基于虚拟现实技术的病案信息可视化研究

摘 要

虚拟现实技术的发展和裸眼3D产品的普及为病案信息利用提供了新的模式。将虚拟现实技术和病案管理相结合是病案管理工作的新方向。本研究从虚拟现实技术发展的背景出发，对虚拟现实技术在病案信息利用上的应用前景进行了分析，探讨虚拟现实技术在病案管理上可能存在的问题并提出相关对策。

关键词

虚拟现实技术 病案 信息 可视化

Abstract The development of virtual reality technology and the popularity of naked eye 3D products provide a new mode for the utilization of medical record information. Combining VR technology with medical record management is a new direction of medical record management. Based on the background of the development of VR technology， this paper analyzes the application prospect of VR technology in the utilization of medical record information， discusses the possible problems of VR technology in medical record management， and puts forward relevant countermeasures.

Keyword virtual reality technology; medical record; information; visualization

虚拟现实技术（Virtual Realilty，简称VR）是计算机的仿真系统，它通过生成一种模拟环境，使用户借助传感设备等与虚拟世界中的物进行交互，用户可以突破某些客观限制，感受现实世界无法实现的体验。随着数字化时代的到来，病案数字化的进程已经上了一个台阶，部分医院已经完全实现了电子病案，把虚拟现实技术运用到电子病历上，是病案信息利用升级的重要方向。本文通过对虚拟现实技术在病案信息利用上的应用前景进行分析，探讨这项应用可能存在的问题并提出相关对策。

一、背景

虚拟现实也称虚拟环境[1]、人造环境[2]等。计算机仿真系统通过创造虚拟环境使用户沉浸其中并与虚拟世界发生交互，从而使用户获得真实的体验和反馈。目前虚拟现实技术在国内外快速地发展和应用，如在医疗、游戏娱乐、教育、军事及产品设计等多个领域中得到了实际的应用。上海虚拟网上世博展馆，逼真地呈现了世博园的三维场景，用户通过注册可以扮演自己喜欢的角色，在通过全景、俯视、平视和夜景等多视角参观世博园之余，还可以和其他玩家实现交互。中国国家图书馆推出“虚拟现实”系统，使用户仿佛置身现实图书馆中，足不出户体验虚拟的搜索室和阅览室。虚拟现实技术在医疗领域更多运用在手术模拟、心理治疗、医学教学上，而在病案利用层面上的应用几乎为零。

二、应用前景分析

1.优化信息检索。病案的信息检索一般情况是医护人员根据自身需要在病案信息检索系统中进行查询、筛选相关病案信息的过程。与传统的病案信息检索相比，虚拟现实技术增加了可视化的功能，从而弥补了用户信息认知的不足。众所周知，不同地方对同一疾病的描述存在地域差异，甚至内科医生和外科医生对同一疾病也会存在不一样的描述，从而产生了同一疾病有多个不一样的命名，这是人们认知的多样性造成的。虚拟现实技术就等于把抽象的文字说明变成可视化的过程，把检索过程中的各种语义进行转化，并且在三维或多维空间呈现出来。这种更为直观和形象的检索结果的呈现，有利于检索者更为清晰地识别目标信息，最终提高了医护人员对检索信息的认知和理解，提高了检索的把控能力。除此之外，病案信息检索可视化，有利于医护人员分析和挖掘疾病之间隐藏的关联性。虚拟现实技术通过可视化的信息界面，能最大化地呈现数据之间的关系、趋势发展和模式表达，为医护人员从检索的结果中提取最为本质的信息提供帮助。

2.发展虚拟教学。虚拟现实技术在医学领域发挥着独特的作用，计算机仿真系统通过虚拟的环境帮助医学学习者建立人体系统的立体动态概念、观察人体内部情况、模拟手術实践等。在国外，某些学者已经对虚拟现实技术在解剖学教育中的应用进行了研究[3]。如Grantcharov的研究发现，接受过虚拟手术仿真培训的医生在手术过程中的表现比没有接受虚拟手术仿真培训的医生好[4]。将虚拟现实技术用于病案上，可通过虚拟复原和展示将用户带入某个特殊的病案当中，用户在虚拟仿真系统中穿越历史，回到过去了解病人当时的病情以及当时主诊医师作出的判定和对应的治疗措施。这样的场景还原比单纯阅读纸质病历更贴近人的思维习惯，从而提高学习的兴趣和空间想象能力。通过虚拟现实技术将文字信息转化成模拟仿真的世界，能让用户从枯燥的病历学习中解放出来，沉浸到活生生的例子当中，优化了他们的体验。

3.开展智能咨询服务。患者在病案资料查询的过程中遇到困难往往需要即时回答，虚拟现实技术提供人性化的人机交互，利用智能代理技术、模糊查询、中文分词技术等为患者提供初步的解决问题的方案，患者面对的不再是冷冰冰的浏览器窗口，而是更为友好的人机交互的界面，患者只需向虚拟系统提供问题的关键词即可查询相关问题的解决方案。社会上某些特殊人群，如社交恐惧症患者、某些难以启齿的疾病的患者都可以通过虚拟技术得到相应的帮助，而无需接受真实的面对面交流。虚拟现实技术为人工咨询提供了一个很好的补充。

