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虚拟现实手术大观

虚拟现实手术大观

发布时间

2025-09-05 14:01:44

作者:科技

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【导语】外科医生的首次主刀手术充满挑战,即使经过长期学习与训练,实际操作时仍可能感到力不从心。Fundamental VR公司利用虚拟现(xiàn)实(shí)(VR)技术,为外科医生提供了一个安全的、高效的手术模拟训练环境。该平台通过高度仿真的手术场景和触觉反馈技术,显著提升医生的手术技能和练习频率,同时获得专家的即时指导。英国皇家外科学院已正式认可该平台,纳入继续教育学分体系。未来,VR技术有望进一步普及,让更多人能够在家中学习手术流程,推动外科医生培训方式的革新。

外科医生的第一次主刀手术往往充满挑战。即使经过多年的学习和训练,在实际进行开腹手术或骨科截骨时,仍可能感到准备不足。手术成败很大程度上取决于操作的精确程度。

Fundamental VR公司致力于通过虚拟现实(VR)技术加速外科医生的培训进程。该技术使医生能够随时进入模拟手术室的高压环境进行训练。使用者只需佩戴头戴设备和手柄,即可进入虚拟手术场景,选择特定手术类型后,相应解剖部位的数字化模型便会呈现,供其进行手术操作。

Fundamental VR平台为外科医生创造了一个安全的手术试错学习环境,医生可以观察模拟人体对各类手术操作的真实反应,而无需担心对真实患者造成伤害。该平台通过实时数据仪表盘提供精确的操作反馈,并能够根据使用者的实际水平智能调整辅助程度,有效解决了传统外科培训中专家指导受时空限制的难题——所有操作过程均可完整记录供专家后期评估,同时也为罕见病例的练习提供了随时可用的模拟机会。值得注意的是,英国皇家外科学院已正式将该VR培训系统纳入继续教育学分体系,这意味着医师可以通过此平台获取部分所需的50个年度继续教育学分以维持执业资格。

VR技术将让外科医生学习更富效率、更能频繁练习,并获得来自专家的实用意见

VR技术正在革新外科医生的培训方式,通过高度仿真的虚拟现实系统显著提升学习效率和增加练习次数(shù),同(tóng)时(shí)实现专家指导的即时获取。这一被业界称为“全感官VR手术模拟平台”的系统,其核心价值在于精确还原了各类手术场景,从精细的微创手术到传统的开放手术,其数字模型库持续扩展更新。平台采用先进的触觉反馈技术,经过长达一年的研发周期,成功模拟了手术过程中组织纹理、器官重量变化等关键触觉体验。平台创始人强调,正是(shì)这(zhè)种(zhǒng)触(chù)觉(jué)模(mó)拟(nǐ)技(jì)术(shù)将(jiāng)系(xì)统(tǒng)从(cóng)单(dān)纯(chún)的(de)视(shì)觉(jué)模(mó)拟(nǐ)提(tí)升(shēng)为(wèi)真(zhēn)正(zhèng)具(jù)有(yǒu)教(jiào)学(xué)价(jià)值(zhí)的(de)专(zhuān)业(yè)工(gōng)具(jù),使(shǐ)其(qí)区(qū)别(bié)于(yú)普(pǔ)通(tōng)的(de)VR游(yóu)戏(xì)。

在(zài)手(shǒu)术(shù)模(mó)拟(nǐ)的(de)真实性方面,该系统特别注重还原那些视觉盲区的触觉反馈。例如在骨科手术中,能精确模拟骨锯、骨钻等器械与骨骼的交互感觉;在组织分离操作时,力反馈装置会真实再现器械夹持组织时的阻力变化。这种高度仿真的设计旨在最大限度接近真实手术体验,克服了传统医学人体模型只能单次使用、无法模拟血流动力学等缺陷。系统甚至还原了动脉破裂时的血液喷溅场景,虽然视觉效果冲击强烈,但这对训练医生处理紧急情况至关重要。

