針頭扎入皮膚也能量化成數據？VR手術模擬系統將成醫生練手神器

導語：在醫療領域 VR 技術又建功了，與觸覺設備搭配使用的 HoloLens 成了菜鳥醫生們的練手神器。

本文作者：大壯旅 編輯：田苗

在普通人看來，VR 技術是創造幻想世界的一把好手，不過它的應用範圍可沒有這麼窄，在教育領域，VR 也可以成為學習利器，特別是幫醫學生練習那些平時很難接觸到的手術。

舉例來說，美國凱斯西儲大學已經宣布，它們將砍掉傳統的解剖實驗室，醫學生們圍著死屍學習的日子未來將一去不復返，取而代之的將是微軟的 HoloLens 混合現實系統。這樣一來，初出茅廬的年輕醫生們就能戴著 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在眼前，而且還是 3D 的哦。

不過，對 VR 來說這只能算初級應用，一家英國公司正試圖在 VR 環境下構築手術室供學生練手。最令人讚歎的是，它們還藉助觸覺反饋功能讓學生感受到手術中人體最真實的反應。

這家公司名為 Fundamental VR，藉助它們的技術，年輕醫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。

這套系統也以微軟 HoloLens 為基礎，不過與其搭配使用的還有 Fundamental VR 專門開發的軟體和連接了觸控筆的標準機械臂。

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。操作員在現實世界移動觸控筆時，虛擬注射器也會做出同步動作，當虛擬針頭扎進虛擬人體後，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。

當然，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 的第一套系統是針對膝關節研發的，其客戶是藥品公司 Pacera，該公司利用這套系統培訓臨床醫生如何使用它們名為 Exparel 的麻醉劑。

與傳統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行注射，麻醉劑大部分都會留在體內，而不像傳統的單點注射，麻醉劑會從注射孔溢出。這樣的改變有時會讓醫生摸不著頭腦，因此 VR 教學系統就應運而生了。

為了構築足夠真實的場景，研發人員從各個角度對膝蓋拍了照片並將其還原成 3D 圖像。值得注意的是，這套系統用到的觸覺硬體在市場上就能買到，同時在 VR 世界中那根觸控筆還可以變成各種各樣的醫療工具。

圖片來自 Fundamental V

外科醫生也參與了系統開發

想打造一套真實重現手術體驗的系統，需要大量人類智慧與最新技術的結合。為了模擬膝蓋更換手術的場景，Fundamental VR 就與整形外科醫生深入討論手術的每一個步驟和細節。

「手術不但是科學，還是藝術，而任何富含藝術性的工作，都會出現多種選項，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，就會面對大量細節上的挑戰以及整個操作過程中的各種變化。」Fundamental VR 聯合創始人 Richard Vincent 說道。

外科醫生在系統研發過程中主要負責將手術中的真實體驗轉化為虛擬體驗，雷鋒網獲知，這裡他們用到了 Fundamental VR 的觸覺開發引擎來彌合虛擬與現實間的鴻溝。

「我們專門打造了一款標定工具：它是軟體的核心，有了它我們才能將醫生們對手術真實感受的描述轉化為精確的數字，畢竟『針頭刺進去就像刺進一個橘子』的描述可不好量化。」Vincent 說道。

整形外科醫生 Stan Dysart 擅長做關節置換手術，他也是為這套系統出謀劃策的外科專家之一，有了這些醫生的協助，Fundamental VR 才能將這套膝部手術模擬系統做的如此真實。

「這裡用到的觸覺設備擁有計分系統，我主要幫他們確定針頭扎入肌肉、脂肪、關節囊、骨頭和軟骨中到底是什麼感覺。」Dysart 醫生說道。

Dysart 醫生表示：「關節囊會對針頭產生一定的阻力，當你扎透它之後，阻力就沒了。隨後我們會對這樣的觸覺反饋進行評分，膝蓋的每一部分我們都沒放過。計算機可以理解這些分數，分數越高，模擬的助力就越大。」

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

據悉，這套系統已經開始在全美多家醫療中心服役。「外科醫生們愛死它了，大家都喜歡它帶來的體驗，在這套系統上練習，醫生們再也不用提心弔膽怕傷著病人了。最重要的是，在手術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和動脈的密集區。」Dysart 醫生說道。「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，通過重複訓練和觸覺反饋醫生還能吸取經驗教訓，直到掌握正確的技術。」

除了膝關節鏡，Fundamental VR 還有 3 個正在開發的 VR 手術模擬系統，其中軟組織和脊椎手術可能今年夏天就會正式面世。

教學神器

眼下，Fundamental VR 正在與教育機構協商，它們想讓自家系統成為醫療教育市場的教學神器，不但菜鳥們可以靠它練手，老醫生們也可以通過這套系統學習一些新技術。不過遺憾的是，雖然 Fundamental VR 已經積極聯繫了倫敦和其他國家的醫療教育機構，但現在它們依然將重心放在美國市場。

除了繼續針對特定客戶定製手術模擬系統，該公司未來還想打造一個手術程序的資料庫。當然，這個資料庫將採用付費使用的模式。同時，在搞定了標準的解剖教學後，Fundamental VR 還有意通過這套系統讓學生見識更多的疑難雜症。

「有了這套系統，所謂的操作規程就可以退休了，這對大多數醫學生都是利好。不過到了神經學的層面，也許這套系統的教學意義就沒那麼重大了，畢竟此類疾病一位醫生一年也遇不到幾個，需要的醫生也相對較少。」Vincent 說道。

此外，觸覺系統並非在所有手術中都能表現完美，對一些醫學界的資深外科醫生來說，這套系統還是太像電腦遊戲了，剛入門的菜鳥玩玩還行，到了更高級別就聊勝於無了。

「醫療手術都是爭分奪秒，當你面對血漿四濺的危急情況，就必須儘快解決。有了模擬器，醫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 技術的提高和設備價格的走低，雷鋒網覺得未來手術前醫生可以利用觸覺系統和 VR 設備提前在虛擬病人身上練手，有了前期的「排練」，在真正手術時就不用手忙腳亂了。

未來的 VR 醫療不但要肩負起培養新手醫生的任務，還要成為頂級醫生的超級模擬器，這樣疑難雜症才能無處遁形。

不過，無論是用到 VR 醫療的哪個屬性，其教學和訓練功能都能讓剛入行的醫生受益匪淺，同時醫生技藝的提升也是對病人的負責。

Via. ZDNet 雷鋒網(公眾號：雷鋒網)編譯

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