醫(yī)療+VR能夠精確操作手術(shù) 真正造福于全世界的患者

醫(yī)學(xué)一直都是最嚴(yán)肅的行業(yè)之一，外科手術(shù)并不像游戲。如果手術(shù)做對了，患者的人生可能變得更美好。如果手術(shù)做錯了，那么后果可想而知。而現(xiàn)在市面上水平魚龍混雜的VR+醫(yī)療培訓(xùn)，總讓人不免對實際的應(yīng)用落地評價抱有疑慮。

而在海外，有一家享譽盛名的醫(yī)療+VR團(tuán)隊，伴隨著技術(shù)的成熟在行業(yè)中逐漸站穩(wěn)了腳跟。這個由兩名前游戲開發(fā)者和一個整形外科醫(yī)生攜手合作的團(tuán)隊，是如何去思考醫(yī)療+VR的應(yīng)用設(shè)計，以及具體的培訓(xùn)形式？

反思傳統(tǒng)外科培訓(xùn)

Precision OS兩年前在溫哥華的一個地下室里成立，如今它已經(jīng)成為一家欣欣向榮的企業(yè)，專門以虛擬現(xiàn)實的方式提供整形外科培訓(xùn)。它的三個創(chuàng)始人中的兩個——首席技術(shù)官Colin O’Connor和首席創(chuàng)新官Roberto Oliveira——都曾在電子游戲行業(yè)工作了幾十年。他們在Radical Entertainment、Black Box Games和業(yè)界巨頭Electronic Arts供職多年，后來與人聯(lián)合創(chuàng)建了United Front Games，憑借《ModNation Racers》和《熱血無賴》等作品取得過輝煌的商業(yè)成功。

在2016年，當(dāng)這對搭檔正打算涉足一些新領(lǐng)域時，他們與整形外科醫(yī)生Danny Goel進(jìn)行了一次被Oliveira形容為“非常隨意的會談”，后者如今已成為Precision OS的首席執(zhí)行官。他們在當(dāng)?shù)匾患揖起^里進(jìn)行了非正式的聚會，會上O’Connor演示了剛剛發(fā)售的HTC Vive，隨后這幫人就著手開始構(gòu)建整形外科手術(shù)的VR培訓(xùn)平臺。外科醫(yī)生、住院醫(yī)師和設(shè)備公司提供的初步反饋很積極，于是三人全力以赴，并創(chuàng)辦了這家企業(yè)。

傳統(tǒng)上，外科醫(yī)生都是使用塑料模型或者是尸體來進(jìn)行訓(xùn)練的。Goel便是在這樣的培訓(xùn)逐漸形成自己經(jīng)驗的老本行，他指出的，這兩種方法對真實條件的“模擬”都不足夠準(zhǔn)確。以尸體為例，標(biāo)本的狀況可能給體驗造成負(fù)面影響；雖然醫(yī)學(xué)的本質(zhì)就是要處理千變?nèi)f化的病情，但模擬的實際內(nèi)核應(yīng)該是一致的。與此相似，塑料模型也缺乏真實手術(shù)的背景特點。醫(yī)學(xué)參考書也有一樣的問題，它不能提供手術(shù)所需的經(jīng)驗。

“解剖學(xué)有趣的地方在于，如果你拿起一本醫(yī)學(xué)書來看，會發(fā)現(xiàn)所有東西都畫得清清楚楚而且分門別類，你可以看到白色的骨頭和輪廓非常清晰的肌肉，”O(jiān)liveira說。“可是當(dāng)你走進(jìn)手術(shù)室，當(dāng)你觀察手術(shù)通道或切口時，會發(fā)現(xiàn)和你預(yù)料中的完全是兩回事。”

