VR手術(shù)模擬系統(tǒng)，幫助新手醫(yī)生練習(xí)

在普通人看來，VR 技術(shù)是創(chuàng)造幻想世界的一把好手，不過它的應(yīng)用范圍可沒有這么窄，在教育領(lǐng)域，VR 也可以成為學(xué)習(xí)利器，特別是幫醫(yī)學(xué)生練習(xí)那些平時很難接觸到的手術(shù)。

舉例來說，美國凱斯西儲大學(xué)已經(jīng)宣布，它們將砍掉傳統(tǒng)的解剖實驗室，醫(yī)學(xué)生們圍著死尸學(xué)習(xí)的日子未來將一去不復(fù)返，取而代之的將是微軟的 HoloLens 混合現(xiàn)實系統(tǒng)。這樣一來，初出茅廬的年輕醫(yī)生們就能戴著 HoloLens 直接“看穿”人體的不同層次，皮膚、肌肉、血管等都能清晰的展現(xiàn)在眼前，而且還是 3D 的哦。

不過，對 VR 來說這只能算初級應(yīng)用，一家英國公司正試圖在 VR 環(huán)境下構(gòu)筑手術(shù)室供學(xué)生練手。最令人贊嘆的是，它們還借助觸覺反饋功能讓學(xué)生感受到手術(shù)中人體最真實的反應(yīng)。

這家公司名為 Fundamental VR，借助它們的技術(shù)，年輕醫(yī)師們就不用緊張的在真人身上展示他們尚未成熟的技藝了。

這套系統(tǒng)也以微軟 HoloLens 為基礎(chǔ)，不過與其搭配使用的還有 Fundamental VR 專門開發(fā)的軟件和連接了觸控筆的標(biāo)準(zhǔn)機械臂。

在 Hololens 視角下，這根觸控筆會變成注射器，點一個按鈕注射器就會排空，點另一個則會重新吸滿注射液。操作員在現(xiàn)實世界移動觸控筆時，虛擬注射器也會做出同步動作，當(dāng)虛擬針頭扎進(jìn)虛擬人體后，不同的觸感會通過觸控筆反饋給操作員，讓他們感受到真實人體的反應(yīng)。

當(dāng)然，可別覺得就是觸控筆震動一下嚇嚇人而已，虛擬針頭扎到脂肪和骨頭時觸感反饋可是完全不同。

Fundamental VR 的第一套系統(tǒng)是針對膝關(guān)節(jié)研發(fā)的，其客戶是藥品公司 Pacera，該公司利用這套系統(tǒng)培訓(xùn)臨床醫(yī)生如何使用它們名為 Exparel 的麻醉劑。

與傳統(tǒng)的麻醉劑使用方法不同，Pacera 的新型麻醉劑需要對多個部位進(jìn)行注射，麻醉劑大部分都會留在體內(nèi)，而不像傳統(tǒng)的單點注射，麻醉劑會從注射孔溢出。這樣的改變有時會讓醫(yī)生摸不著頭腦，因此 VR 教學(xué)系統(tǒng)就應(yīng)運而生了。

為了構(gòu)筑足夠真實的場景，研發(fā)人員從各個角度對膝蓋拍了照片并將其還原成 3D 圖像。值得注意的是，這套系統(tǒng)用到的觸覺硬件在市場上就能買到，同時在 VR 世界中那根觸控筆還可以變成各種各樣的醫(yī)療工具。

外科醫(yī)生也參與了系統(tǒng)開發(fā)

想打造一套真實重現(xiàn)手術(shù)體驗的系統(tǒng)，需要大量人類智慧與最新技術(shù)的結(jié)合。為了模擬膝蓋更換手術(shù)的場景，F(xiàn)undamental VR 就與整形外科醫(yī)生深入討論手術(shù)的每一個步驟和細(xì)節(jié)。

“手術(shù)不但是科學(xué)，還是藝術(shù)，而任何富含藝術(shù)性的工作，都會出現(xiàn)多種選項，想在其中找到最好的處理方式需要花費不少時間。一旦我們站到了成功的門口，就會面對大量細(xì)節(jié)上的挑戰(zhàn)以及整個操作過程中的各種變化。”Fundamental VR 聯(lián)合創(chuàng)始人 Richard Vincent 說道。

外科醫(yī)生在系統(tǒng)研發(fā)過程中主要負(fù)責(zé)將手術(shù)中的真實體驗轉(zhuǎn)化為虛擬體驗，雷鋒網(wǎng)獲知，這里他們用到了 Fundamental VR 的觸覺開發(fā)引擎來彌合虛擬與現(xiàn)實間的鴻溝。

“我們專門打造了一款標(biāo)定工具：它是軟件的核心，有了它我們才能將醫(yī)生們對手術(shù)真實感受的描述轉(zhuǎn)化為精確的數(shù)字，畢竟‘針頭刺進(jìn)去就像刺進(jìn)一個橘子’的描述可不好量化。”Vincent 說道。