三、存在问题及对策

1.软件和硬件技术。目前，国内外已有多家技术公司如Metaio、Infinite Z、Wikitude提供了软件和硬件方面的解决方案和工具。使用者不需要理解底层SDK复杂的实现方式，只需要在已有的业务逻辑中嵌入AR模块，就可以使用原有的平台工具和现成的开源代码，开发适合自己的AR产品。硬件方面，微软设计了AR（Hololens）眼镜，只需随手一拨便可得到不同层次的人体结构。Infinite Z公司开发了一款3D显示屏，可以根据用户头部的转动和手的动作，实时调整看到的3D图像，并且允许使用者在虚拟世界操纵虚拟物体。中国高等教育数字图书馆的“大学数字图书馆国际合作计划”项目也应用了虚拟现实技术。用户只需安装其网站提供的系统程序平台组件，即可体验虚拟的搜索室和阅览室，并且可以运用虚拟现实技术实时显示、限时绘制某些搜索到的资源。

虽然在软件和硬件方面都有相应的技术支持，但由于虚拟现实技术处于发展的初级阶段，目前产生沉浸感的虚拟现实系统的设备价格普遍偏高，在市场上也不像手机或者平板电脑那么普遍地存在于家家户户。对此，使用虚拟现实技术需因地制宜。根据虚拟现实技术的实现方式以及交互性和沉浸感的不同，可分为桌面式虚拟现实技术、分布式虚拟现实技术、沉浸式虚拟现实技术和增强式虚拟现实技术。而桌面式虚拟现实技术也称纯软件虚拟现实技术，利用普通计算机、虚拟现实技术软件和互联网就能实现虚拟现实技术功能，投入最少但效果显著。待相关硬件设备逐步平民化时即可迅速转换，实现真正意义的虚拟现实。

2.三维建模。虚拟现实技术的本质就是实景还原以及对各类行为的仿真与3D建模的过程，因此用虚拟现实技术增强病案的有效利用，也就是对病案利用的仿真与3D建模的过程。首先，要对原有的病案管理系统进行改造升级，使其具备外接各种虚拟现实硬件设施的条件。其次，对原有数据库和场景进行3D建模，将2D的文字数据转换为3D数据，运用影像采集设备如相机、手机或航拍无人机等从多个角度采集物体的影像信息。再次，对呈现的内容和场景进行3D建模，虚拟现实技术的关键是具有交互性的三维环境生成于计算机当中[5]，实现建模的三维化。桌面式虚拟现实技术在软件实现方面可以考虑使用VRML方法或360°全景方法。两种方法在软件建模方面开发难度较低，也不需特别浏览设备观看，只需在计算机浏览器上安装插件即可。最后，病案信息关联性的可视仿真和3D建模，对各种疾病之间的内在关联性进行3D建模，使其可以图像化地呈现给用户，便于检索者发现潜在的有用信息。

3.信息文化。信息文化（Information Literacy）也称信息素养，由美国信息产业协会主席保罗·泽考斯基提出，他认为信息素养是指信息人具备的精通信息技术和技巧且可合理选择信息工具为其自身服务，并解决相关信息问题的能力[6]，这种能力既是一种对信息社会适应的基本能力，又是一种涉及各方面知识、涵盖面很宽的综合能力。虚拟技术的应用必然对使用者和管理者的信息素养提出了新的要求。一方面对于使用者来讲，这是一种新的查阅病案的手段，他们除了需要了解设备如何使用，还需要了解使用流程以及使用虚拟现实设备查阅的优势。医院可以安排工作人员对用户进行指导，帮助他们利用虚拟现实技术找到病案信息之间的关联性，从而找到更多具有潜在价值的信息。另一方面对于管理人员来讲，这也是一种新的挑战，他们必须具备理解和使用虚拟现实技术及其设备的能力，并且还需要面临不同专业科室的医护人员提出的涉及各个学科领域的问题。

四、结语

相比传统的病案信息利用的形式，虚拟技术的诞生使信息呈现的结果以及信息检索的过程更为形象与生动。将虚拟现实技术运用到病案信息的利用上，将有利于医院在资源建设和服务业务上向医护人员以及病患提供更好的体验。在数字化的时代，一些数码产品的出现，如裸眼3D电视、裸眼3D手机，为虚拟现实技术的发展提供了硬件的保障。可以预见，虚拟现实技术作为时下新型的技术，将其应用到病案信息中的探索定将持续。

参考文献

[1]Sheridan T B.Defining our terms[J].Presence：Teleoperators and virtual environments，1992，1（2）：272-274.

[2]Krueger M.Artificial Reality [M].Reading：Addison-Wesley Professinoal，1991.

[3]Nicholson D T，Chalk C，Funnell W R J，etal. Can virtual reality improve anatomy education？ A randomised controlled study of a computer generated three dimensional anatomicalear model[J].Medical education，2006，40（11）：1081-1087.

[4]Grantcharov T P，Kristiansen V B，Bendix J，etal.Randomized clinical trial of virtual reality simulation for laparoscopic skills training[J].British Journal of Surgery ，2004，91（2）：146-150.

[5]蔡蘇，王沛文，杨阳，刘恩睿.增强现实（AR）技术的教育应用综述[J].远程教育杂志，2016（5）：27-40.

[6]Zurkowski PG. The Information Service Environment Relationships and Priorities[M].National commission on Libraries and Information Science，1974.

作者简介：邹雪晶，广州医科大学附属第一医院馆员，硕士研究生，研究方向为档案管理。