現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越體現(xiàn)多門學(xué)科的交叉和滲透，拿最經(jīng)典的醫(yī)學(xué)來(lái)講，目前整個(gè)醫(yī)學(xué)學(xué)科中就包含了大量的不同的學(xué)科元素：機(jī)器人、生物力學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、數(shù)學(xué)分析、機(jī)械力學(xué)、材料學(xué)等等，其中錯(cuò)綜復(fù)雜的學(xué)科交匯形成了一個(gè)獨(dú)立的研究領(lǐng)域：虛擬手術(shù)（Virtual Surgery-VS）。當(dāng)下關(guān)于虛擬手術(shù)系統(tǒng)的研究方向有很多，比如醫(yī)學(xué)可視化（Medical Visualization）、醫(yī)學(xué)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Medical augmented Reality）、醫(yī)用機(jī)器人、圖象引導(dǎo)手術(shù)（Image Guided Surgery）、計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)（Computer Aided Surgery，Computer Assisted Surgery）以及手術(shù)模擬（Surgery Simulation）等。

根據(jù)以上的研究來(lái)說(shuō)，手術(shù)模擬算是目前虛擬手術(shù)研究方向不太重視的一個(gè)領(lǐng)域，其大部分研究的主要作用除了研究手術(shù)方法等學(xué)術(shù)用途之外，就是建立一個(gè)模擬的系統(tǒng)讓醫(yī)學(xué)院正在學(xué)習(xí)的醫(yī)科生進(jìn)行手術(shù)練習(xí)。在Siggraph Asia 2016會(huì)議的VR Showcase的展覽會(huì)場(chǎng)上，雷鋒網(wǎng)看到了一個(gè)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合的手術(shù)模擬系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)能讓用戶練習(xí)如何做好一臺(tái)眼科手術(shù)。

該系統(tǒng)使用了HTC Vive作為核心，在周邊開發(fā)了一個(gè)手術(shù)硬件環(huán)境（增添了一個(gè)顯微鏡以及外接顯示器等等），該系統(tǒng)來(lái)自于臺(tái)灣大學(xué)的幾個(gè)研究生的研究課題，主要利用混合現(xiàn)實(shí)建立一個(gè)白內(nèi)障手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)。

參與這個(gè)課題的學(xué)生告訴雷鋒網(wǎng)，他們研究課題的初衷就是看到了白內(nèi)障病癥的嚴(yán)重性，目前白內(nèi)障是人類致盲的主要疾病之一，每年有超過(guò)2000萬(wàn)人次接受白內(nèi)障手術(shù)，但是目前很多醫(yī)學(xué)院以及研究機(jī)構(gòu)對(duì)初學(xué)的主刀學(xué)生的訓(xùn)練卻有很多的弊端。

目前市面上有很多對(duì)醫(yī)科學(xué)生進(jìn)行手術(shù)訓(xùn)練的方式，比較出名的幾家就是EYESi、INRIA和HelpMeSee。他們對(duì)白內(nèi)障手術(shù)的訓(xùn)練方式都很成熟，但是都有一些不足的地方。比如EYESi的手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)是依靠眼睛模型下面的三顆攝像頭來(lái)監(jiān)測(cè)手術(shù)刀的運(yùn)行軌跡，此外，它需要大量的傳感器，包括在手術(shù)刀上也有一些識(shí)別系統(tǒng)，來(lái)記錄練習(xí)的數(shù)據(jù)等等，這樣就增加了訓(xùn)練系統(tǒng)的制作難度以及成本。INRIA的訓(xùn)練系統(tǒng)也是虛擬現(xiàn)實(shí)的手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)，里面會(huì)有很多工具和Mark點(diǎn)，這些工具看起來(lái)比較雜亂，容易對(duì)學(xué)生產(chǎn)生干擾。HelpMeSee他們的手術(shù)系統(tǒng)很成熟，并且過(guò)于成熟，在手術(shù)訓(xùn)練時(shí)并沒(méi)有規(guī)定一個(gè)固定的訓(xùn)練點(diǎn)（比如從哪下刀），隨機(jī)性很大，非?？简?yàn)學(xué)生在手術(shù)訓(xùn)練中的應(yīng)變能力，對(duì)需要大量訓(xùn)練的醫(yī)科生很不友好。

更重要的一點(diǎn)是，目前市面上大部分的手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)都是采用了虛擬現(xiàn)實(shí)的方式，也就意味著所有的東西都是假的，這樣的訓(xùn)練效果肯定不會(huì)特別的理想。

根據(jù)臺(tái)灣大學(xué)的這幾個(gè)學(xué)生介紹，他們的手術(shù)模擬系統(tǒng)更多采用了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方式，訓(xùn)練效果更好。

雷鋒網(wǎng)對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了親身體驗(yàn)。整個(gè)機(jī)器的構(gòu)造大概是這樣：HTC Vive連接一個(gè)顯微鏡，作為主要的觀察口，顯微鏡下方有一個(gè)半臉的人眼模型，沒(méi)有真正的眼珠，取而代之的是一個(gè)圓圈。這個(gè)圓圈跟眼珠一樣大，是用來(lái)模擬眼珠位置的，圓圈旁邊有一個(gè)凹槽，據(jù)介紹，這個(gè)凹槽是為了固定手術(shù)針，因?yàn)槭中g(shù)時(shí)需要盡量的減小傷口面積，所以找一個(gè)固定的點(diǎn)來(lái)進(jìn)行訓(xùn)練能讓訓(xùn)練者的手更穩(wěn)。像之前所說(shuō)的HelpMeSee的訓(xùn)練方式就沒(méi)有考慮到這一點(diǎn)。

在進(jìn)行手術(shù)訓(xùn)練時(shí)，眼睛貼近虛擬頭顯，在頭顯畫面里，那個(gè)半臉的人眼模型就變成了真實(shí)的眼珠，訓(xùn)練者需要去完成相應(yīng)的任務(wù)才算訓(xùn)練結(jié)束。

任務(wù)分三個(gè)階段：

第一階段：移動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)。在虛擬眼睛周圍會(huì)出現(xiàn)多個(gè)小白點(diǎn)，眼睛正中間是一個(gè)小紅點(diǎn)，訓(xùn)練者需要操作手術(shù)針頭來(lái)移動(dòng)四周的白點(diