基于虚拟交互的可视化医疗辅助设备的分析与设计

王丹 丛琳琳 杨金鹏 魏谊平

大连交通大学

一、虚拟交互在医疗领域中应用的背景与现状

虚拟现实，也被称为视觉模拟，随着科学技术理念的持续优化，虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术逐渐从传统意义上的单一发展形式，转变为多领域、多角度的应用，这一技术在医疗辅助设备中的研究开发前景广阔。目前，我国虚拟现实产业已经初具规模，产业生态初步形成，在硬件、软件、内容制作与分发、应用与服务等环节逐步完善，但要真正实现一个自然可交互、高度沉浸感且易于普及的虚拟现实医疗系统，仍面临很多的技术难题。

二、可视化医疗辅助设备的作用

VR设备能够为医护人员提供模拟环境，让其在虚拟化的场景中，亲临其境般得到更多的锻炼，对于要求实操性能强的新手医生来讲，辅助使用虚拟现实设备可以通过虚拟现实视频让自己置身其中，观察手术操作细节，实现更好的医疗培训和医疗教育，帮助外科医生更快、更好地进行学习和模拟演练。

三、相关案例分析

（一）VR技术在医疗培训中的应用

文献报道，2016年，广州市正骨医院建立了全国首个“虚拟现实医院”，该医院将运用VR+3D技术，在医疗教学培训、远程医疗、康复治疗以及心理治疗等多方面提供更好的解决方案。随着研究的不断深入，传统的二维医学将会被基于虚拟现实技术的三维重建、3D打印、虚拟仿真等方式的三维可视化医疗环境所取代。

（二）VR技术在护理教学中的应用

随着医学前端科学技术的发展、各个国家的新型流行疾病趋势和人口适应结构的医疗改革的推行，护工等行业人力成本持续走高，同时，对于专业人员的培养也是一大难题。洛杉矶儿童医院尝试采用VR医疗训练系统，推出了Oculus Rift，针对儿童和老年人有关方面的急救护理，佩戴头部的显示器和Touch控制器，可以模拟真实体验，从而更快速有效地得到高质量的培训。医学生们可以按照自己的时间来灵活安排多次反复训练，无需像以前的训练课那样把所有人都集中在同一个时间和现场，这有效地降低了时间成本。

（三）VR技术在解剖教学中的应用

海军军医大学附属长征医院在医疗卫生教学中引用AR技术Virtuali-Tee，使医学生对心脏解剖学知识有了一个更全面直观的了解。众所周知，心脏的结构极其复杂，涉及多个方面，在医疗教学中会极大地减少手术风险。

四、基于虚拟交互的可视化医疗辅助设备的设计

可视化医疗设备的设计作为AR技术在医疗运用中的辅助工具，它不仅仅起到辅助医护人员的作用，更多的是促进医疗技术的发展。医疗辅助设备设计在增强现实的医疗中通过自身的辅助功能，减少实际手术操作中的失误。

（一）可穿戴设备设计

通过对虚拟现实和医疗设备的相关调研以及数据分析，还有现有的VR技术在医疗中应用的调研，本次设计以帮助外科手术医生快速完成手术培训为中心，利用AR与传感器技术完成在现实空间中对虚拟现实学习系统的设计。通过智能传感器的识别与可穿戴设备设计，为学习者提供更加精准的学习体验。

（二）设计方案

作为医生视野和手的延伸，产品本身应该为医生提供更加方便、更加高效的学习辅助工具。所以，产品应该在手术的模拟过程中更加精确，针对人机关系方面，对产品的尺寸、佩戴的感受都应有一定的要求。在色彩搭配上，采用黑色与蓝色作为主色调，完善设备的主要功能，通过仪器的传感器、触感系统，达到对教学的实时画面传送。

图1

图2

五、结语

可视化医疗辅助设备作为辅助医生诊疗的工具，对整个医疗行业的发展起到了尤为重要的推动作用。在虚拟现实的大环境下，可视化医疗辅助设备设计是具可行性的，是有意义的，它的未来也是光明的。