醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)與臨床醫(yī)療

1、一、一、概述概述二、二、生物醫(yī)學(xué)工程研究的主要內(nèi)容生物醫(yī)學(xué)工程研究的主要內(nèi)容三、三、醫(yī)院中的生物醫(yī)學(xué)工程醫(yī)院中的生物醫(yī)學(xué)工程臨床工程臨床工程四、四、醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)2一、概述一、概述定義定義內(nèi)涵內(nèi)涵特點(diǎn)特點(diǎn)3什么叫生物醫(yī)學(xué)工程什么叫生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程（工程（Biomedical Engineering, BME）是運(yùn)用自然科學(xué)和工程技術(shù)的原理和方）是運(yùn)用自然科學(xué)和工程技術(shù)的原理和方法，研究人的生理、病理過程，揭示人體的生命法，研究人的生理、病理過程，揭示人體的生命現(xiàn)象，并從工程角度解決防病治病問題的一門現(xiàn)象，并從工程角度解決防病治病問題的一門綜綜合性學(xué)科。合性學(xué)科。一、概

2、述一、概述4美國國立衛(wèi)生研究院有關(guān)名詞命名專家美國國立衛(wèi)生研究院有關(guān)名詞命名專家組的組的定義定義： 生物醫(yī)學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是結(jié)合物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)是結(jié)合物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)原理，從事生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、行為學(xué)或衛(wèi)生學(xué)的工程學(xué)原理，從事生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、行為學(xué)或衛(wèi)生學(xué)的研究：研究： 提出基本概念，產(chǎn)生從分子水平到器官水平的知識(shí)；提出基本概念，產(chǎn)生從分子水平到器官水平的知識(shí)； 開發(fā)創(chuàng)新的生物學(xué)制品、材料、加工方法、植入物、器械開發(fā)創(chuàng)新的生物學(xué)制品、材料、加工方法、植入物、器械和信息學(xué)方法；和信息學(xué)方法； 用于疾病預(yù)防、診斷和治療，病人康復(fù)，改善衛(wèi)生狀況等用于疾病預(yù)防、診

3、斷和治療，病人康復(fù)，改善衛(wèi)生狀況等目的目的。一、概述一、概述5早期的生物醫(yī)學(xué)工程也稱為早期的生物醫(yī)學(xué)工程也稱為醫(yī)學(xué)工程學(xué)醫(yī)學(xué)工程學(xué)(Medical (Medical Engineering)Engineering)：綜合運(yùn)用數(shù)理科學(xué)原理和現(xiàn)代工程技術(shù)：綜合運(yùn)用數(shù)理科學(xué)原理和現(xiàn)代工程技術(shù)研究和解決研究和解決基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和和臨床醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)學(xué)中問題的分支學(xué)科。中問題的分支學(xué)科。 臨床工程學(xué)臨床工程學(xué)（或臨床醫(yī)學(xué)工程學(xué)）（或臨床醫(yī)學(xué)工程學(xué)）(Clinical (Clinical Engineering)Engineering)：綜合運(yùn)用數(shù)理科學(xué)原理和現(xiàn)代工程技術(shù)：綜合運(yùn)用數(shù)理科學(xué)原理和現(xiàn)代工程技術(shù)

4、的理論和方法研究、解決的理論和方法研究、解決臨床醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)學(xué)實(shí)際問題的分支學(xué)實(shí)際問題的分支學(xué)科科。一、概述一、概述6生物醫(yī)學(xué)工程是工程學(xué)與生物醫(yī)學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物生物醫(yī)學(xué)工程是工程學(xué)與生物醫(yī)學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物理念上是綜合與分析的結(jié)合理念上是綜合與分析的結(jié)合結(jié)果上是工程技術(shù)或產(chǎn)品為生物醫(yī)學(xué)服務(wù)結(jié)果上是工程技術(shù)或產(chǎn)品為生物醫(yī)學(xué)服務(wù)一、概述一、概述7工程學(xué)（綜合）生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的內(nèi)涵生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的內(nèi)涵工程學(xué)（綜合）信息反饋市場(chǎng)產(chǎn)品生物醫(yī)學(xué)（分析）醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)裝置開發(fā)理論想法8生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的特點(diǎn)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的特點(diǎn)生物生物醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)工程學(xué)工程學(xué)工程學(xué)工程學(xué)電子學(xué)電子學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)力學(xué)力學(xué)材料科學(xué)材料

5、科學(xué)機(jī)械制造學(xué)機(jī)械制造學(xué) - -生物醫(yī)學(xué)生物醫(yī)學(xué)生物學(xué)生物學(xué)神經(jīng)科學(xué)神經(jīng)科學(xué)內(nèi)科學(xué)內(nèi)科學(xué)外科學(xué)外科學(xué)矯形科學(xué)矯形科學(xué) - -綜合綜合分析分析9二、生物醫(yī)學(xué)工程二、生物醫(yī)學(xué)工程 主要研究內(nèi)容主要研究內(nèi)容10醫(yī)學(xué)道德與倫理醫(yī)學(xué)道德與倫理解剖與生理解剖與生理生物力學(xué)生物力學(xué)康復(fù)工程與輔助技術(shù)康復(fù)工程與輔助技術(shù)生物材料學(xué)生物材料學(xué) 組織工程學(xué)組織工程學(xué) 生物醫(yī)學(xué)儀器生物醫(yī)學(xué)儀器生物醫(yī)學(xué)傳感器生物醫(yī)學(xué)傳感器生物信號(hào)處理生物信號(hào)處理生物電生物電現(xiàn)象現(xiàn)象 生物醫(yī)學(xué)工程主要研究內(nèi)容生物醫(yī)學(xué)工程主要研究內(nèi)容生物系統(tǒng)建模與仿真生物系統(tǒng)建模與仿真基因組學(xué)和生物信息學(xué)基因組學(xué)和生物信息學(xué)計(jì)算生物學(xué)與復(fù)雜性理論計(jì)算生物

