虛擬現(xiàn)實技術(shù)在肝膽外科臨床教學中的應(yīng)用

于云寶 劉桂生

摘 要：近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)、3D打印技術(shù)等在肝膽等外科臨床手術(shù)得研究生教學中應(yīng)用越來越多，利用3D打印模型通過觀察，幫助學生認識學習。利用3D打印技術(shù)打印出來的模型極為逼真，能夠?qū)⒏闻K內(nèi)部構(gòu)造以及各個血管、腫瘤的位置和大小以及各個管道之間的關(guān)系清晰地展示出來。在肝膽外科學習的學生通過這一技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)手術(shù)之前的虛擬教學，也能幫助他們在盡可能短的時間內(nèi)認識到復雜的肝臟內(nèi)部的大致構(gòu)造，也有助于學生對于手術(shù)方案以及診治過程的理解認識，不得不說這種教學方式極為有效。

關(guān)鍵詞：3D打印 虛擬現(xiàn)實技術(shù) 肝膽外科 臨床教學

引言

所謂虛擬現(xiàn)實技術(shù)，也就是通過計算機的使用，使真實的場景能夠以三維模擬的方式展示出來，該技術(shù)是三維建模仿真技術(shù)、計算機圖形技術(shù)、人工智能以及傳感技術(shù)等結(jié)合于一身的技術(shù)，能夠給使用人員提供他們所需要的關(guān)于感官的模型，同時還能幫助他們做到與可視化的模型之間的互動。本文所提到的研究以3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)較好的應(yīng)用在現(xiàn)代醫(yī)療上。學生在完成對三維建模虛擬模型的認識以及3D打印模型的學習之后，能夠?qū)ζ鋵韽氖碌男袠I(yè)有更清晰的認識，有助于其日后手術(shù)方案的制定，不過該技術(shù)仍存在些許缺陷，虛擬現(xiàn)實技術(shù)建造的模型和實際手術(shù)中暴露出來的解剖問題仍有較大差異，很難準確掌握，該技術(shù)可以在手術(shù)之前將三維圖像和手術(shù)中所展示的切面實現(xiàn)良好連接，能讓觀察人員有更直觀的感受和認識。在實際手術(shù)過程中，通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以幫助教授在結(jié)合自己已有的理論基礎(chǔ)以及實踐經(jīng)驗上，結(jié)合手術(shù)中呈現(xiàn)出的圖像，有效整合圖像、文字、視頻等信息，這也有助于生動、有趣、活潑的教學模式的形成，這樣一來，學習人員可以結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供的畫面，最大程度上發(fā)揮其主觀能動性，和教授們進行深入探討，從而有效提高學習效率。^[1]

一、3D打印聯(lián)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)的肝膽外科臨床教學模式

1.構(gòu)建3D模型的過程

將患者CT檢查數(shù)據(jù)輸入醫(yī)學圖像系統(tǒng)之中，建立起三維模型。把模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模板文件，導入軟件之后適用3D打印系統(tǒng)打印成3D模型。^[2]

2.模型打印的教學方法

通過開放式的教學方法的使用，能夠讓學生學習MRI以及CT檢查影像的閱讀方法，經(jīng)過學生對上述病例研究討論之后，了解疾病發(fā)生的位置，從而做出診斷。學生在學習影像資料之后，可以幫助他們?nèi)轿坏挠^察到患者肝臟的構(gòu)造以及各個管道之間的關(guān)系，并且能夠讓學生在腦海中形成立體的模型概念，以加深學生的理解。

3. 3D打印對于治療方案確定的重要性

通過可視化的三維打印模型能夠讓學生清楚地觀察到肝臟各個部位的情況;能夠清楚地測量出腫瘤的大小以及其與管道之間的關(guān)系。根據(jù)測量的結(jié)果，能夠事先選擇適合的手術(shù)操作，詳盡的制定出手術(shù)方案內(nèi)容。^[3]

4.手術(shù)前的虛擬

三維可視化虛擬手術(shù)技術(shù)的應(yīng)用，能夠讓每一個同學在老師的帶領(lǐng)下，借助機器進行手術(shù)前的模擬，根據(jù)老師的講解，清楚地了解到肝臟部位的手術(shù)技巧以及操作方案。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在肝膽外科臨床教學中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.可視化的虛擬現(xiàn)實技術(shù)對于傳統(tǒng)教學模式的沖擊

