虛擬現實技術在肝膽外科臨床教學中的應用

于云寶 劉桂生

摘 要：近年來，虛擬現實技術、3D打印技術等在肝膽等外科臨床手術得研究生教學中應用越來越多，利用3D打印模型通過觀察，幫助學生認識學習。利用3D打印技術打印出來的模型極為逼真，能夠將肝臟內部構造以及各個血管、腫瘤的位置和大小以及各個管道之間的關系清晰地展示出來。在肝膽外科學習的學生通過這一技術，能夠實現手術之前的虛擬教學，也能幫助他們在盡可能短的時間內認識到復雜的肝臟內部的大致構造，也有助于學生對于手術方案以及診治過程的理解認識，不得不說這種教學方式極為有效。

關鍵詞：3D打印 虛擬現實技術 肝膽外科 臨床教學

引言

所謂虛擬現實技術，也就是通過計算機的使用，使真實的場景能夠以三維模擬的方式展示出來，該技術是三維建模仿真技術、計算機圖形技術、人工智能以及傳感技術等結合于一身的技術，能夠給使用人員提供他們所需要的關于感官的模型，同時還能幫助他們做到與可視化的模型之間的互動。本文所提到的研究以3D打印技術為基礎，將虛擬現實技術較好的應用在現代醫療上。學生在完成對三維建模虛擬模型的認識以及3D打印模型的學習之后，能夠對其將來從事的行業有更清晰的認識，有助于其日后手術方案的制定，不過該技術仍存在些許缺陷，虛擬現實技術建造的模型和實際手術中暴露出來的解剖問題仍有較大差異，很難準確掌握，該技術可以在手術之前將三維圖像和手術中所展示的切面實現良好連接，能讓觀察人員有更直觀的感受和認識。在實際手術過程中，通過應用虛擬現實技術，可以幫助教授在結合自己已有的理論基礎以及實踐經驗上，結合手術中呈現出的圖像，有效整合圖像、文字、視頻等信息，這也有助于生動、有趣、活潑的教學模式的形成，這樣一來，學習人員可以結合虛擬現實技術提供的畫面，最大程度上發揮其主觀能動性，和教授們進行深入探討，從而有效提高學習效率。^[1]

一、3D打印聯合虛擬現實技術的肝膽外科臨床教學模式

1.構建3D模型的過程

將患者CT檢查數據輸入醫學圖像系統之中，建立起三維模型。把模型數據轉換成模板文件，導入軟件之后適用3D打印系統打印成3D模型。^[2]

2.模型打印的教學方法

通過開放式的教學方法的使用，能夠讓學生學習MRI以及CT檢查影像的閱讀方法，經過學生對上述病例研究討論之后，了解疾病發生的位置，從而做出診斷。學生在學習影像資料之后，可以幫助他們全方位的觀察到患者肝臟的構造以及各個管道之間的關系，并且能夠讓學生在腦海中形成立體的模型概念，以加深學生的理解。

3. 3D打印對于治療方案確定的重要性

通過可視化的三維打印模型能夠讓學生清楚地觀察到肝臟各個部位的情況;能夠清楚地測量出腫瘤的大小以及其與管道之間的關系。根據測量的結果，能夠事先選擇適合的手術操作，詳盡的制定出手術方案內容。^[3]

4.手術前的虛擬

三維可視化虛擬手術技術的應用，能夠讓每一個同學在老師的帶領下，借助機器進行手術前的模擬，根據老師的講解，清楚地了解到肝臟部位的手術技巧以及操作方案。

二、虛擬現實技術在肝膽外科臨床教學中的應用優勢

1.可視化的虛擬現實技術對于傳統教學模式的沖擊

在人體中，肝臟這一器官的構造極為復雜，熟悉并且掌握肝臟各個管道以及各個部位的解剖構造以及其工作原理是一件極為困難的事情。不過在三維可視化的3D打印技術的協助之下，學習的過程中可以實現3D打印技術、三維可視化模型的有機互補，提高學生的學習積極性，使學習效率提高。一般而言，這種學習模式一般先學習傳統影像教學資料以及三維的可視化圖像，接著對3D打印技術打印出來的模型進行研究，循序漸進激發學生的學習積極性，使學生能夠以最快速度學習圖像的閱讀技巧，并對圖像做出準確的判斷，通過手術過程的模擬直接了解手術歷程。這樣一來，與傳統教學相比，學生的學習效率能夠最大程度上得到提升，其學習熱情也會最大程度上調動起來。

2.對手術前肝臟解剖以及閱片而言3D模型的所起的作用

肝臟質地結實，每種病灶的深淺程度各不相同，往往很難發現。所以，在進行手術之前，外科醫生往往要進行病人CT檢查資料的反復多次觀察、閱讀，才能完成手術前的準備，從而保證手術成功率的提高。在其中CT檢查的影像資料經過電腦的處理之后，盡管其呈現方式為3D，但是畢竟只是展示在平面之上，這給研究生們直觀的認識影像資料帶來了較大的困難，同時也不利于其閱片的學習和手術的進行。但是經過本文所述的三維可視化3D技術的打印能夠將病變的肝臟實體化，可以清晰地展示出病灶的具體情況，學生也可以任意扭轉模型，從各個角度觀察自己所需要的部分，提高其影像資料和3D模型的研究效率，實現肝臟手術的研究過程中，具體分析患者的病理特征，提高臨床手術診斷以及手術的實施效率。

3.在教學實踐中虛擬現實技術的應用

肝膽外科研究生在學習時可以通過虛擬實驗室進行，通過對模擬的尸體的解剖練習，直到熟練為止。因為虛擬練習并不會受到場地、資源等的限制，因此其成本與實際手術相比極為低廉，同時還能夠高效地完成逼真的手術模擬，其優越性極高。虛擬現實技術能夠幫助醫學生和臨床醫生更直接的實現與目標的交互，這對于教學準確、科學性的提高而言均意義重大。

結語

目前，虛擬現實技術在肝臟的外科研究生的臨床教學中的應用情況良好，教學取得的進步明顯，這一技術的應用也能使教學資源最大程度發揮，對其他學科而言有著很強的借鑒意義。

參考文獻

[1]藺晨，趙峻，楊華，林國樂，陳適，羅林枝，鄭華，張宇成，潘慧，廖泉.規范化外科教學中三維可視化觸屏平臺應用的師資培訓效果分析[J].基礎醫學與臨床.2016（03）

[2]張少杰，高尚，王星，汪劍威，李志軍，侯峰，王志強.數字三維可視化人體解剖軟件在解剖學教學中的應用探討[J].內蒙古醫科大學學報.2014（S2）

[3]孫明，趙文嫣，潘春雨，譚書韜，吳斌.虛擬現實技術在泌尿外科教學培訓中的應用[J].生物醫學工程與臨床.2017（06）

作者簡介

第一作者簡介：于云寶（1984.10—），男，漢，山東省濰坊市，主治醫師，本科，主要從事肝膽胰方向研究。

通信作者簡介

劉桂生（1986.3—），男，漢，山東省泰安市，主治醫師，碩士研究生，主要從事肝膽外科方向研究。