6、學(xué)與復(fù)雜性理論放射成像放射成像醫(yī)學(xué)成像醫(yī)學(xué)成像光學(xué)和激光在生物醫(yī)學(xué)中光學(xué)和激光在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用的應(yīng)用數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備和技術(shù)數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備和技術(shù)微型診療系統(tǒng)微型診療系統(tǒng) 11生物材料的應(yīng)用生物材料的應(yīng)用12模型及仿真的實(shí)例模型及仿真的實(shí)例心臟模型的計(jì)算機(jī)仿真心臟模型的計(jì)算機(jī)仿真膝關(guān)節(jié)模型的計(jì)算機(jī)仿真膝關(guān)節(jié)模型的計(jì)算機(jī)仿真13電學(xué)模型電學(xué)模型計(jì)算機(jī)模型計(jì)算機(jī)模型教學(xué)模型教學(xué)模型力學(xué)模型力學(xué)模型心臟心臟14微型診療系統(tǒng)微型診療系統(tǒng)消化道檢測(cè)膠囊消化道檢測(cè)膠囊 電路板傳感器陣列旋轉(zhuǎn)內(nèi)部小丸而露出傳感器7mm7mm電池儲(chǔ)藥倉旋轉(zhuǎn)內(nèi)部小丸而釋放藥物診斷治療美國SmartPill Diagnositics,

7、 Inc.研制的SmartpillTM 智能藥丸，用于監(jiān)測(cè)胃腸道壓力和腸道運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。美國美國Medtronic公司的公司的BravoTM 藥丸可吸附在食藥丸可吸附在食道上實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)道上實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PH值，已進(jìn)值，已進(jìn)入臨床。入臨床。15消化道微型手術(shù)機(jī)器人消化道微型手術(shù)機(jī)器人 微型針攝像頭溫度/PH/化學(xué)傳感器微型泵連接機(jī)構(gòu)生物材料射頻模塊微型電池信號(hào)處理芯片系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)無線能量耦合單元微吮吸單元硬度傳感器韓國膠囊式內(nèi)窺鏡機(jī)器人（韓國膠囊式內(nèi)窺鏡機(jī)器人（Endoscopic microcapsule），），在多關(guān)節(jié)式藥丸系統(tǒng)中，集成了微型攝像頭、微型泵、在多關(guān)節(jié)式藥丸系統(tǒng)中，集成了微型攝像頭、微型泵

8、、組織活檢鉗、組織活檢鉗、PH值傳感器等微型設(shè)備，系統(tǒng)具有主值傳感器等微型設(shè)備，系統(tǒng)具有主動(dòng)運(yùn)動(dòng)與姿態(tài)控制功能，可以完成局部藥物釋放、圖動(dòng)運(yùn)動(dòng)與姿態(tài)控制功能，可以完成局部藥物釋放、圖像采集、像采集、PH值測(cè)定、組織活檢、治療等多種功能。值測(cè)定、組織活檢、治療等多種功能。16三、醫(yī)院中的生物醫(yī)學(xué)工程三、醫(yī)院中的生物醫(yī)學(xué)工程 臨床工程臨床工程17臨床臨床工程的定義與內(nèi)涵工程的定義與內(nèi)涵醫(yī)療儀器設(shè)備工程醫(yī)療儀器設(shè)備工程醫(yī)院信息工程醫(yī)院信息工程醫(yī)療影像信息工程醫(yī)療影像信息工程遠(yuǎn)程醫(yī)療工程遠(yuǎn)程醫(yī)療工程臨床臨床診斷醫(yī)療工程診斷醫(yī)療工程臨床工程的學(xué)科建設(shè)臨床工程的學(xué)科建設(shè)臨床工程臨床工程18臨床工程學(xué)臨床工

9、程學(xué)臨床工程臨床工程醫(yī)療儀器醫(yī)療儀器設(shè)備工程設(shè)備工程醫(yī)院醫(yī)院信息工程信息工程醫(yī)療醫(yī)療影像工程影像工程遠(yuǎn)程醫(yī)療遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷醫(yī)療診斷醫(yī)療工程工程臨床工程學(xué)臨床工程學(xué) (Clinical Engineering)(Clinical Engineering)： 綜合運(yùn)用數(shù)理科學(xué)原理和現(xiàn)代工程技術(shù)的綜合運(yùn)用數(shù)理科學(xué)原理和現(xiàn)代工程技術(shù)的理論和方法研究、解決臨床醫(yī)學(xué)實(shí)際問題的理論和方法研究、解決臨床醫(yī)學(xué)實(shí)際問題的分支學(xué)科。分支學(xué)科。19 國家教委國家教委已在已在2004年明確我國生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教育年明確我國生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教育的方向和目標(biāo)，從生物醫(yī)學(xué)工程與儀器、生物材料與的方向和目標(biāo)，從生物醫(yī)學(xué)工程與儀器

