|
現(xiàn)代科學技術的發(fā)展越來越體現(xiàn)多門學科的交叉和滲透。虛擬手術（Virtual Surgery-VS）作為正在發(fā)展起來的研究方向，是集醫(yī)學、生物力學、機械學、材料學、計算機圖形學、計算機視覺、數(shù)學分析、機械力學、材料學、機器人等諸多學科為一體的新型交叉研究領域。其目的是：使用計算機技術（主要是計算機圖形學與虛擬現(xiàn)實）來模擬、指導醫(yī)學手術所涉及的各種過程，在時間段上包括了術前、術中、術后，在實現(xiàn)的目的上有手術計劃制定，手術排練演習，手術教學，手術技能訓練，術中引導手術、術后康復等。
虛擬手術這個研究方向目前正在逐步形成之中，與之相關的一些研究方向主要有：醫(yī)學可視化（Medical Visualization），醫(yī)學增強現(xiàn)實（Medical augmented Reality），醫(yī)用機器人，手術模擬（Surgery Simulation），圖象引導手術（Image Guided Surgery），計算機輔助手術（Computer Aided Surgery，Computer Assisted Surgery）等。我們認為使用虛擬手術（Virtual Surgery）這個名詞更加能夠充分體現(xiàn)虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）作為計算機圖形學在醫(yī)學治療過程中的作用，充分體現(xiàn)了人機交互和真實感。國外也有稱此方向為虛擬手術室（Virtual Operating Room）或醫(yī)學虛擬現(xiàn)實（Medical Virtual Reality）。
虛擬手術是利用各種醫(yī)學影像數(shù)據(jù)，利用虛擬現(xiàn)實技術在計算機中建立一個模擬環(huán)境，醫(yī)生借助虛擬環(huán)境中的信息進行手術計劃、訓練，以及實際手術過程中引導手術的新興學科。
虛擬手術的主要用途有：
◆ 手術方案能夠利用圖像數(shù)據(jù)，幫助醫(yī)生合理、定量地制定手術方案，對于選擇最佳手術路徑、減小手術損傷、減少對臨近組織損害、提高腫瘤定位精度、執(zhí)行復雜外科手術和提高手術成功率等具有十分重要的意義。虛擬手術系統(tǒng)可以預演手術的整個過程以便事先發(fā)現(xiàn)手術中問題[1]。虛擬手術系統(tǒng)能夠使得醫(yī)生能夠依靠術前獲得的醫(yī)學影像信息，建立三維模型，在計算機建立的虛擬的環(huán)境中設計手術過程，進刀的部位，角度，提高手術的成功率。
◆ 手術教學訓練80%的手術失誤是人為因素引起的，所以手術訓練極其重要。醫(yī)生可在虛擬手術系統(tǒng)上觀察專家手術過程，也可重復實習。虛擬手術使得手術培訓的時間大為縮短，同時減少了對昂貴的實驗對象的需求。由于虛擬手術系統(tǒng)可為操作者提供一個極具真實感和沉浸感的訓練環(huán)境，力反饋繪制算法能夠制造很好的臨場感，所以訓練過程與真實情況幾乎一致，尤其是能夠獲得在實際手術中的手感。計算機還能夠給出一次手術練習的評價。在虛擬環(huán)境中進行手術，不會發(fā)生嚴重的意外，能夠提高醫(yī)生的協(xié)作能力。
◆ 術中導航與術中監(jiān)護 介入治療是在手術過程中進行熒光透視法、超聲、MR下，在圖象的引導下進行定位。而虛擬手術的手術導航無須在介入環(huán)境下，將計算機處理的三維模型與實際手術進行定位匹配，使得醫(yī)生看到的圖象既有實際圖象，又疊加了圖形，屬于計算機增強現(xiàn)實。如手術使用了第二種成像手段，例如內窺鏡，則將實時觀測的圖象與術前CT或MRI進行匹配定位融合，對齊兩個坐標系并顯示為圖形，引導醫(yī)生進行手術。
黎明視景公司和北京解放軍總醫(yī)院虛擬仿真實驗室合作，開發(fā)了虛擬心臟血管手術模擬系統(tǒng)。通過對心臟、心血管、心房內部、心肺結構等的模擬，實現(xiàn)手術計劃的制定，手術排練演習，手術教學，手術技能訓練，術中引導手術、術后康復等主要功能。
更多相關：
投影機
©版權所有。未經許可，不得轉載。
