医学虚拟现实与临床医疗.pptVIP

标本的数字资料完整，提供完整的资源 直观的为学生创建人体器官的空间结构 可重复对标本进行解剖操作，节省大量的资源 教学时间和场所可灵活设置，实现自主开放性教学 整合了大体、断层、局部、系统解剖学课程，将独立的课程有机的集合起来 虚拟人体解剖的优势 * 当前第59页\共有78页\编于星期六\22点 培训外科大夫 以往培训一位合格的外科医生，要在上级医生带领下，长期在病人身上积累手术经验。这种“练手艺”的过程，代价高、风险在、不具备重复性。 虚拟现实技术在西医领域的应用 * 当前第60页\共有78页\编于星期六\22点 运用虚拟现实技术可以使医务工作者沉浸于虚拟的场景内，体验并学习如何应付各种临床手术的实际情况，通过视、听、触觉感知等多种感官了解和学习各种手术实际操作，对于年轻医生可以经过在计算机上进行多次的手术仿真训练，再上真正的 手术台，可极大的节约培训医务人员的费用和时间，依据专家的经验创建出的手术专家系统还可以在训练中进行必要的提示和指导。 虚拟手术仿真训练系统具有低代价、零风险、多重复性、自动指导的优点。 虚拟患者可随时“原地满血”复活。 虚拟现实技术在西医领域的应用 * 当前第61页\共有78页\编于星期六\22点 在虚拟手术中，医生戴着数据手套，拿着虚拟手术刀，数据手套上配备位置跟踪定位装置，这样虚拟现实系统便可以精确的跟踪医生的运动和位置，模拟产生医生和虚拟病人之间的手术操作交互。 一些类似手术仪器、而且可以提供力反馈的设备正在研制当中，他们可以提供手术刀或其他器械通过虚拟肌肉时的真实阻力。 虚拟手术 虚拟现实技术在西医领域的应用 例 * 当前第62页\共有78页\编于星期六\22点 德国卡尔斯鲁厄大学的虚拟腹腔镜手术 * 当前第63页\共有78页\编于星期六\22点 腰椎穿刺虚拟训练系统 * 当前第64页\共有78页\编于星期六\22点 虚拟医学手术仿真训练是一种技术难度较大的应用。与其它虚拟现实应用相比，它的特点是： 1、 虚拟场景复杂，需要产生多层次、多种形态、相联关系复杂的三维虚拟人体组织； 2、 人机交互性强，要求定位和反馈精确度高。 虚拟手术 虚拟现实技术在西医领域的应用 * 当前第65页\共有78页\编于星期六\22点 技术难点： 1、仿真的逼真性较低，主要原因是不同虚拟人体组织（尤其是软组织）的精确解剖结构和几何模型细节层次的建立以及三维实时显示算法仍有待进一步的改进和优化； 2、虚拟组织的各种行为模型（即真实动态物理模型，如在受到外力时的组织实时形变等）的建立还不够完善和真实； 虚拟手术 虚拟现实技术在西医领域的应用 * 当前第66页\共有78页\编于星期六\22点 3、多通道感觉的缺乏，目前研究大多集中于视觉效果的虚拟，对其他感觉通道如听觉、触觉等力反馈的表现较为缺乏，而在医学手术中力的反馈是非常重要的； 4、多种不同来源的三维医学影像数据的融合和复杂模型的LOD模型优化等技术尚有待发展；由于人体数据的复杂程度高、量大，采用现有数据组合生成最终虚拟手术使用的人体模型数据集的建模方法还有待研究； 5、由于西方人种与黄色人种在生理结构上有一定的差异，国外人体模型和研究产品并不能完全适应我国的需要。 虚拟手术 虚拟现实技术在西医领域的应用 * 当前第67页\共有78页\编于星期六\22点 虚拟医学手术仿真训练的技术实现主要分为以下三个部分： 1、医学图像的三维重建 2、虚拟人体组织器官的物理建模 3、虚拟手术器械与虚拟人体的碰撞检测和力反馈 虚拟手术 虚拟现实技术在西医领域的应用 * 当前第68页\共有78页\编于星期六\22点 四、医学虚拟现实 计算机和电子技术创造的新世界 看似真实的模拟世界 * 当前第27页\共有78页\编于星期六\22点 虚拟现实（Virtual Reality，VR）：一种基于可计算信息的沉浸式交互环境。 采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互、相互影响，从而产生等同亲临真实环境的感受和体验。 虚拟现实 * 当前第28页\共有78页\编于星期六\22点 虚拟现实_范畴 虚拟现实是高度发展的计算机技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映。 图形学 图像处理 模式识别 网络技术 并行处理 人工智能 …… 数学 物理 通信 气象 地理 美学 心理学 社会学 …… * 当前第29页\共有78页\编于星期六\22点 虚拟现实_关键技术 实物虚化：现实世界空间向多维信息化空间的一种映射，主要包括基本模型构建、空间跟踪、声音定位、视觉跟踪和视点感应等 。 虚物实化：确保用户从虚拟环境中获取同真实环境中一样或相似的视觉、听觉、力觉和触觉等感官认知。 高性能计算处