對Precision OS的VR培訓(xùn)而言，目標(biāo)就是盡可能貼切地模擬真實環(huán)境，讓學(xué)生能夠體驗到外科手術(shù)的外觀和感覺。他們鼓勵學(xué)員在模擬中犯錯——反正這并不會讓患者遇到危險。為了熟悉手術(shù)程序，從而盡可能貼切地再現(xiàn)它們，Oliveira和O’Connor都曾進(jìn)入現(xiàn)實中的手術(shù)室，站在Goel身后看他操作。他們還研究了醫(yī)學(xué)書籍和尸體。

然后他們要做的就是在實時VR環(huán)境中重現(xiàn)他們目睹的景象。Oliveira和O’Connor有過使用多種游戲引擎的經(jīng)驗，在United Front還曾自己編寫過引擎，而他們借助虛幻引擎來實現(xiàn)他們想要的效果。

思考VR重現(xiàn)與實際手術(shù)臺上操作的差異

為了創(chuàng)建虛擬患者，這個團(tuán)隊起初購買了一個解剖學(xué)模型集，但他們很快就發(fā)現(xiàn)了它的局限性，于是開始自己建模。最近，為了提高真實度，他們掃描了一名患者。在對候選人進(jìn)行挑選時，他們堅持的標(biāo)準(zhǔn)是，這個患者不能和現(xiàn)有模型一樣，而是應(yīng)該具有需要手術(shù)的典型年齡和體形——也就是說，應(yīng)該是一個年紀(jì)較大，具有常見身體特征的人。

在涉及到外科手術(shù)時，模擬的準(zhǔn)確度尤其重要，因為稍有不符合實際之處，都可能造成非常嚴(yán)重的后果。Oliveira和O’Connor運用了他們在游戲開發(fā)中學(xué)到的全部技巧來確保自己盡可能忠實地再現(xiàn)每一步手術(shù)過程。

“我們對自己所構(gòu)建的內(nèi)容也有道德考慮，”Goel說。“在創(chuàng)建對真實病人可能造成影響的內(nèi)容時，VR對現(xiàn)實的歪曲和過度樂觀都是致命的。我們對這兩個問題非常敏感，認(rèn)真研究了虛擬現(xiàn)實的所有方面。另一個同樣值得考慮的重要因素是關(guān)于移情作用的問題。必須讓學(xué)員時刻牢記，他們的做法會影響到患者的人生。”

Goel還希望確保這些模塊能夠以影像形式教授解剖學(xué)，他認(rèn)為這門學(xué)問對于他在手術(shù)臺上的工作很重要。

“在外科手術(shù)中，雖然不能看到每一塊肌肉，但是經(jīng)驗豐富的外科醫(yī)生對解剖景觀是了如指掌的，”他說，“在手術(shù)中，我看到的是手術(shù)的解剖結(jié)構(gòu)，而我想到的是解剖學(xué)課本上的插圖。雖然從來都不能完整地看到某些神經(jīng)、血管和肌肉，但是在腦子里我會想象這些結(jié)構(gòu)在什么地方，從而避免把牽開器放錯地方或造成意外傷害?！?/p>

“解剖學(xué)是一種三維的概念，但我們卻是通過二維的圖片來學(xué)習(xí)的。如果我不能經(jīng)常自由自在地解剖尸體，那我要怎么學(xué)習(xí)并鞏固我的解剖學(xué)知識呢？我們Precision OS認(rèn)為這一點很重要，所以我們特別重視以3D形式盡可能逼真地再現(xiàn)解剖學(xué)影像。對解剖學(xué)的深刻理解和認(rèn)識是所有專業(yè)的外科手術(shù)的基礎(chǔ)?！?/p>

醫(yī)療+VR不能只是追求視覺效果

除了視覺方面，這個應(yīng)用還具有聽覺反饋功能，因此用戶可以聽到麻醉機的聲音，或者使用骨鉆或錘子時的聲音。應(yīng)用中還使用了觸覺反饋，不過僅限于對培訓(xùn)有關(guān)鍵意義的地方。Goel解釋說，在培訓(xùn)中作出決定和犯錯的功能構(gòu)成了他們的雙環(huán)模擬體驗，而這種體驗是Anders Ericsson所說的“刻意練習(xí)”的必要環(huán)節(jié)。

