虚拟现实技术在美容整形教学中的应用探讨

杨其峰

【摘要】随着科技的发展及计算机硬件技术的进步，虚拟现实技术已经开始广泛地和各医学领域的教学培训相结合，在美容整形教学培训的方面，尤其操作训练方面可以摆脱很多限制，还能提高教学效果，减少投入。虽然目前的虚拟现实技术仍有诸多局限性，但随着硬件及软件技术的不断发展，其在美容整形教学中拥有广阔的应用前景。

【关键词】虚拟现实技术；美容整形教学；应用

当今世界，网络软件技术及计算机硬件技术不断发展进步，信息交流更加快速畅通，这给传统的美容整形教育模式注入了新的活力。如何充分利用这些软硬件技术建构数字化的医学美容知识及操作体系，解决美容整形教学中临床操作的问题，正是本文所要探讨的内容。

一、虚拟现实技术

虚拟现实技术（virtualreality）俗称VR，是一种在计算机图形学、仿真、人机接口以及传感技术的基础上发展起来的多学科交叉新生技术。它起源于20世纪60年代。虚拟现实技术能通过电脑产生一个逼真的体觉环境，让使用者的各种动作，例如手势、头部和眼球的转动等自然技能和虚拟实体进行互相考察，从而体验和模拟真实的过程。虚拟现实技术具有交互（Interaction）、沉浸（Immersion）和构想（Imagination）等特征。随着现代科学技术的不断发展，电脑硬件水平的不断提高，尤其在20世纪80年代后，虚拟现实技术得到了更完善、更形象直观、更精确的发展，并渐渐应用于多个领域，如医学、军事、艺术等，带来了巨大的社会效益及经济利益。

在美容整形医学教育中运用虚拟现实技术，不但可以模拟真实的患者和人体解剖区域，还可以模拟临床任务等教学内容，让学生置身于计算机模拟出的三维空间中，让其听觉、触觉、视觉等多种感官通过虚拟技术的反应，使其身临其境，从而让学生能在现阶段缺乏真实操作的现况中，扎实理论基础，提高实践操作能力，提高美容整形教学水平。

二、虚拟现实技术在美容整形解剖教学中的应用

《系统解剖学》是美容整形医学生研究正常人体形体结构的第一课。通过学习该学科，学生可以整体了解人体结构，为以后其他医学学科的融会贯通打下基础。目前，解剖教学中普遍采用的授课模式为在大课中学习理论，配以模型、挂图等辅助，然后分小组上尸体实践解剖。此法取得了一定的效果。但目前较难获取尸体标本，学生的实践时间非常有限，加上尸体标本质量良莠不齐，而美容类的解剖需要更加精细、更加新鲜的尸体才能较明确地表现各组织关系。这使得解剖教学质量并不好。

随着电脑硬件技术的发展，三维人体可以用虚拟技术进行构建。学生轻易地就可以在屏幕前通过画屏切割、旋转、缩放等方式进行解剖学习。此法非常有助于降低教学成本，提高学生学习效率。例如，对于面部年轻化起很大作用的皮肤支持韧带，在以往经历过福尔马林浸泡过的尸体上非常难以解剖清晰，而通过虚拟人体能更直观地显示清楚。虚拟技术的更大好处是可以让学生在虚拟环境中进行解剖实践，甚至能预演操作过程。

三、虚拟现实技术在美容整形临床操作教学中的应用

由于美容整形门诊在国内仍属于特需门诊，所以美容整形患者非常注重隐私保护。因此，实际的临床教学及临床操作常常受限于病例与场地而无法展开。虚拟现实技术的引进就可以很好地解决这些问题，使得教学可以随时随地展开，增加了学生的实践机会。

例如虚拟不同的仿真患者，学生可以通过询问仿真患者病史来了解其病情及病情发展，并利用虚拟技术进行查体，调取器械，检查资料，然后进行诊断，根据诊断情况在电脑中设计治疗方案，最后在虚拟环境中根据所订的治疗方案进行手术或激光治疗或其他治疗。训练结束后，由系统评价学生从问诊到治疗各环节的正确与错误之处。这样能有效训练学生的诊断及治疗能力，为学生积累经验。

目前，已经有一些专门针对医学培训而开发的虚拟现实系统，但在治疗操作的软件训练上，还有待电脑技术的进一步提升。

（一）在美容外科手术教学中的应用

虽然大部分美容类手术对机体创伤比较小，但是在目前追求眼球经济的时代，尤其以面部美容手术为甚，就算出现小小不美观，对于患者的心理打击都是巨大的。美容类手术大部分比较表浅，但表浅肌肉筋膜神经血管系统的学习需要非常新鲜的尸体标本才有效。而新鲜尸体标本难以获得，导致手术培训耗时耗力，严重影响了现阶段美容整形外科医生的培养。