在人體中，肝臟這一器官的構(gòu)造極為復雜，熟悉并且掌握肝臟各個管道以及各個部位的解剖構(gòu)造以及其工作原理是一件極為困難的事情。不過在三維可視化的3D打印技術(shù)的協(xié)助之下，學習的過程中可以實現(xiàn)3D打印技術(shù)、三維可視化模型的有機互補，提高學生的學習積極性，使學習效率提高。一般而言，這種學習模式一般先學習傳統(tǒng)影像教學資料以及三維的可視化圖像，接著對3D打印技術(shù)打印出來的模型進行研究，循序漸進激發(fā)學生的學習積極性，使學生能夠以最快速度學習圖像的閱讀技巧，并對圖像做出準確的判斷，通過手術(shù)過程的模擬直接了解手術(shù)歷程。這樣一來，與傳統(tǒng)教學相比，學生的學習效率能夠最大程度上得到提升，其學習熱情也會最大程度上調(diào)動起來。

2.對手術(shù)前肝臟解剖以及閱片而言3D模型的所起的作用

肝臟質(zhì)地結(jié)實，每種病灶的深淺程度各不相同，往往很難發(fā)現(xiàn)。所以，在進行手術(shù)之前，外科醫(yī)生往往要進行病人CT檢查資料的反復多次觀察、閱讀，才能完成手術(shù)前的準備，從而保證手術(shù)成功率的提高。在其中CT檢查的影像資料經(jīng)過電腦的處理之后，盡管其呈現(xiàn)方式為3D，但是畢竟只是展示在平面之上，這給研究生們直觀的認識影像資料帶來了較大的困難，同時也不利于其閱片的學習和手術(shù)的進行。但是經(jīng)過本文所述的三維可視化3D技術(shù)的打印能夠?qū)⒉∽兊母闻K實體化，可以清晰地展示出病灶的具體情況，學生也可以任意扭轉(zhuǎn)模型，從各個角度觀察自己所需要的部分，提高其影像資料和3D模型的研究效率，實現(xiàn)肝臟手術(shù)的研究過程中，具體分析患者的病理特征，提高臨床手術(shù)診斷以及手術(shù)的實施效率。

3.在教學實踐中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用

肝膽外科研究生在學習時可以通過虛擬實驗室進行，通過對模擬的尸體的解剖練習，直到熟練為止。因為虛擬練習并不會受到場地、資源等的限制，因此其成本與實際手術(shù)相比極為低廉，同時還能夠高效地完成逼真的手術(shù)模擬，其優(yōu)越性極高。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠幫助醫(yī)學生和臨床醫(yī)生更直接的實現(xiàn)與目標的交互，這對于教學準確、科學性的提高而言均意義重大。

結(jié)語

目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在肝臟的外科研究生的臨床教學中的應(yīng)用情況良好，教學取得的進步明顯，這一技術(shù)的應(yīng)用也能使教學資源最大程度發(fā)揮，對其他學科而言有著很強的借鑒意義。

參考文獻

[1]藺晨，趙峻，楊華，林國樂，陳適，羅林枝，鄭華，張宇成，潘慧，廖泉.規(guī)范化外科教學中三維可視化觸屏平臺應(yīng)用的師資培訓效果分析[J].基礎(chǔ)醫(yī)學與臨床.2016（03）

[2]張少杰，高尚，王星，汪劍威，李志軍，侯峰，王志強.數(shù)字三維可視化人體解剖軟件在解剖學教學中的應(yīng)用探討[J].內(nèi)蒙古醫(yī)科大學學報.2014（S2）

[3]孫明，趙文嫣，潘春雨，譚書韜，吳斌.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在泌尿外科教學培訓中的應(yīng)用[J].生物醫(yī)學工程與臨床.2017（06）

作者簡介

第一作者簡介：于云寶（1984.10—），男，漢，山東省濰坊市，主治醫(yī)師，本科，主要從事肝膽胰方向研究。

通信作者簡介

劉桂生（1986.3—），男，漢，山東省泰安市，主治醫(yī)師，碩士研究生，主要從事肝膽外科方向研究。