开发团队整合了多方面专业资源来打造这一系统,包括真实手术影像资料、器械力学参数、组织工程学数据等,同时结合手术室环境音效营造沉浸式体验。通过精确模拟器官重量、组织质感和术中声响,该系统为外科医生(shēng)提(tí)供(gōng)了(le)前(qián)所(suǒ)未(wèi)有(yǒu)的(de)高(gāo)仿(fǎng)真(zhēn)训(xun)练(liàn)环(huán)境(jìng),使(shǐ)医(yī)生(shēng)能(néng)够(gòu)在(zài)零(líng)风(fēng)险(xiǎn)的(de)情(qíng)况(kuàng)下(xià)积(jī)累(lèi)宝(bǎo)贵(guì)的(de)手(shǒu)术(shù)经(jīng)验(yàn)。英国皇家外科学院已正式认可该平台的教学价值,将其纳入医师继续教育学分体系,这进一步验证了其在专业医学教育领域的重要地位。

“多人手术”设定可让外科医生像在现实中一样协作

该团队由制造专家和经验丰富的专科医师组成。触觉工程师等会与这些专业人员密切合作,打造高度精确且符合现实的手术模拟体验。

来自全球各地的医学专家积极参与其中,为设计师和工程师提供专业建议和反馈。开发团队将手术过程分解为多个步骤,力求每个环节都尽可能贴近真实操作。外科专家不仅指导开发过程、测试设备性能,还负责指出需要提升准确度的具体环节。

触觉工程师根据反馈意见进行修改,调整用于生成触觉反馈的数字网格,并将其与对应的3D模型精准对接。医学专家同时确保每个训练模块都能达成既定的学习目标。

头戴式显示器的空间定位功能允许使用者自由选择观察位置,通过头部移动获得最佳视野,这有助于从不同角度查看手术切口。在传统培训中,实习医生往往只能站在主刀(dāo)医(yī)生(shēng)身(shēn)后(hòu),从(cóng)有(yǒu)限(xiàn)的(de)角(jiǎo)度(dù)观(guān)摩(mó)手(shǒu)术(shù)。

手(shǒu)术(shù)影(yǐng)像(xiàng)可(kě)能(néng)很(hěn)快(kuài)就(jiù)会(huì)在(zài)市(shì)面(miàn)上(shàng)的(de)VR头(tóu)戴(dài)式(shì)显(xiǎn)示(shì)器(qì)上(shàng)出(chū)现(xiàn),任(rèn)何(hé)人(rén)都(dōu)可(kě)以在家看到手术步骤

未来,手术教学影像很可能通过商用VR头显普及,让更多人能够在家中学习手术流程。虽然创建通用虚拟人体模型很有价值,但若能针对具体患者生成个性化手术模拟则更具临床意义。通过下载特定患者的术前数据,医生可以在实际手术前进行多次演练。

系统部署完成后,多名外科医生可以预先练习当天计划的所有手术。对于复杂或罕见的病例,其他医生可以在术后下载手术数据,评估自己是否具备处理类似病例的能力。

目前已有厂商研发专用触觉手套,旨在让医生能够用手指直接感知虚拟患者的体内状况。现有技术在模拟膝关节手术等操作时仍存在局限:现实中医生需要用另一只手固定患者膝盖,而未来的触觉手套将支持这种交互效果,使VR模拟更加真实可信。

虽然VR应用种类繁多,但医学领域因其保守特性而具有特殊要求,需要充分的实证支持。严格的验证和认证对该平台至关重要。其核心目标是让所有外科医生都能便捷地使用VR技术,同时帮助资深医师掌握新的治疗方法。

文中图片均来源于《How it works》杂志

本文为·星空计划扶持作品

作者:《how it works》科普团队

审核:孙轶飞 河北医科大学医学教育史研究室主任(rèn) 中(zhōng)华(huá)医(yī)学(xué)会(huì)医(yī)史(shǐ)分(fēn)会(huì)委(wěi)员(yuán)

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