基于醫(yī)學信息技術(shù)的虛擬仿真實訓方法

隨著現(xiàn)代醫(yī)學技術(shù)的快速發(fā)展，國民對醫(yī)療水平的要求也逐步增高，我國醫(yī)學始終以注重扎實的基礎(chǔ)，培養(yǎng)能力強，素質(zhì)高的醫(yī)療人員為理念。傳統(tǒng)的醫(yī)學教育注重理論基礎(chǔ)，缺乏實踐經(jīng)驗。目前我國相對缺少手術(shù)經(jīng)驗豐富的外科醫(yī)生。醫(yī)生往往需要通過較長時間的臨床實驗，學習，才能擁有較為熟練的手術(shù)技能。傳統(tǒng)的手術(shù)訓練方法大多是通過人的尸體或動物來進行模擬手術(shù)，其手術(shù)所需成本較高，同時又不能完全模擬手術(shù)現(xiàn)場。為醫(yī)護人員的手術(shù)培訓帶來了很大的局限性。近些年來，隨著醫(yī)學信息技術(shù)與網(wǎng)絡虛擬仿真技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的醫(yī)護人員選擇用虛擬仿真實訓方法來進行手術(shù)的模擬和訓練。本文結(jié)合目前國內(nèi)的醫(yī)學信息技術(shù)，對基于醫(yī)學信息技術(shù)的虛擬仿真實訓方法進行了深入的研究。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)學信息 虛擬仿真 實訓方法 圖像分割

1 引言

隨著我國對醫(yī)學技術(shù)的要求逐步增高，傳統(tǒng)的醫(yī)療實訓方法已經(jīng)無法滿足如今的醫(yī)療人力資源的匱乏，因此越來越多的醫(yī)療中心選擇用虛擬仿真技術(shù)來對醫(yī)護人員的實訓進行訓練。目前，在國內(nèi)，虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)逐步受到我國醫(yī)學界和科學界的重視和研究興趣。虛擬仿真技術(shù)具有模擬手術(shù)場景復雜，人機溝通力強，手術(shù)現(xiàn)場多元化等特點。其所包含的技術(shù)領(lǐng)域也十分廣泛。虛擬仿真技術(shù)通常包含傳統(tǒng)的計算機技術(shù)，計算機圖像處理技術(shù)，現(xiàn)代生物技術(shù)，現(xiàn)代醫(yī)學信息技術(shù)，仿真技術(shù)和科學計算技術(shù)等?；卺t(yī)學信息技術(shù)的虛擬仿真實訓不僅可以對醫(yī)療人員的臨床實驗進行仿真模擬訓練，同時也可以在醫(yī)生手術(shù)過程中，全程對醫(yī)生操作進行實時指導，是目前醫(yī)學界一項炙手可熱的培訓技術(shù)。

2 基于醫(yī)學信息技術(shù)虛擬仿真技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)是指利用計算機技術(shù)對臨床手術(shù)進行模擬訓練的一種醫(yī)療培訓技術(shù)。它包含了許多醫(yī)學技術(shù)領(lǐng)域，包括現(xiàn)實手術(shù)的培訓技術(shù)，計算機全程指導手術(shù)技術(shù)，醫(yī)學圖處理技術(shù)，醫(yī)生通過圖像引導進行手術(shù)技術(shù)，手術(shù)導航技術(shù)，醫(yī)療圖像重建和虛擬手術(shù)技術(shù)等。傷口切割處仿真是指在虛擬仿真手術(shù)中模擬外殼手術(shù)的傷口切割技術(shù)，該技術(shù)可以訓練外科醫(yī)生的傷口切割手法與技能熟練度，虛擬仿真技術(shù)充分的模擬了手術(shù)時傷口切割的效果，以及醫(yī)療人員切割傷口的平滑程度。