整形外科醫(yī)生 Stan Dysart 擅長做關(guān)節(jié)置換手術(shù)，他也是為這套系統(tǒng)出謀劃策的外科專家之一，有了這些醫(yī)生的協(xié)助，F(xiàn)undamental VR 才能將這套膝部手術(shù)模擬系統(tǒng)做的如此真實。

“這里用到的觸覺設(shè)備擁有計分系統(tǒng)，我主要幫他們確定針頭扎入肌肉、脂肪、關(guān)節(jié)囊、骨頭和軟骨中到底是什么感覺。”Dysart 醫(yī)生說道。

Dysart 醫(yī)生表示：“關(guān)節(jié)囊會對針頭產(chǎn)生一定的阻力，當(dāng)你扎透它之后，阻力就沒了。隨后我們會對這樣的觸覺反饋進(jìn)行評分，膝蓋的每一部分我們都沒放過。計算機可以理解這些分?jǐn)?shù)，分?jǐn)?shù)越高，模擬的助力就越大。”

完成從肌肉到骨骼各個層次的評分后，觸覺系統(tǒng)就能將它反映到虛擬手術(shù)中去了。為了讓整個體驗足夠順滑，這套系統(tǒng)用到了一個強悍的 GPU。

據(jù)悉，這套系統(tǒng)已經(jīng)開始在全美多家醫(yī)療中心服役。“外科醫(yī)生們愛死它了，大家都喜歡它帶來的體驗，在這套系統(tǒng)上練習(xí)，醫(yī)生們再也不用提心吊膽怕傷著病人了。最重要的是，在手術(shù)中我們需要考慮切的多深、從哪下刀、在哪注射等問題，畢竟膝蓋之下可是神經(jīng)和動脈的密集區(qū)。”Dysart 醫(yī)生說道。“不過，在虛擬世界中，即使你的針扎的太深，也不會傷害到病人。同時，通過重復(fù)訓(xùn)練和觸覺反饋醫(yī)生還能吸取經(jīng)驗教訓(xùn)，直到掌握正確的技術(shù)。”

除了膝關(guān)節(jié)鏡，F(xiàn)undamental VR 還有 3 個正在開發(fā)的 VR 手術(shù)模擬系統(tǒng)，其中軟組織和脊椎手術(shù)可能今年夏天就會正式面世。

教學(xué)神器

眼下，F(xiàn)undamental VR 正在與教育機構(gòu)協(xié)商，它們想讓自家系統(tǒng)成為醫(yī)療教育市場的教學(xué)神器，不但菜鳥們可以靠它練手，老醫(yī)生們也可以通過這套系統(tǒng)學(xué)習(xí)一些新技術(shù)。不過遺憾的是，雖然 Fundamental VR 已經(jīng)積極聯(lián)系了倫敦和其他國家的醫(yī)療教育機構(gòu)，但現(xiàn)在它們依然將重心放在美國市場。

除了繼續(xù)針對特定客戶定制手術(shù)模擬系統(tǒng)，該公司未來還想打造一個手術(shù)程序的數(shù)據(jù)庫。當(dāng)然，這個數(shù)據(jù)庫將采用付費使用的模式。同時，在搞定了標(biāo)準(zhǔn)的解剖教學(xué)后，F(xiàn)undamental VR 還有意通過這套系統(tǒng)讓學(xué)生見識更多的疑難雜癥。

“有了這套系統(tǒng)，所謂的操作規(guī)程就可以退休了，這對大多數(shù)醫(yī)學(xué)生都是利好。不過到了神經(jīng)學(xué)的層面，也許這套系統(tǒng)的教學(xué)意義就沒那么重大了，畢竟此類疾病一位醫(yī)生一年也遇不到幾個，需要的醫(yī)生也相對較少。”Vincent 說道。

此外，觸覺系統(tǒng)并非在所有手術(shù)中都能表現(xiàn)完美，對一些醫(yī)學(xué)界的資深外科醫(yī)生來說，這套系統(tǒng)還是太像電腦游戲了，剛?cè)腴T的菜鳥玩玩還行，到了更高級別就聊勝于無了。

“醫(yī)療手術(shù)都是爭分奪秒，當(dāng)你面對血漿四濺的危急情況，就必須盡快解決。有了模擬器，醫(yī)生就能多見識這種危急情況，到時他們就不容易手忙腳亂。”Vincent 解釋道。

無需用病人練手了

隨著 VR 技術(shù)的提高和設(shè)備價格的走低，雷鋒網(wǎng)覺得未來手術(shù)前醫(yī)生可以利用觸覺系統(tǒng)和 VR 設(shè)備提前在虛擬病人身上練手，有了前期的“排練”，在真正手術(shù)時就不用手忙腳亂了。

未來的 VR 醫(yī)療不但要肩負(fù)起培養(yǎng)新手醫(yī)生的任務(wù)，還要成為頂級醫(yī)生的超級模擬器，這樣疑難雜癥才能無處遁形。

不過，無論是用到 VR 醫(yī)療的哪個屬性，其教學(xué)和訓(xùn)練功能都能讓剛?cè)胄械尼t(yī)生受益匪淺，同時醫(yī)生技藝的提升也是對病人的負(fù)責(zé)。