10、、生物材料與組織工程、生物醫(yī)學(xué)信息、臨床工程四個(gè)方向向國際組織工程、生物醫(yī)學(xué)信息、臨床工程四個(gè)方向向國際先進(jìn)水平靠近。先進(jìn)水平靠近。 國家衛(wèi)生部醫(yī)院管理研究所和中華醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)工程學(xué)國家衛(wèi)生部醫(yī)院管理研究所和中華醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)也于會(huì)也于2005年開始了年開始了“臨床工程師資格認(rèn)證臨床工程師資格認(rèn)證”工作。工作。 盡管盡管還沒有相應(yīng)的法律、法規(guī)支持和納入規(guī)范化，還沒有相應(yīng)的法律、法規(guī)支持和納入規(guī)范化，但但 這這一大步的前進(jìn)仍具有可喜可賀的里程碑意義一大步的前進(jìn)仍具有可喜可賀的里程碑意義。BME專業(yè)教育和人才培養(yǎng)專業(yè)教育和人才培養(yǎng)20臨床診斷醫(yī)療工程臨床診斷醫(yī)療工程臨床診斷醫(yī)療工程臨床診斷醫(yī)療工

11、程 計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù) 放射治療系統(tǒng)放射治療系統(tǒng) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在 醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用理療理療 影像診斷影像診斷21（一）、（一）、定義定義利用數(shù)字利用數(shù)字影像、計(jì)算機(jī)及空間定位影像、計(jì)算機(jī)及空間定位技術(shù)制定合技術(shù)制定合理的理的手術(shù)手術(shù)方案并進(jìn)行手術(shù)模擬。方案并進(jìn)行手術(shù)模擬。CASCAS基于計(jì)算機(jī)，對(duì)基于計(jì)算機(jī)，對(duì)大量數(shù)據(jù)大量數(shù)據(jù)信息高速信息高速處理及處理及控制更控制更安全、更準(zhǔn)確安全、更準(zhǔn)確。它可以對(duì)圖像進(jìn)行它可以對(duì)圖像進(jìn)行三維三維重建和融合，術(shù)前充分評(píng)估患重建和融合，術(shù)前充分評(píng)估患者的情況，規(guī)劃手術(shù)路徑、者的情況，規(guī)劃手術(shù)路徑、方案方案，模擬手術(shù)。術(shù)中追

12、，模擬手術(shù)。術(shù)中追蹤手術(shù)器械，引導(dǎo)手術(shù)。確定手術(shù)范圍蹤手術(shù)器械，引導(dǎo)手術(shù)。確定手術(shù)范圍，從而，從而使外科使外科手術(shù)更加精確、安全和手術(shù)更加精確、安全和微創(chuàng)化。微創(chuàng)化。 計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)(computer aided surgery(computer aided surgery，CAS)CAS)22醫(yī)學(xué)圖像醫(yī)學(xué)圖像CTMRIPETDSADRI外科醫(yī)生外科醫(yī)生結(jié)合圖像結(jié)合圖像立體定位系統(tǒng)立體定位系統(tǒng)光學(xué)定位光學(xué)定位機(jī)械機(jī)械定位定位超聲定位超聲定位電磁定位電磁定位患者患者手術(shù)手術(shù)器械器械配合配合配準(zhǔn)配準(zhǔn)跟蹤跟蹤三維三維顯示顯示（二）、組成（二）、組成231 1、光學(xué)定位法、光學(xué)定

13、位法2 2、機(jī)械手定位法、機(jī)械手定位法3 3、超聲波定位法、超聲波定位法4 4、電磁定位法、電磁定位法5 5、混合定位系統(tǒng)、混合定位系統(tǒng)（三）、立體定位系統(tǒng)（三）、立體定位系統(tǒng)24（四）、（四）、配準(zhǔn)配準(zhǔn)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)將各種影像模式投影在一個(gè)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)將各種影像模式投影在一個(gè)坐標(biāo)系下，融合成新的醫(yī)學(xué)模式坐標(biāo)系下，融合成新的醫(yī)學(xué)模式。按。按操作分為操作分為:基于外部特征基于外部特征基于內(nèi)部特征基于內(nèi)部特征25（五）、應(yīng)用（五）、應(yīng)用 神經(jīng)外科術(shù)神經(jīng)外科術(shù) 血管畸形手術(shù)血管畸形手術(shù) 脊椎手術(shù)脊椎手術(shù) 內(nèi)鏡手術(shù)內(nèi)鏡手術(shù) 關(guān)節(jié)置換手術(shù)關(guān)節(jié)置換手術(shù) 耳鼻喉科手術(shù)耳鼻喉科手術(shù) 骨科手術(shù)骨科

14、手術(shù) 教學(xué)教學(xué) 26四、醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)四、醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)創(chuàng)造的新世界計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)創(chuàng)造的新世界看似真實(shí)的模擬世界看似真實(shí)的模擬世界27虛擬現(xiàn)實(shí)（虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）：一種基）：一種基于可計(jì)算信息的沉浸式交互環(huán)境。于可計(jì)算信息的沉浸式交互環(huán)境。 采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互、相互影響，從而產(chǎn)生環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互、相互影響，從

15、而產(chǎn)生等同親臨真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。等同親臨真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。 虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)28虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)_范疇范疇虛擬現(xiàn)實(shí)是高度發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)是高度發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)在各種領(lǐng)域的應(yīng)用過程中的結(jié)晶和反映。各種領(lǐng)域的應(yīng)用過程中的結(jié)晶和反映。圖形學(xué)圖形學(xué)圖像處理圖像處理模式識(shí)別模式識(shí)別網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并行處理并行處理人工智能人工智能數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)物理物理通信通信氣象氣象地理地理美學(xué)美學(xué)心理學(xué)心理學(xué)社會(huì)學(xué)社會(huì)學(xué)29虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)_關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)1. 實(shí)物虛化：實(shí)物虛化：現(xiàn)實(shí)世界空間向多維信息化空間的一現(xiàn)實(shí)世界空間向多維信息化空間的一種映射，主要包括基本模型構(gòu)建、空間跟蹤、聲種映射，主要包括基本

