研发和生产能力处于全球领先地位。 以下视频为美国辉瑞公司在VR医疗康复领域的探索:
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