基于虛擬交互的可視化醫療輔助設備的分析與設計

王丹 叢琳琳 楊金鵬 魏誼平

大連交通大學

一、虛擬交互在醫療領域中應用的背景與現狀

虛擬現實，也被稱為視覺模擬，隨著科學技術理念的持續優化，虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）技術逐漸從傳統意義上的單一發展形式，轉變為多領域、多角度的應用，這一技術在醫療輔助設備中的研究開發前景廣闊。目前，我國虛擬現實產業已經初具規模，產業生態初步形成，在硬件、軟件、內容制作與分發、應用與服務等環節逐步完善，但要真正實現一個自然可交互、高度沉浸感且易于普及的虛擬現實醫療系統，仍面臨很多的技術難題。

二、可視化醫療輔助設備的作用

VR設備能夠為醫護人員提供模擬環境，讓其在虛擬化的場景中，親臨其境般得到更多的鍛煉，對于要求實操性能強的新手醫生來講，輔助使用虛擬現實設備可以通過虛擬現實視頻讓自己置身其中，觀察手術操作細節，實現更好的醫療培訓和醫療教育，幫助外科醫生更快、更好地進行學習和模擬演練。

三、相關案例分析

（一）VR技術在醫療培訓中的應用

文獻報道，2016年，廣州市正骨醫院建立了全國首個“虛擬現實醫院”，該醫院將運用VR+3D技術，在醫療教學培訓、遠程醫療、康復治療以及心理治療等多方面提供更好的解決方案。隨著研究的不斷深入，傳統的二維醫學將會被基于虛擬現實技術的三維重建、3D打印、虛擬仿真等方式的三維可視化醫療環境所取代。

（二）VR技術在護理教學中的應用

隨著醫學前端科學技術的發展、各個國家的新型流行疾病趨勢和人口適應結構的醫療改革的推行，護工等行業人力成本持續走高，同時，對于專業人員的培養也是一大難題。洛杉磯兒童醫院嘗試采用VR醫療訓練系統，推出了Oculus Rift，針對兒童和老年人有關方面的急救護理，佩戴頭部的顯示器和Touch控制器，可以模擬真實體驗，從而更快速有效地得到高質量的培訓。醫學生們可以按照自己的時間來靈活安排多次反復訓練，無需像以前的訓練課那樣把所有人都集中在同一個時間和現場，這有效地降低了時間成本。

（三）VR技術在解剖教學中的應用

海軍軍醫大學附屬長征醫院在醫療衛生教學中引用AR技術Virtuali-Tee，使醫學生對心臟解剖學知識有了一個更全面直觀的了解。眾所周知，心臟的結構極其復雜，涉及多個方面，在醫療教學中會極大地減少手術風險。

四、基于虛擬交互的可視化醫療輔助設備的設計

可視化醫療設備的設計作為AR技術在醫療運用中的輔助工具，它不僅僅起到輔助醫護人員的作用，更多的是促進醫療技術的發展。醫療輔助設備設計在增強現實的醫療中通過自身的輔助功能，減少實際手術操作中的失誤。

（一）可穿戴設備設計

通過對虛擬現實和醫療設備的相關調研以及數據分析，還有現有的VR技術在醫療中應用的調研，本次設計以幫助外科手術醫生快速完成手術培訓為中心，利用AR與傳感器技術完成在現實空間中對虛擬現實學習系統的設計。通過智能傳感器的識別與可穿戴設備設計，為學習者提供更加精準的學習體驗。

（二）設計方案

作為醫生視野和手的延伸，產品本身應該為醫生提供更加方便、更加高效的學習輔助工具。所以，產品應該在手術的模擬過程中更加精確，針對人機關系方面，對產品的尺寸、佩戴的感受都應有一定的要求。在色彩搭配上，采用黑色與藍色作為主色調，完善設備的主要功能，通過儀器的傳感器、觸感系統，達到對教學的實時畫面傳送。

圖1

圖2

五、結語

可視化醫療輔助設備作為輔助醫生診療的工具，對整個醫療行業的發展起到了尤為重要的推動作用。在虛擬現實的大環境下，可視化醫療輔助設備設計是具可行性的，是有意義的，它的未來也是光明的。