16、模型構(gòu)建、空間跟蹤、聲音定位、視覺跟蹤和視點(diǎn)感應(yīng)等音定位、視覺跟蹤和視點(diǎn)感應(yīng)等 。2. 虛物實(shí)化：虛物實(shí)化：確保用戶從虛擬環(huán)境中獲取同真實(shí)環(huán)確保用戶從虛擬環(huán)境中獲取同真實(shí)環(huán)境中一樣或相似的視覺、聽覺、力覺和觸覺等感境中一樣或相似的視覺、聽覺、力覺和觸覺等感官認(rèn)知。官認(rèn)知。3. 高性能計(jì)算處理技術(shù)：高性能計(jì)算處理技術(shù)：主要包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)主要包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)；實(shí)時(shí)、逼真圖像生成與顯示技術(shù)；預(yù)處理技術(shù)；實(shí)時(shí)、逼真圖像生成與顯示技術(shù)；多種聲音的合成與聲音空間化技術(shù)等。多種聲音的合成與聲音空間化技術(shù)等。30虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)_特點(diǎn)特點(diǎn)1.沉浸感沉浸感( Immersive) :用戶將感覺不

17、到身體所用戶將感覺不到身體所處的外部環(huán)境而處的外部環(huán)境而“融合融合”到虛擬世界中去到虛擬世界中去;2.交互性交互性( Interactive) :用戶可通過三維交互設(shè)用戶可通過三維交互設(shè)備直接控制虛擬世界中的對(duì)象并獲得反饋備直接控制虛擬世界中的對(duì)象并獲得反饋;虛擬環(huán)境中人的參與與虛擬環(huán)境中人的參與與反饋反饋人機(jī)交互人機(jī)交互的有效性的有效性人機(jī)交互人機(jī)交互的實(shí)時(shí)的實(shí)時(shí)性性31虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)_特點(diǎn)特點(diǎn)3.多感知性多感知性 (Multi-Sensory) :VR 系統(tǒng)具有感系統(tǒng)具有感知視、聽、觸、嗅、味等多種信息的能力知視、聽、觸、嗅、味等多種信息的能力;4.構(gòu)想性（構(gòu)想性（Imagination

18、）：）：VR應(yīng)具有廣闊的應(yīng)具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認(rèn)知范圍，不僅可可想像空間，可拓寬人類認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。 321. 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（Immersive VR）2. 增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（Augmented VR）3. 桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（Desktop VR）4. 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（Distributed VR）33虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

19、是一種高級(jí)的、較理想的虛沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是一種高級(jí)的、較理想的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它提供一個(gè)完全沉浸的體驗(yàn)，使用擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它提供一個(gè)完全沉浸的體驗(yàn)，使用戶有一種仿佛置身于真實(shí)世界之中的感覺。戶有一種仿佛置身于真實(shí)世界之中的感覺。沉浸式系統(tǒng)沉浸式系統(tǒng)（Immersive VR）34沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的的特點(diǎn)特點(diǎn)具有高度實(shí)時(shí)性能。具有高度實(shí)時(shí)性能。具有高度的沉浸感。具有高度的沉浸感。具有良好的系統(tǒng)集成度與整合性能。具有良好的系統(tǒng)集成度與整合性能。具有良好的開放性。具有良好的開放性。能同時(shí)支持多種輸入與輸出設(shè)備并行能同時(shí)支持多種輸入與輸出設(shè)備并行工作。工作。35桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)也稱

20、窗口虛擬現(xiàn)實(shí)，是利桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)也稱窗口虛擬現(xiàn)實(shí)，是利用個(gè)人計(jì)算機(jī)或初級(jí)圖形工作站等設(shè)備，以計(jì)用個(gè)人計(jì)算機(jī)或初級(jí)圖形工作站等設(shè)備，以計(jì)算機(jī)屏幕作為用戶觀察虛擬世界的一個(gè)窗口，算機(jī)屏幕作為用戶觀察虛擬世界的一個(gè)窗口，采用立體圖形、自然交互等技術(shù)，產(chǎn)生三維立采用立體圖形、自然交互等技術(shù)，產(chǎn)生三維立體空間的交互場(chǎng)景，通過包括鍵盤、鼠標(biāo)和力體空間的交互場(chǎng)景，通過包括鍵盤、鼠標(biāo)和力矩球等各種輸入設(shè)備操縱虛擬世界，實(shí)現(xiàn)與虛矩球等各種輸入設(shè)備操縱虛擬世界，實(shí)現(xiàn)與虛擬世界的交互。擬世界的交互。桌面式系統(tǒng)桌面式系統(tǒng)(Desktop VR)36桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的的特點(diǎn)特點(diǎn)用戶處于不完全沉浸

21、的環(huán)境，缺少完全沉浸、用戶處于不完全沉浸的環(huán)境，缺少完全沉浸、身臨其境的感覺，即使戴上立體眼鏡，仍然會(huì)身臨其境的感覺，即使戴上立體眼鏡，仍然會(huì)受到周圍現(xiàn)實(shí)世界的干擾。受到周圍現(xiàn)實(shí)世界的干擾。對(duì)硬件設(shè)備要求低，有時(shí)甚至只需要計(jì)算機(jī)，對(duì)硬件設(shè)備要求低，有時(shí)甚至只需要計(jì)算機(jī)，或是增加數(shù)據(jù)手套、空間跟蹤設(shè)置等?；蚴窃黾訑?shù)據(jù)手套、空間跟蹤設(shè)置等。由于其實(shí)現(xiàn)成本相對(duì)較低，所以應(yīng)用相對(duì)普遍由于其實(shí)現(xiàn)成本相對(duì)較低，所以應(yīng)用相對(duì)普遍，而且它也具備了沉浸性虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一些，而且它也具備了沉浸性虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一些技術(shù)要求。技術(shù)要求。37增強(qiáng)式增強(qiáng)式VR系統(tǒng)系統(tǒng)(Augmented VR)增強(qiáng)增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)式虛擬現(xiàn)

