基于力反饋與沉浸式虛擬現實技術的脊柱外科手術訓練系統(tǒng)研究的開題報告

基于力反饋與沉浸式虛擬現實技術的脊柱外科手術訓練系統(tǒng)研究的開題報告開題報告題目：基于力反饋與沉浸式虛擬現實技術的脊柱外科手術訓練系統(tǒng)研究一、研究背景與意義脊柱外科手術是一種高風險、高難度的醫(yī)療手術。手術醫(yī)師需要充分了解人體脊柱結構、病理變化以及手術技巧，才能進行有效的手術治療。然而，由于手術風險大、手術難度高，脊柱外科手術醫(yī)師的培養(yǎng)與訓練也變得越來越重要。目前，脊柱外科手術醫(yī)師的訓練主要是在實際手術中進行。由于手術本身的風險和時間限制，手術醫(yī)師的訓練時間和機會相對有限，而且手術過程中對手術醫(yī)師的要求極高，這也增加了手術醫(yī)師的訓練困難。因此，開發(fā)符合人體工程學原理、能夠提供相似手術體驗、且可反復練習的脊柱外科手術訓練系統(tǒng)是必要的。該系統(tǒng)可以為手術醫(yī)師提供更充足的訓練機會，減少手術風險和手術時間的限制，提高手術醫(yī)師技術的水平和臨床表現?，F在，虛擬現實技術為實現高水平手術訓練提供了新平臺。沉浸式虛擬現實技術可以模擬逼真的手術體驗，擴大了手術團隊的可接受訓練時間和機會，并允許訓練醫(yī)生成為高度熟練的外科手術醫(yī)師。本研究將利用力反饋與沉浸式虛擬現實技術，開發(fā)脊柱外科手術訓練系統(tǒng)，以提供更加逼真的模擬手術體驗，為手術醫(yī)師提供更加充足的訓練機會，并為日后臨床實踐中的脊柱外科手術提供有力的保障。二、研究內容及方法1.系統(tǒng)設計與實現本系統(tǒng)的設計目標是提供逼真和人性化的脊柱外科手術訓練模擬體驗，采用虛擬現實技術為基礎，實用性和可操作性需滿足實際外科手術訓練要求。系統(tǒng)將模擬并實現參與手術的醫(yī)護人員、患者和手術儀器等。2.沉浸式手術模擬環(huán)境系統(tǒng)將模擬沉浸式的手術環(huán)境，為訓練者提供比傳統(tǒng)訓練方式更加真實、沉浸式的訓練體驗。使用沉浸式虛擬現實頭戴式顯示器技術（Head-MountedDisplay，HMD），讓使用者感覺像是真實置身于手術室中。3.力反饋技術為了實現更為真實和逼真的手術模擬體驗，力反饋技術也被引入到系統(tǒng)中。使用力反饋設備給訓練者提供即時的身體和手指反饋，保證培訓者能夠準確地了解手術的進行情況。4.系統(tǒng)評估設計并實施評估系統(tǒng)將來對該系統(tǒng)進行實評估。評估內容包括模擬系統(tǒng)與傳統(tǒng)培訓方法的比較，臨床應用的效果和過程改進的建議等。三、論文結構與進度安排本論文將分為以下幾個部分：第一章：研究背景、意義和研究目標。第二章：相關技術原理和方法：涉及到的技術包括虛擬現實技術、力反饋技術等。第三章：系統(tǒng)的設計與實施詳解。第四章：實驗與評估：模擬系統(tǒng)與傳統(tǒng)培訓方法的比較，臨床應用的效果和過程改進的建議等方面進行實驗和數據分析。第五章：總結與展望。預計完成時間為6個月，研究進度計劃如下：第一、二個月：閱讀文獻，了解在該領域的研究進展，明確研究思路。第三、四個月：系統(tǒng)設計、原型展現、初步測試。第五、六個月：實驗和評估、論文撰寫。四、參考文獻1.SaracutuM,RossiM,TalasilaS.Surgerybysimulation:Anewtrainingtoolforspinesurgery[J].Journalofbiomedicalinformatics,2014,48:99-106.2.MengW,ChengC,DasR,etal.DevelopmentofVirtualReality-basedSurgicalSimulatorforSpinalInjectionsUsingHapticFeedback[J].Spine,2015,40(10):E558-E564.3.ChangHY,HuangWH,LiaoWC,etal.Virtualrealitysimulationoflumbarpuncturewithhapticfeedback[J].Studiesinhealthtechnologyandinformatics,2017,245:459-463.5.TangD,GregoryD,CurtisJ,etal.Hapticsimulationofbonecoringanddrilling:towardsimulatingorthopedicsurgicalprocedures[J].IEEEComputerGraphicsandApplications,2005,25-31.6.WeiW,LiY,GongC,etal.Avirtualrealityspinesurgerysimulatorb