在進行傷口切割仿真技術(shù)的試驗中，傷口切割時間和傷口切割效果是制約模擬實驗真實性的保障。手術(shù)碰撞仿真是指在進行虛擬仿真手術(shù)過程中，患者器官與手術(shù)器械的碰撞至關(guān)重要，在外科手術(shù)中，手術(shù)器械與患者器官的碰撞往往會決定一場手術(shù)的效果或是一個人的生命，因此，對手術(shù)器械碰撞的模擬實驗是醫(yī)學仿真試驗中十分重要的板塊。由于患者的軟組織器官，與模擬的醫(yī)療器械都呈現(xiàn)不規(guī)則形狀，因此，在進行模擬實驗時，針對不規(guī)則幾何體是否會發(fā)生碰撞的實驗，是確保模擬實驗的真實性和仿真高效性的關(guān)鍵。醫(yī)學圖像處理技術(shù)是指對于醫(yī)學圖像技術(shù)的模擬和數(shù)據(jù)分析模擬等。包括三維，X光，血液流動等的圖像模擬。對于手術(shù)場景的仿真包括對手術(shù)時的燈光，器械，設備，手術(shù)室的背景顏色，手術(shù)器材材質(zhì)的模擬等。為醫(yī)療人員在進行培訓時提供一個較為真實的手術(shù)場景。仿真系統(tǒng)配置內(nèi)核則包括仿真模擬板塊的監(jiān)測與更新，手術(shù)資源配置的維護，操作板塊的模擬等。

3 虛擬仿真實訓方法研究

為了驗證虛擬仿真實驗的有效性，我們對其實訓方法進行了深入的分析和研究。根據(jù)目前仿真系統(tǒng)的開發(fā)形式，我們對其系統(tǒng)按照功能性的不同，進行了模塊劃分。模塊劃分后，我們開始對系統(tǒng)實訓方法進行研究。首先，我們需要構(gòu)建一個虛擬仿真實驗的程序編程，該編程包括虛擬實驗數(shù)據(jù)，虛擬實驗對象，虛擬實驗圖像和虛擬實驗場景。虛擬實驗的程序編程是整個虛擬仿真實驗的基礎(chǔ)。對虛擬仿真實驗進行編程后，需要對實驗的硬件設備進行選擇。通常我們所采用的實驗硬件設備包含瑞士公司生產(chǎn)的Pmryer力度觸覺反饋設備，該力度觸覺反饋設備包括有7個力度反饋度，可以對模擬手術(shù)過程中的手術(shù)力度進行全方位的模擬。包括擠壓力，拉扯力，摩擦力，抓取力等。硬件選擇完畢后，我們就可以對虛擬仿真實驗的具體任務進行設計。仿真實驗的具體任務包括一，虛擬醫(yī)學圖像處理技術(shù)，我們需要對虛擬的醫(yī)學圖像進行處理，保證其頻率波動的穩(wěn)定和二維，三維圖像的識別。二是建立三維的軟組織模型，對手術(shù)過程中軟組織可能發(fā)生的變化進行模擬，以保證模擬實驗的真實性。三是對實驗力度反饋數(shù)據(jù)進行處理。在手術(shù)進行過程中，醫(yī)護人員的手術(shù)力度有著至關(guān)重要的作用，因此，我們需要對手術(shù)過程中的力度進行模擬。四是對手術(shù)時的血液流動進行模擬。手術(shù)時，醫(yī)護人員需要隨時對患者的血液流動進行控制，因此對血液流動進行模擬在虛擬仿真實驗中是十分重要的。隨著我國醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)在醫(yī)療領(lǐng)域的應用將越來越廣泛。

4 結(jié)論

基于醫(yī)學信息技術(shù)的虛擬仿真實訓是一個包含著眾多復雜技術(shù)的一款醫(yī)療手術(shù)模擬實訓系統(tǒng)。本文對其實訓方法進行了深入的分析和研究。首先我們對仿真實驗系統(tǒng)進行了系統(tǒng)編程，之后對其硬件設備進行選擇，最終確立仿真實驗任務。系統(tǒng)實驗包括了模擬軟組織模型的建立，保障了虛擬實驗時，能夠了解手術(shù)過程中患者軟組織結(jié)構(gòu)的變化情況。模擬圖像處理技術(shù)，對醫(yī)療圖像進行二維，三維的建模，并對其圖像數(shù)據(jù)進行分析。模擬手術(shù)力度反饋，更好幫助醫(yī)療人員在進行手術(shù)時的力度控制進行訓練。虛擬仿真系統(tǒng)不僅可以對醫(yī)療人員的手術(shù)經(jīng)驗進行培訓，同時也可以利用仿真模擬系統(tǒng)，在真實手術(shù)操作時，進行手術(shù)實時的引導?；卺t(yī)學信息的虛擬仿真實訓不僅為我國醫(yī)療人員的手術(shù)經(jīng)驗提供了訓練的平臺，也為我國醫(yī)學技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻

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作者簡介

李曉莉（1980-），女，河南省西華縣人。碩士學位。副教授。主要研究方向為臨床醫(yī)學。

作者單位

漯河醫(yī)學高等?？茖W校 河南省漯河市 462002