22、實(shí)系統(tǒng)既系統(tǒng)既可以允許用戶看到真實(shí)可以允許用戶看到真實(shí)世界，同時(shí)也可以看到疊加在真實(shí)世界上的虛世界，同時(shí)也可以看到疊加在真實(shí)世界上的虛擬對(duì)象，它是把真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境組合在一擬對(duì)象，它是把真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境組合在一起的一種起的一種系統(tǒng)。系統(tǒng)。終極目標(biāo)：用戶感覺不到現(xiàn)實(shí)世界中的真實(shí)物終極目標(biāo)：用戶感覺不到現(xiàn)實(shí)世界中的真實(shí)物體與用于增強(qiáng)視覺信息的虛擬物體之間的差別體與用于增強(qiáng)視覺信息的虛擬物體之間的差別38平視顯示器即抬頭顯示器（平視顯示器即抬頭顯示器（Head Up Display），），戰(zhàn)機(jī)飛行員的平視顯戰(zhàn)機(jī)飛行員的平視顯示器，它可以將儀表示器，它可以將儀表讀數(shù)和武器瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)讀數(shù)和武器瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)

23、投射到安裝在飛行員投射到安裝在飛行員面前的穿透式屏幕上，面前的穿透式屏幕上，可以使飛行員不必低可以使飛行員不必低頭讀座艙中儀表的數(shù)頭讀座艙中儀表的數(shù)據(jù)，從而可集中精力據(jù)，從而可集中精力盯著敵人的飛機(jī)或?qū)Ф⒅鴶橙说娘w機(jī)或?qū)Ш狡?。航偏差?9增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的的特點(diǎn)特點(diǎn)真實(shí)世界和虛擬世界融為一體。真實(shí)世界和虛擬世界融為一體。具有實(shí)時(shí)人機(jī)交互功能。具有實(shí)時(shí)人機(jī)交互功能。真實(shí)世界和虛擬世界是在三維空間中真實(shí)世界和虛擬世界是在三維空間中整合的。整合的。40分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（Distributed VR）虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)運(yùn)行在分布式系統(tǒng)下有兩方虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)運(yùn)行在分布式

24、系統(tǒng)下有兩方面的原因面的原因：充分充分利用分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的強(qiáng)大計(jì)利用分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的強(qiáng)大計(jì)算能力算能力；有些有些應(yīng)用本身具有分布特性，如多人通過應(yīng)用本身具有分布特性，如多人通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行游戲和虛擬戰(zhàn)爭(zhēng)模擬等。網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行游戲和虛擬戰(zhàn)爭(zhēng)模擬等。41各用戶具有共享的虛擬各用戶具有共享的虛擬工作空間。工作空間。偽實(shí)體的行為真實(shí)感。偽實(shí)體的行為真實(shí)感。 支持實(shí)時(shí)交互，共享時(shí)支持實(shí)時(shí)交互，共享時(shí)鐘。鐘。多個(gè)用戶可以各自不同多個(gè)用戶可以各自不同的方式相互通信。的方式相互通信。資源信息共享以及允許資源信息共享以及允許用戶自然操縱虛擬世界用戶自然操縱虛擬世界中的對(duì)象。中的對(duì)象。 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)

25、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)42虛擬人虛擬人_數(shù)字人數(shù)字人美國主導(dǎo)和醞釀的幾個(gè)具有國際影響的研究計(jì)劃：美國主導(dǎo)和醞釀的幾個(gè)具有國際影響的研究計(jì)劃：人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃(Human Genome Project,HGP)可視人計(jì)劃可視人計(jì)劃(Visible Human Project, VHP)虛擬人計(jì)劃虛擬人計(jì)劃(Virtual Human Project,VHP)人類腦計(jì)劃人類腦計(jì)劃(Human Brain Project, HBP)等等雖然有各自的研究目標(biāo)，但在人體模型、人體信息雖然有各自的研究目標(biāo)，但在人體模型、人體信息的數(shù)字化研究上有著一定的內(nèi)在聯(lián)系。為此，美國的數(shù)字化研究上有著一

26、定的內(nèi)在聯(lián)系。為此，美國科學(xué)家聯(lián)盟科學(xué)家聯(lián)盟(FAS)于于2001年又將上述計(jì)劃概括為年又將上述計(jì)劃概括為數(shù)字人計(jì)劃數(shù)字人計(jì)劃(Digital Human Project, DHP)。醫(yī)學(xué)應(yīng)用醫(yī)學(xué)應(yīng)用43虛擬人虛擬人_數(shù)字人數(shù)字人數(shù)字人計(jì)劃數(shù)字人計(jì)劃目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)人體從基因到分子、細(xì)胞、目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)人體從基因到分子、細(xì)胞、組織、器官、系統(tǒng)和整體的精確模擬。組織、器官、系統(tǒng)和整體的精確模擬。經(jīng)歷經(jīng)歷4個(gè)發(fā)展階段個(gè)發(fā)展階段 “虛擬可視人虛擬可視人” “虛擬物理人虛擬物理人” “虛擬生理人虛擬生理人” “虛擬智能人虛擬智能人” 44虛擬人虛擬人外國虛擬人研究外國虛擬人研究1989年美國國立醫(yī)學(xué)圖書館開始醞

