健康医疗领域中的虚拟仿真技术应用

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引言：近年来，在COVID-19大流行的背景下迫使着许多人在求医看病时只得依赖于远程视频通话，而医生的工作内容也和远程协同式医疗息息相关。通过VR和AR应用程序的帮助，医务工作者和医护人员的工作范围被大大提升，远程医疗在过去两年也变得可行性更高，但虚拟技术在医疗行业可应用的方式远不止于此。

增强现实技术应用于外科手术

Designer:John Hopkins Medicine

受到一些科幻电影的影响，我们可能会认为元宇宙相关技术在医疗领域的应用主要会是远程协同医疗，让那些知名医生能够跨地区跨国家进行线上会诊与手术治疗。然而事实上，目前相关技术的可行性仍未达到电影中所描述的水平，但增强现实技术却能以其他方式辅助医生进行现场手术。

事实上，外科医生在进行手术时很多时候会凭借自己对于患者器官的详细了解以及丰富的手术经验来临场操作。他们可能并不能详细了解到自己正在操作的过程中所产生的细微变化，或者他们所使用的微观手术工具是无法用肉眼看清楚的。尽管多年的实践经验能够确保手术的成功率，但这并不代表不同患者的个体差异因素不会对这些专业人士的操作产生影响。

而利用增强现实技术则能够显著增强外科医生们的视觉感知能力，降低手术失误率。约翰霍普金斯大学神经外科医生在患者身上进行了首次增强现实手术。医生用于增强现实手术的技术包括一个带有透视眼图显示器的头戴式设备，该显示器基于CT扫描投射患者内部解剖结构的图像，如骨骼和其他组织，这基本上为外科医生提供了X射线水平的视觉感知能力，让医生能够清楚地知道固定螺丝应该放置在骨头内什么角度和什么位置，整个手术过程更快更安全。

医学领域的数字孪生模型

Designer:Philips

简单来说，数字孪生体就是基于真实世界所进行的精确数字化复制。该技术不仅能在虚拟场景中还原真实世界的图像，甚至可以在短短几分钟甚至几秒钟内进行数百次模拟迭代与进化，而其在真实世界中演变所需的时间往往是其模拟时间的数十万倍。

在医学领域中，数字孪生人体器官模型可以用作测试不同剂量的药物、不同的程序和不同的治疗方案，看看哪些剂量的药物和治疗方案对于患者有最好的结果。当然，数字孪生体除了可以应用于人类医疗领域以外，也可以应用于开发药物、分析病毒、研究动物和植物以及任何其他可以通过一些可视化模拟来解决的困难问题。

虚拟培训与远程咨询

Designer: 8chili

相比于进行远程手术，通过虚拟系统辅助医务工作者或医护人员进行仿真培训在技术可行性方面难度更小。由8chill公司所开发的虚拟仿真系统能够让接受培训的学习者通过模仿学习成为专家。在完全身临其境的3D环境中，培训者有机会与顶级外科医生和医疗保健专业人士一起学习和练习。

专业医疗讲师也可以创建3D课堂，使用根据病人身体扫描所得的仿真模型，并在虚拟模型或环境中进行注释，以提供更优质更沉浸式的学习体验。

虽然这种培训方式在现实世界中并没有解决什么真正意义上的问题，但一些很重要的信息，比如学习如何操作复杂的医疗器械或是如何进行手术操作等，能够以更高效更低成本的方式传递给学习者。

医疗培训游戏化

Designer:Level Ex

游戏化，即将游戏思维和游戏机制应用于非游戏活动。从排行榜到关卡再到高分，这些小事情可以给人一种成就感，从而巩固加强我们刚刚获得的新知识。

美国宇航局（NASA）与游戏开发商 Level Ex公司合作开发的游戏项目以游戏化的形式来培训专业群体来诊断和治疗不同的疾病。这个想法是训练宇航员在紧急情况下有足够的医学知识，以确保能够应对外太空环境中复杂的环境。这些教育培训工具具有典型手机游戏的所有特征，它除了能够训练严肃的拯救生命的医疗技能外，还通过刺激的闯关机制提升训练过程中的沉浸感。