计算机辅助外科的现状和前景

现代科学技术的高速发展体现在多门学科的相互交叉和渗透.虚拟手术(virtual surgery,VS)是指利用各种医学影像数据,运用虚拟现实技术在计算机中建立一个模拟环境,医生借助虚拟环境中的信息进行手术计划、训练,以及在实际手术过程中引导手术的新兴技术,是计算机辅助外科(computer-assisted surgery,CAS)的一种形式,是集医学、生物力学、机械学、材料学、计算机图形学、计算机视觉、数学分析、机械力学、材料学、机器人等诸多学科为一体的新型交叉研究领域[1].

虚拟人研究现状及展望

"虚拟人"是通过虚拟现实技术模拟真实的人体结构而合成的三维人体模型.这种模型不仅具有人体的形态结构,而且具备生理机能[1].研制"虚拟人"需要经历"可视虚拟人"、"虚拟物理人"、"虚拟生理人"和"虚拟智能人"4个发展阶段.目前的研究成就多为第一阶段.现就"可视虚拟人"的研究发展状况概述如下.

应用虚拟现实技术培训降低职业暴露的发生

目的 应用虚拟现实技术模拟职业防护的各种场景进行培训,降低医务人员职业暴露的发生.方法 采用虚拟现实技术在医院感染管理中开展教学培训,通过模拟职业暴露控制方面的不同场景,进行直观培训.结果 培训后全院职业暴露发生率明显低于培训前,从0.07％减少为0.03％,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 虚拟现实技术培训能够提高受训者的职业防护技巧,纠正不良的职业习惯,降低职业暴露的发生.

虚拟现实技术在卒中康复中的研究进展

虚拟现实技术在脑损伤后运动障碍康复中的应用

虚拟现实(virtual reality,VR)技术[1]是指利用综合技术形成逼真的三维视、听、触一体化的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟世界中的物体进行交互、相互影响,从而产生身临其境般的感受和体验.这一概念早由美国VPL公司创建人拉尼尔在1989年提出[2].VR具有交互性、沉浸性及想象性[3-4]的特点.VR技术从本质上讲是一种先进的计算机用户接口,它通过多种传感设备提供给用户诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的感觉,使用户沉浸在计算机生成的三维VR环境中[5].

虚拟现实技术辅助射频热凝治疗三叉神经痛

目的 探讨虚拟现实(VR)技术卵圆孔重建在三叉神经痛射频热凝治疗中的应用及手术技巧.方法 对26例第Ⅱ、Ⅲ支疼痛的三叉神经痛病人,于射频热凝治疗术中应用虚拟现实重建,根据针尖靶点与卵圆孔的关系,调整穿刺针的方向和深度,进行温控热凝射频治疗.结果 VR技术可清楚显示射频针与卵圆孔的三维成像关系,经1～2次调整后针尖位于卵圆孔.本组26例病人疼痛全部消失,优良率100%,优于常规治疗方法的78.8%,无严重并发症.随访2-14个月未见复发.结论 VR技术提供了穿刺过程的实时三维成像,为顽固性三叉神经痛的射频热凝治疗射频针与卵圆孔的关系提供了可靠的解剖学依据,提高了卵圆孔穿刺的成功率和精确性,并增加了操作的安全性.

Dextroscope虚拟现实技术在颅底肿瘤手术中的应用

目的 探索Dextroscope在颅底肿瘤个体化手术人路设计及术中对脑血管保护作用.方法 64例颅底肿瘤患者随机分成实验组和对照组,每组分别为32例.实验组术前使用Dextrescope系统设计手术,对照组不使用该系统.记录手术切除肿瘤程度,比较两组手术后脑血管损伤并发症,以及术后KPs评分.结果 手术全切率:实验组83%,对照组77%;血管损伤并发症:实验组3例,对照组为7例(P<0.05);KPS评分:实验组91.75±8.1,对照组85.6±9.4(P<0.05).结论 利用Dextroscope进行颅底肿瘤术前计划,有助于个体化手术入路设计,有利于减少手术中脑血管的损伤,改善手术后KPS.

Dextroscope虚拟现实系统对经上颌窦至侧颅底入路的定量解剖学研究

目的 采用Dextroscope虚拟现实系统,对经上颌窦至侧颅底的相关解剖关系进行定量测量,为经上颌窦入路至侧颅底的手术提供定量解剖数据.方法 研究对象分为尸头组和虚拟现实(VR)组.尸头组为15例(30侧)经10％甲醛充分固定的国人成人头颅湿标本.VR组将标本行CT平扫,行三维重建、融合,数据输入Dextroscope系统生成的虚拟影像.尸头组在显微镜下行上颌窦至侧颅底的解剖,VR组模拟经上颌窦至侧颅底的相关解剖,测量相关标志点的距离.定义上颌窦前壁、内侧壁与下壁的交点为A点,上颌窦后壁、内侧壁与下壁的交点为B点,A点与圆孔外口的连线穿行上颌窦后壁的交点为C点,A点与翼突外侧板前缘根部连线穿行上颌窦后壁的交点为D点.分别在尸头组和VR组测量A-B的距离并验证VR组测量的可靠性；然后在VR组上测量A-C、A-D、AB与AC的成角以及D-上颌窦内壁的垂直距离等定量数据.结果 测量A-B的距离,尸头组为(25.53±6.55)mm,VR组为(25.97±7.23)mm,两者差异无统计学意义；测量A-C距离为(32.81±9.06)mm,A-D距离为(33.43 ±9.16)mm,AB与AC成角为41.20°±8.76°,D-上颌窦内壁垂直距离为(5.65±2.33)mm,以及其他相关数据.结论 VR测量值与尸头解剖测量值吻合好,结果可靠；运用虚拟现实技术可以测量尸头解剖难以观测的解剖关系,为经上颌窦至侧颅底的入路提供定量的解剖数据,具有临床应用价值.

虚拟现实技术在皮肤科临床教学中的应用

虚拟现实(virtual reality,VR)技术具有沉浸感、交互性、想象等特性,目前主要应用在临床干涉、临床诊断、医疗培训、健康保健等医学领域.近年来,皮肤科教学的相关内容方面已经取得了一定的进展.随着住院医师规范化培训的政策实施,在学习时间受限的情况下仍然可以保证长期有效的临床教学结果,需要制定有效的标准化教学方法和资源,改良皮肤科教学方法至关重要.VR可以帮助突破传统皮肤科教学中的限制,为学生提供全方位的模拟教学场景,更高效的达到教学目的.

微创外科的认识与实践

近20年来,伴随着医学模式向生物-心理-社会医学模式的变革,在计算机网络技术、虚拟现实技术、新材料技术和生命科学突飞猛进并不断应用于医学的背景下,外科学也经历了从"刀剪切割"方式以根治疾病为目的的传统外科向注重微创化、功能化、智能化和个性化的现代外科学转变.

虚拟现实技术在头颈部复杂肿瘤外科治疗价值中的初步探索

目的 运用虚拟现实技术对头颈部复杂肿瘤患者进行术前评估,初步探讨虚拟现实技术在其外科治疗中的价值.方法 采集2016年12月至2017年5月8例头颈部复杂肿瘤患者的影像数据,输入虚拟现实系统,构建肿瘤及邻近头颈部结构的三维解剖模型,创建虚拟手术场景.通过了解肿瘤与周围重要结构的关系,模拟手术进程.所有患者均进行手术治疗,并选取其中2例典型病例进行报道.结果 在虚拟现实技术的帮助下,外科医生对患者肿瘤情况及手术安全性能够进行充分地评估.结论 虚拟现实技术为外科医生提供了虚拟手术场景中感官的体验,实现了人机的交互、立体的评估,保障了手术过程的安全.对传统的头颈肿瘤外科的手术指导产生了巨大的影响,其潜在的应用价值还需进一步探索.

虚拟战场仿真训练对海训学员血清免疫抑制酸性蛋白和新喋呤的影响

目的 观察虚拟现代战争环境对参加海训学员血清免疫抑制酸性蛋白(IAP)和新喋呤(Npt)水平的影响,探讨开展虚拟战场环境训练的可行性.方法 使用高科技的音像设备如PDF3'投影仪、环形屏幕、高保真音响、动感座椅、三维动画影像等,建成虚拟现代战场环境的学员训练教室.选择参加海训学员82名,分为实验组40名、对照组42名.两组学员年龄,军龄、身高、体重差异均无统计学意义(P＞0.05).实验组参加海训前先进行虚拟现代战场环境的体验训练,对照组学员则在海训前观看当代战争简介的DVD和VCD,观看时间和次数同实验组.两组学员均参加为期10d的海训.分别采用单向免疫扩散法和酶联免疫吸附法(ELISA)对两组学员海训前后的血清IAP和Npt水平进行检测及对比.结果 初步实现了虚拟现代战场环境的目的 ,给参训人员以身临战场的听觉、视觉、触觉的刺激与训练.海训前两组学员血清IAP和Npt水平差异无统计学意义.海训后实验组学员血清IAP和Npt分别为390.9±39.2rag/L、14.1±4.2nmol/L,较海训前(分别为382.0±45.3mg/L、13.8±3.1nmol/L)均无明显变化(P＞0.05);而对照组学员血清IAP和Npt分别为422.9±43.3mg/L、16.6±4.3nmol/L,较海训前(分别为385.1±52.0mg/L、13.9±5.4nmol/L)均明显增高(P＜0.05).海训后实验组学员血清IAP和Npt水平均低于对照组(P＜0.05).结论 虚拟现代战争环境训练可提高军校学员在军事应激条件下的适应能力和机体免疫功能.