27、釀為年美國國立醫(yī)學(xué)圖書館開始醞釀為“可視化人體計(jì)劃可視化人體計(jì)劃”?？屏_拉多大學(xué)健康科學(xué)中心承擔(dān)數(shù)據(jù)獲科羅拉多大學(xué)健康科學(xué)中心承擔(dān)數(shù)據(jù)獲取工作，第一套男性取工作，第一套男性(斷面距離為斷面距離為1.0 mm)、女性、女性(斷面距離為斷面距離為0.33 mm) VHP數(shù)據(jù)集分別于數(shù)據(jù)集分別于1994年、年、1995年完成并向年完成并向世界公布。世界公布。45美國虛擬人美國虛擬人1號(hào)號(hào)46中國虛擬人研究中國虛擬人研究2001年北京年北京174次香山科學(xué)會(huì)議次香山科學(xué)會(huì)議“中國數(shù)字化虛擬人體科技問題中國數(shù)字化虛擬人體科技問題”啟動(dòng)中國數(shù)字化虛擬人體的研究。啟動(dòng)中國數(shù)字化虛擬人體的研究。第一軍醫(yī)大第一

28、軍醫(yī)大(南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)科大學(xué))中國虛擬人中國虛擬人I號(hào)號(hào) (男男) ，0.2mm；中國虛擬人中國虛擬人II號(hào)號(hào)(女女)，0.1 mm。47虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用中醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用經(jīng)絡(luò)可視化顯示的研究經(jīng)絡(luò)可視化顯示的研究虛擬針灸虛擬針灸遠(yuǎn)程脈診系統(tǒng)遠(yuǎn)程脈診系統(tǒng)中醫(yī)四診教學(xué)系統(tǒng)中醫(yī)四診教學(xué)系統(tǒng)48經(jīng)絡(luò)可視化經(jīng)絡(luò)可視化顯示的研究顯示的研究49基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的中醫(yī)針灸基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的中醫(yī)針灸虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用中醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用50515253遠(yuǎn)程脈診遠(yuǎn)程脈診系統(tǒng)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用中醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用54虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在西醫(yī)領(lǐng)域

29、的應(yīng)用在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用 藥物分子設(shè)計(jì)藥物分子設(shè)計(jì) 數(shù)字化虛擬人體試驗(yàn)。數(shù)字化虛擬人體試驗(yàn)。解決以往必須先通過解決以往必須先通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、小樣本臨動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、小樣本臨床驗(yàn)證才能用于臨床床驗(yàn)證才能用于臨床實(shí)驗(yàn)的時(shí)間跨度。實(shí)驗(yàn)的時(shí)間跨度。55新藥研制新藥研制苯乙烯分子苯乙烯分子球棍模型球棍模型醫(yī)學(xué)教育醫(yī)學(xué)教育虛擬人體骨骼虛擬人體骨骼通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立起通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立起人體結(jié)構(gòu)模型，可以使學(xué)人體結(jié)構(gòu)模型，可以使學(xué)生通過人機(jī)交互對(duì)人體模生通過人機(jī)交互對(duì)人體模型進(jìn)行瀏覽，在模型內(nèi)部型進(jìn)行瀏覽，在模型內(nèi)部“漫游漫游”，能讓學(xué)生非常，能讓學(xué)生非常直觀、輕松學(xué)習(xí)解剖結(jié)構(gòu)，直觀、輕松學(xué)習(xí)解剖結(jié)構(gòu)，發(fā)揮學(xué)習(xí)的

30、主動(dòng)性。發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用56醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)解剖解剖57虛擬解剖虛擬解剖58標(biāo)本的數(shù)字資料完整，提供完整的資源標(biāo)本的數(shù)字資料完整，提供完整的資源直觀的為學(xué)生創(chuàng)建人體器官的空間結(jié)構(gòu)直觀的為學(xué)生創(chuàng)建人體器官的空間結(jié)構(gòu)可重復(fù)對(duì)標(biāo)本進(jìn)行解剖操作，節(jié)省大量的資源可重復(fù)對(duì)標(biāo)本進(jìn)行解剖操作，節(jié)省大量的資源教學(xué)時(shí)間和場(chǎng)所可靈活設(shè)置，實(shí)現(xiàn)自主開放性教學(xué)時(shí)間和場(chǎng)所可靈活設(shè)置，實(shí)現(xiàn)自主開放性教學(xué)教學(xué)整合了大體、斷層、局部、系統(tǒng)解剖學(xué)課程，整合了大體、斷層、局部、系統(tǒng)解剖學(xué)課程，將獨(dú)立的課程有機(jī)的集合起來將獨(dú)立的課程有機(jī)的集合起來虛擬人體解剖的優(yōu)勢(shì)虛擬人體解剖的優(yōu)勢(shì)

