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VR离我们还有多远?

2018-07-17 阅读888次

  虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,它利用计算机生成一种模拟环境,是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向,是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合,是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外,还有听觉、触觉、力觉、运动等感知,甚至还包括嗅觉和味觉等,也称为多感知。自然技能是指人的头部转动,眼睛、手势、或其他人体行为动作,由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据,并对用户的输入作出实时响应,并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。

  《刀剑神域》动画化在当时可谓把“虚拟现实”、“VR”热点推向一个高潮,我们向往有一天,能出现“vr"头盔,体验一下虚拟现实的快感,最近的电影《头号玩家》也是一波浪潮。

  无论是增强现实还是虚拟现实,现在都进入到了一个发展的高峰期,除了应用到游戏和教育领域之外,这些技术与相关的公司,都寻求能够将这两种新技术应用到更多的场景和领域中。而各种增强现实体验取得最大进展的领域,其实算是医学了。这一点在斯坦福大学SCIEN主板的AR/VR医学应用研讨会上有了最明显的体现。实际上,现在已经出现了几十个项目,而且还有大量的商业供应商为医生、医院和病人提供解决方案。从外科手术到病人恢复、指导,所有领域都有所覆盖。


  在医学领域,虚拟现实的第一批应用实例就是对即将进行的手术操作进行可视化预览。外科医生可以在病人的MRI或者3D扫描视图中导航,了解未来在手术中会遇到怎样的状况和问题,并且计划自己如何更好的完成手术。而最新的技术甚至能够在手术过程中利用虚拟现实技术提供帮助。在此次研讨会上,外科医生SabineGirod提供了一种方式,可以说明手术过程和结果会通过虚拟现实成为病人和医生交流的最佳工具。在开始进行手术之前,她可以练习使用不同的手术方式来找到寻找到最佳的手术效果。同时,通过增强现实信息想要覆盖到患者身体上,需要极其精确的建模和校准,因此目前来看还有很多限制。例如增强现实技术对骨骼手术的效果就要比软组织手术效果好得多。它还需要患者保持静止才能工作,因为想要动态追踪患者的运动系统,这项技术目前还处于早期的研发阶段。

  手术机器人完成虚拟手术

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  在很多情况下,比如当使用一种最直观的达芬奇手术机器人时,外壳手术已经通过技术手段,直接超越了医生与物理工具的互动,并且直接通过他们的眼睛看到了手术过程。电脑和机器人中间,能够将手部的动作转化成机械的动作,并且通过自定义显示屏或监视器传递3D图像。一旦在外科医生和病人之间建立了计算机系统,就可以模拟手术和手术本身的过程。TonyJarc是神经外科的专家,他认为模拟手术有很多用途和好处。一种是像上面Girod那样用来规划和实践,另外一种好处就是进行手术训练。Jarc展示了将虚拟现实系统作为培训工具的几种不同方式。该系统可以为医生手术训练提供指导,或者让外科医生在手术时评估他们的表现。甚至还有一种用途,可以被称作“幽灵工具”,通过专业外科医生远程监督指导来帮助医学学生。要知道这些工具目前还无法完全取代现有的解决方案,比如学生在显示屏上进行2D场景教学,但根据一些针对初级用户的研究表明,使用3D工具可以大幅减少出错率。

  HoloLens带来增强现实的外科手术辅助

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  斯坦福大学医学中心一直都在与微软HoloLens团队合作,该系统解决了在乳腺癌手术中使用实时校正技术的问题。该系统目前使用表面标记方法来让增强现实技术在手术中发挥作用。但目前微软还在于斯坦福的Bio-X团队合作,开发更好的方式来让3D标记更精准。当然,对于癌症外科医生AmandaWheeler来说,这个系统能够比以前使用的老系统更精确的切除肿瘤,她说的是1970年代使用的电线定位肿瘤技术。她将其描述成X-RayVision,一旦被设置好并正确的对其,就可以通过简单的手势控制所看到的一切,这也是新技术的一大亮点。

  AR/VR也能给病人带来很多好处

  其实外科医生并不是唯一一群对病人身体变化感兴趣的人,病人本身也是如此。通过虚拟现实技术,病人可以看到自己的心脏、电脑或关节中出现的问题,而不是像以前一样只是一种单调的熟料模型或者一张图片而已。这需要医生和团队进行额外的工作,但病人通常会对这些额外的信息更感兴趣。增强现实与虚拟现实要可以用来分散年轻患者的注意力。由Packard儿童医院推出制造减少儿童焦虑的新平台就一直在这方面进行努力。目前为止,那些遭受疼痛和焦虑的儿童在静脉注射或包扎伤口的时候,之前只有服用药物一种方式来缓解疼痛。而现在在很多情况下,可以通过增强现实和虚拟现实技术来分散注意力,代替药物的使用。


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