核化生医学救援实战化训练探讨

实战化训练是提高医学救援能力的根本途径。该文分析了当前面临的核化生安全形势，以及核化生医学救援实战化训练中存在的主要问题，从提高思想认识、完善训练内容、健全实战化训练条件、确立科学安全观等方面对如何提升实战化训练水平进行了探讨。

虚拟现实技术用于投弹训练及减少训练伤的研究

虚拟现实(VR)技术是20世纪末兴起的一项综合性信息技术,可用于创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,已在军事训练、航天、医学、教育等领域得到广泛应用.投弹训练是军事训练的必修科目,训练质量一直受到关注,而训练不当则易发生多种训练伤.本文报告了采用VR技术开发投弹训练系统,使参训士兵能够在虚拟的实战环境中进行训练,并可指导士兵改进投弹动作,提高投弹训练的针对性、准确性和效率,减少训练伤的发生.除投弹训练外,VR技术在其他军事训练中也有较好的应用前景.

健身车研究现状

本文归纳了健身车的种类及功能,总结了健身车造型、材料等方面的发展概况,介绍了健身车设计和使用中存在的人机工程学、数字化设计手段、虚拟现实技术和人机交互关键技术.

积极和消极虚拟环境对大学生情绪的影响

目的:探讨积极和消极虚拟环境对大学生情绪状态的影响.方法:使用虚拟现实技术模拟不同性质的虚拟环境,采用2(积极虚拟环境、消极虚拟环境)×2(前测、后测)被试内设计,选取30名大学生参加实验,均为男性,年龄22～25岁.待被试情绪稳定后,首先使用心境量表(POMS)、状态特质焦虑量表(STAI)、简明情绪量表(PAD)和NeXus-10无线生理监测反馈仪评估被试观看不同虚拟环境前的心理和生理状态,作为心理和生理基线值,然后被试开始观看虚拟环境.每名被试观看两次不同的虚拟环境,时间间隔24小时,其中一半先看积极虚拟环境再看消极虚拟环境,另一半则相反.期间仍使用NeXus-10记录被试的生理变化,观看虚拟环境结束即刻再次评估被试的心理状态,作为实验期生理和心理指标.结果:(1)观看积极虚拟环境后消极情绪维度如紧张、愤怒、疲劳、抑郁、状态焦虑水平等显著降低(P＜0.05),积极情绪维度如精力和愉悦度等显著升高(P＜0.05);观看消极虚拟环境后消极情绪如紧张、愤怒、抑郁、慌乱和状态焦虑水平等显著升高(P＜0.05),积极情绪如精力和愉悦度等显著降低(P＜0.05).(2)观看积极虚拟环境后期皮电显著降低(P＜0.05),高频HRV显著升高;观看消极虚拟环境后期皮电、呼吸频率和LF/HF显著升高(P＜0.05),高频HRV显著降低(P＜0.05).结论:不同性质虚拟环境诱发大学生不同情绪状态的变化,消极虚拟环境中大学生情绪维度变化大,生理激活水平高,虚拟环境可以作为情绪诱发的一种有效方法.

虚拟中药材构建技术的研究

随着信息技术的迅速发展,远程教育成为中药教学的重要发展方向之一,本文针对中药远程教学中虚拟中药材的构建问题,利用虚拟现实技术中构建三维模型的方法 得到中药材的几何造型,并结合图像处理技术,获取药材表面纹理图像,将纹理图像映射于几何造型,从而实现虚拟中药材的构建,为中药远程教学中虚拟中药材的构建提供了一种新的思路.

解剖结构-生理功能-临床症状研究的相关性

近20年来,计算机网络技术、虚拟现实技术、新材料技术和生命科学等领域的突飞猛进,极大地提高了人类对疾病的整体认识水平和诊疗水平.伴随着医学模式向生物-心理-社会医学模式的变革,外科学也经历了从以"刀剪切割"为主要特征的传统外科,向以"微创化、功能化、智能化和个体化"为主要特征的现代外科学转变.以内(腔)镜相关外科技术为代表的微创外科技术逐渐成为外科学的重要分支,其基本理念又与其他分支相融合,成为外科学发展历程中,继麻醉技术、抗生素应用、临床营养治疗和器官移植等之后的又一突破.

虚拟现实技术在口腔种植学领域的应用

口腔种植技术和虚拟现实技术都是二十世纪为热门的新技术领域,将二者结合起来,是目前在医学领域和信息技术领域炙手可热的研究方向.虚拟现实技术在口腔种植学领域的应用主要包括:口腔种植学教学、远程医疗诊断治疗、手术过程应用等方面.

外科换药的心理护理干预研究进展

伤口换药对伤口愈合有着重要作用，剧烈的换药疼痛加大患者痛苦，降低患者依从性。通过查阅文献，可见医护人员已经普遍加强对外科换药患者实施心理护理，采取以下措施进行心理护理：加强护患沟通、健康宣教、放松练习、转移患者注意力，特别是采取虚拟现实技术使患者专注于虚拟现实，这些措施有利于缓解不良情绪、减轻换药疼痛，提高患者满意度。