31、59培訓(xùn)外科大夫培訓(xùn)外科大夫以往培訓(xùn)一位合格的外科醫(yī)生，要以往培訓(xùn)一位合格的外科醫(yī)生，要在上級(jí)醫(yī)生帶領(lǐng)下，長期在病人身在上級(jí)醫(yī)生帶領(lǐng)下，長期在病人身上積累手術(shù)經(jīng)驗(yàn)。這種上積累手術(shù)經(jīng)驗(yàn)。這種“練手藝練手藝”的過程，代價(jià)高、風(fēng)險(xiǎn)在、不具備的過程，代價(jià)高、風(fēng)險(xiǎn)在、不具備重復(fù)性。重復(fù)性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用60運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以使醫(yī)務(wù)工作者沉浸于虛擬的場(chǎng)景內(nèi)，體運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以使醫(yī)務(wù)工作者沉浸于虛擬的場(chǎng)景內(nèi)，體驗(yàn)并學(xué)習(xí)如何應(yīng)付各種臨床手術(shù)的實(shí)際情況，通過視、聽、觸驗(yàn)并學(xué)習(xí)如何應(yīng)付各種臨床手術(shù)的實(shí)際情況，通過視、聽、觸覺感知等多種感官了解和學(xué)習(xí)各種手術(shù)實(shí)際操作，

32、對(duì)于年輕醫(yī)覺感知等多種感官了解和學(xué)習(xí)各種手術(shù)實(shí)際操作，對(duì)于年輕醫(yī)生可以經(jīng)過在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行多次的手術(shù)仿真訓(xùn)練，再上真正的生可以經(jīng)過在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行多次的手術(shù)仿真訓(xùn)練，再上真正的手術(shù)臺(tái)，可極手術(shù)臺(tái)，可極大的大的節(jié)約培訓(xùn)節(jié)約培訓(xùn)醫(yī)醫(yī)務(wù)人員的費(fèi)用和時(shí)間，依據(jù)專務(wù)人員的費(fèi)用和時(shí)間，依據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)建出的家的經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)建出的手術(shù)專家系手術(shù)專家系統(tǒng)還可以在訓(xùn)練中進(jìn)行必要的統(tǒng)還可以在訓(xùn)練中進(jìn)行必要的提示和指導(dǎo)。提示和指導(dǎo)。虛擬手術(shù)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)具有低虛擬手術(shù)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)具有低代價(jià)、零風(fēng)險(xiǎn)、多重復(fù)性、自代價(jià)、零風(fēng)險(xiǎn)、多重復(fù)性、自動(dòng)指導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。動(dòng)指導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。虛擬虛擬患者患者可隨時(shí)可隨時(shí)“原地滿血原地滿血”復(fù)活。復(fù)活。虛擬

33、現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用61在虛擬手術(shù)中，醫(yī)生戴著數(shù)據(jù)手套，拿在虛擬手術(shù)中，醫(yī)生戴著數(shù)據(jù)手套，拿著虛擬手術(shù)刀，數(shù)據(jù)手套上配備位置跟著虛擬手術(shù)刀，數(shù)據(jù)手套上配備位置跟蹤定位裝置，這樣虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)便可以蹤定位裝置，這樣虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)便可以精確的跟蹤醫(yī)生的運(yùn)動(dòng)和位置，模擬產(chǎn)精確的跟蹤醫(yī)生的運(yùn)動(dòng)和位置，模擬產(chǎn)生醫(yī)生和虛擬病人之間的手術(shù)操作交互。生醫(yī)生和虛擬病人之間的手術(shù)操作交互。一些類似手術(shù)儀器、而且可以提供力反一些類似手術(shù)儀器、而且可以提供力反饋的設(shè)備正在研制當(dāng)中，他們可以提供饋的設(shè)備正在研制當(dāng)中，他們可以提供手術(shù)刀或其他器械通過虛擬肌肉時(shí)的真手術(shù)刀或其他器械通過虛擬肌肉時(shí)

34、的真實(shí)阻力。實(shí)阻力。虛擬手術(shù)虛擬手術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用62德國卡爾斯魯厄大學(xué)的虛擬腹腔鏡手術(shù)德國卡爾斯魯厄大學(xué)的虛擬腹腔鏡手術(shù)63腰椎穿刺虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)腰椎穿刺虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)64虛擬醫(yī)學(xué)手術(shù)仿真訓(xùn)練是一種技術(shù)難度較大的虛擬醫(yī)學(xué)手術(shù)仿真訓(xùn)練是一種技術(shù)難度較大的應(yīng)用。與其它虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用相比，它的特點(diǎn)是：應(yīng)用。與其它虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用相比，它的特點(diǎn)是：1、 虛擬場(chǎng)景復(fù)雜，需要產(chǎn)生多層次、多種形虛擬場(chǎng)景復(fù)雜，需要產(chǎn)生多層次、多種形態(tài)、相聯(lián)關(guān)系復(fù)雜的三維虛擬人體組織；態(tài)、相聯(lián)關(guān)系復(fù)雜的三維虛擬人體組織；2、 人機(jī)交互性強(qiáng)，要求定位和反饋精確度高。人機(jī)交互性強(qiáng)，要求定位和反饋精

35、確度高。虛擬手術(shù)虛擬手術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用65技術(shù)難點(diǎn)：技術(shù)難點(diǎn)： 1、仿真的逼真性較低，主要原因是不同虛擬、仿真的逼真性較低，主要原因是不同虛擬人體組織（尤其是軟組織）的精確解剖結(jié)構(gòu)和人體組織（尤其是軟組織）的精確解剖結(jié)構(gòu)和幾何模型細(xì)節(jié)層次的建立以及三維實(shí)時(shí)顯示算幾何模型細(xì)節(jié)層次的建立以及三維實(shí)時(shí)顯示算法仍有待進(jìn)一步的改進(jìn)和優(yōu)化；法仍有待進(jìn)一步的改進(jìn)和優(yōu)化； 2、虛擬組織的各種行為模型（即真實(shí)動(dòng)態(tài)物、虛擬組織的各種行為模型（即真實(shí)動(dòng)態(tài)物理模型，如在受到外力時(shí)的組織實(shí)時(shí)形變等）理模型，如在受到外力時(shí)的組織實(shí)時(shí)形變等）的建立還不夠完善和真實(shí)；的建立還不夠完善