因此，可以利用虚拟现实技术重建全身肌肉、筋膜、血管神经系统的三维解剖图像，尤其是面部的肌肉、筋膜、血管神经系统的三维解剖图像。因为当前的美容手术大多以面部美容手术为主，例如重睑成形、综合隆鼻、面部提升等。这项技术有利于医学生更直观地掌握解剖结构，掌握肌肉、筋膜、血管、神经各组织的互相三维关系，并可以进行手术设计、切割、分离、美容缝合等一系列过程，有效地模拟了真实的手术过程。不同的患者，皮肤及软组织松弛程度不一致。虚拟现实技术可模拟皮肤松弛及皱褶程度，对手术的入路设计进行模拟评价。例如上睑松弛整复，切取松弛皮肤过多或过少都会导致术后效果欠佳，而虚拟现实技术可以帮助医学生选择较合理的手术设计及方案，尽可能地降低手术风险。由此，虚拟现实技术对手术的操作培训较传统的培訓方法更能提高教学效果。

（二）在注射美容教学中的应用

当前，注射美容的人数已经远远超越手术美容，因其微创，恢复快。但注射美容的风险也是非常巨大的。因注射物误入血管导致生命危险等并发症时有发生。因此，学习注射美容时，对面部血管及骨骼和各层软组织解剖位置要非常熟悉。这时，就可利用虚拟现实技术构建血管、骨骼和各层软组织的位置。首先可以让学生在电脑上练习熟悉标准注射位置、注射点以及入针角度；然后在虚拟现实的标本中解剖出所入针的位置，让学生了解位置的对与错，这就避免了在真实操作中所带来的损伤。

在推注操作练习方面，可利用穿戴式虚拟传感技术来培训学生穿刺的感觉，并让学生佩戴上3D眼镜进行操作。例如目前较受患者欢迎的肉毒毒素注射及玻尿酸和脂肪注射填充，通过3D眼镜、传感装置与虚拟实体，学生不但能够产生真实操作的感觉，而且能够通过系统自动解剖而了解所注射的肌肉或部位正确与否，注射针有没有进入血管，以及推注压力与推注量会不会因为大于动脉压而进入动脉，或造成压迫性栓塞血管。在这种虚拟现实技术的环境下反复练习，学生就可以在进入临床前积累非常丰富的注射美容经验，不但提高了教学效果，也降低了以后临床注射美容并发症的发生率。

（三）在假体雕刻及使用教学中的应用

在美容整形手术中，假体的雕刻及使用非常多，例如隆鼻、隆颏的鼻模、颏模雕刻、乳房假体的使用等。但目前所使用的假体多为硅胶与膨体，价格非常昂贵，不适合拿来作常规训练用。市面上的材料在结构式上存在一定差别，训练时的真实感和有效性不理想。而且在隆乳的假体选择时，平时都是抽象地根据所提供的数据进行训练，临床病例或疑难病例不容易模拟训练。利用虚拟现实技术则可以很好地模拟临床环境及患者实体。学生能够不受材料和空间的限制进行反复的多次练习，通过虚拟不同的乳房大小及松弛程度设计假体的选择及手术剥离范围和放置的层次。

四、虚拟现实技术目前的局限与前景

未来虚拟现实技术在美容整形教学中的应用前景非常广阔。虽然现在的硬件及软件技术较发达，但在真实情景的相似度上还存在很大的差距。总体来看，虚拟现实技术在美容操作的教学应用中还处于萌芽阶段。目前面临的局限主要有以下几点。

首先，虚拟现实整个系统的设备价格非常昂贵。一套美容整形虚拟设备，包括3D眼镜、穿戴传感设备、场景设置等，目前价格都比较昂贵，不适应大规模推广及多人数操作教学。

其次，目前的硬件性能在人体模型的精细模拟程度上渲染起来有点费劲。而精细程度决定了仿真效果，也决定了教学效果。硬件水平性能不够，软件的配套能力也无法完全发挥。

再次，目前虚拟场景的可视3D系统仍不够逼真，分辨率不够高，使用者容易产生视觉疲劳，影响教学效果。

最后，在手术操作及注射操作时，穿戴传感设备的力反馈和力检测尤其重要，但目前这两项技术还不够成熟。学生和虚拟人体间力和感觉的信息交流交互仍需要传感设计技术的完善，才能提升虚拟现实的真实感。

但是，随着计算机技术及硬件技术的飞速发展，人们的生活方式在互联网及移动终端的发展下改变很大。而VR技术目前正处于第三阶段前期。标准事件为：2014年Oculus Rift头盔显示器的研发和Facebook巨额收购Oculus。这个阶段的VR研究方向在民用领域发展极快，已经开始普及与商业化。2015年底成立的中国虚拟现实与可视化产业技术创新战略联盟，已经在2016年起在多省市政府支持下，开始筹备VR产业基地。2016年更被称为“VR元年”。

综上所述，面对新技术更新换代对医学教育领域的影响，美容整形教学也应顺应时代潮流，有效地和虚拟现实技术进行整合，更好地帮助学生进行学习与操作，促进美容整形教育的改革创新，不仅仅用于手术、注射、假体雕刻等方面，还要在激光美容、牙科美容等方面进一步应用。相信虚拟现实技术在美容整形教学中会发挥越來越重要的作用。

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