“醫(yī)生在手術(shù)前和手術(shù)中做出的決定都會對患者的結(jié)果產(chǎn)生影響，”他說?！拔覀儗⑦@種決策過程嵌入到了我們的模擬模塊中?！?/p>

說到觸覺反饋，支持它們所需的硬件的成本和便攜性也會反過來影響它們的使用范圍。公司的許多客戶都會帶著教學(xué)設(shè)備旅行，要求這些設(shè)備能夠快速設(shè)置和拆解。而且團(tuán)隊也很重視減少世界各地醫(yī)療條件的差異所帶來的影響。

“增加比較復(fù)雜的硬件會限制能夠使用它的人數(shù)，”Goel說?！笆澜缟夏承┑胤结t(yī)療條件的差異所帶來的影響對我們Precision OS來說是一個重要的考慮因素。因此我們始終關(guān)注的重點是，在創(chuàng)建最有影響的教學(xué)軟件的同時，確保它使用最便于攜帶的硬件，從而實現(xiàn)全球發(fā)行?！?/p>

提高便攜性也是為了讓受訓(xùn)醫(yī)生能夠方便地接受培訓(xùn)，無論是在自己家里、辦公室還是學(xué)校。目前的硬件實現(xiàn)方式是用一臺筆記本電腦連接一個頭顯，這給搬運增加了一點麻煩，不過團(tuán)隊計劃在明年改用Oculus Quest之類的移動VR設(shè)備。

醫(yī)療+VR實際落地是否遇到了阻力呢？

當(dāng)說起應(yīng)用實際落地的經(jīng)驗，Oliveira表示?！斑@個說來很有意思，我們有時會在一些意想不到的地方遇到少許阻力，比如在比較年輕的學(xué)生或醫(yī)生中間，而我們本以為在年紀(jì)較大的群體中會有阻力，結(jié)果有時候卻能得到難以置信的良好反應(yīng)。事實上我們從來不需要花力氣推廣這種技術(shù)。大家似乎都明白，這就是外科培訓(xùn)的未來。大多數(shù)組織只是想要找到引進(jìn)它的最佳方式。”

總的來說，隨著這種技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性、易用性和便攜性變得越來越高，它正在被廣泛接受。由于這種系統(tǒng)還可以用來收集表現(xiàn)數(shù)據(jù)并在后端為學(xué)生提供評判指標(biāo)，顯然它也能令那些負(fù)責(zé)培訓(xùn)和教育新一代外科醫(yī)生的人受益。

如今，Precision OS已在作為公司原始合作伙伴的十家北美大學(xué)和研究機構(gòu)中被數(shù)百名住院醫(yī)生使用，在2019年5月，Precision OS通過加拿大皇家內(nèi)外科醫(yī)師學(xué)會的一家供應(yīng)商獲得認(rèn)證，從此他們的培訓(xùn)能夠在外科醫(yī)生的繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育（CME）中用于成績評估。這個來自聲名顯赫的機構(gòu)的認(rèn)證是對這家公司通過VR實現(xiàn)最高質(zhì)量培訓(xùn)的努力的認(rèn)可。

這種醫(yī)學(xué)與技術(shù)的結(jié)合正在顛覆內(nèi)外科醫(yī)生的傳統(tǒng)教學(xué)方法。

“作為一個執(zhí)業(yè)外科醫(yī)生，我深知我們在上述細(xì)節(jié)上花費的時間和精力可能有很重要的意義，”Goel說?！皩W(xué)員的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式對我們來說至關(guān)重要。我們的合作伙伴和用戶對我們的信任都反映在我們的內(nèi)容中，原因只有一個——為了讓他們能夠在虛擬現(xiàn)實中有目的地進(jìn)行練習(xí)，從而使他們在手術(shù)中能夠精確操作，真正造福于全世界的患者。”