36、和真實(shí)； 虛擬手術(shù)虛擬手術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用663、多通道感覺的缺乏，目前研究大多集中于視覺效果的、多通道感覺的缺乏，目前研究大多集中于視覺效果的虛擬，對(duì)其他感覺通道如聽覺、觸覺等力反饋的表現(xiàn)較虛擬，對(duì)其他感覺通道如聽覺、觸覺等力反饋的表現(xiàn)較為缺乏，而在醫(yī)學(xué)手術(shù)中力的反饋是非常重要的；為缺乏，而在醫(yī)學(xué)手術(shù)中力的反饋是非常重要的；4、多種不同來源的三維醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的融合和復(fù)雜模型、多種不同來源的三維醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的融合和復(fù)雜模型的的LOD模型優(yōu)化等技術(shù)尚有待發(fā)展；由于人體數(shù)據(jù)的復(fù)模型優(yōu)化等技術(shù)尚有待發(fā)展；由于人體數(shù)據(jù)的復(fù)雜程度高、量大，采用現(xiàn)有數(shù)據(jù)組合生成最終

37、虛擬手術(shù)雜程度高、量大，采用現(xiàn)有數(shù)據(jù)組合生成最終虛擬手術(shù)使用的人體模型數(shù)據(jù)集的建模方法還有待研究；使用的人體模型數(shù)據(jù)集的建模方法還有待研究；5、由于西方人種與黃色人種在生理結(jié)構(gòu)上有一定的差異，、由于西方人種與黃色人種在生理結(jié)構(gòu)上有一定的差異，國外人體模型和研究產(chǎn)品并不能完全適應(yīng)我國的需要。國外人體模型和研究產(chǎn)品并不能完全適應(yīng)我國的需要。虛擬手術(shù)虛擬手術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用67虛擬醫(yī)學(xué)手術(shù)仿真訓(xùn)練的技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要分為以下虛擬醫(yī)學(xué)手術(shù)仿真訓(xùn)練的技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要分為以下三個(gè)部分：三個(gè)部分：1、醫(yī)學(xué)圖像的三維重建、醫(yī)學(xué)圖像的三維重建2、虛擬人體組織器官的物理建模、虛擬人體

38、組織器官的物理建模3、虛擬手術(shù)器械與虛擬人體的碰撞檢測(cè)和力反饋、虛擬手術(shù)器械與虛擬人體的碰撞檢測(cè)和力反饋虛擬手術(shù)虛擬手術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用68 虛擬手術(shù)：虛擬手術(shù)： 逐步形成之中逐步形成之中 相關(guān)研究方向主要有：相關(guān)研究方向主要有：醫(yī)學(xué)可視化 （Medical Visualization）醫(yī)學(xué)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Medical augmented Reality）醫(yī)用機(jī)器人，手術(shù)模擬（Surgery Simulation）圖象引導(dǎo)手術(shù)（Image Guided Surgery）計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)（Computer Aided Surgery，Computer Assis

39、ted Surgery）等69虛擬虛擬手術(shù)優(yōu)點(diǎn)手術(shù)優(yōu)點(diǎn)：手術(shù)方案能夠利用圖像數(shù)手術(shù)方案能夠利用圖像數(shù)據(jù)，幫助醫(yī)生合理、定量據(jù)，幫助醫(yī)生合理、定量地制定手術(shù)方案，對(duì)于選地制定手術(shù)方案，對(duì)于選擇最佳手術(shù)路徑、減小手擇最佳手術(shù)路徑、減小手術(shù)損傷、減少對(duì)臨近組織術(shù)損傷、減少對(duì)臨近組織損害、提高腫瘤定位精度、損害、提高腫瘤定位精度、執(zhí)行復(fù)雜外科手術(shù)和提高執(zhí)行復(fù)雜外科手術(shù)和提高手術(shù)成功率等具有十分重手術(shù)成功率等具有十分重要的意義。要的意義。手術(shù)教學(xué)訓(xùn)練手術(shù)教學(xué)訓(xùn)練80%80%的手術(shù)的手術(shù)失誤是人為因素引起的，失誤是人為因素引起的，所以手術(shù)訓(xùn)練極其重要。所以手術(shù)訓(xùn)練極其重要。 70虛擬手術(shù)其他優(yōu)勢(shì)：虛擬手術(shù)其他優(yōu)勢(shì)：保護(hù)保護(hù)醫(yī)生醫(yī)生降低手術(shù)費(fèi)用降低手術(shù)費(fèi)用改善病人的預(yù)后改善病人的預(yù)后建造定制的修復(fù)擬合模型建造定制的修復(fù)擬合模型遠(yuǎn)程干預(yù)遠(yuǎn)程干預(yù)71遠(yuǎn)程外科手術(shù)是技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的一個(gè)重要應(yīng)遠(yuǎn)程外科手術(shù)是技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的一個(gè)重要應(yīng)用用, 其最初目的是能夠讓醫(yī)師在一個(gè)地球基站其最初目的是能夠讓醫(yī)師在一個(gè)地球基站中對(duì)太空中的某個(gè)宇航員進(jìn)行手術(shù)。斯坦福中對(duì)太空中的某個(gè)宇航員進(jìn)行手術(shù)。斯坦福國際研究院已研制了一套遠(yuǎn)程手術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。國際研究院已研制了一套遠(yuǎn)程手術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。內(nèi)布拉斯加州大學(xué)研究人員研制出的一種機(jī)器人內(nèi)布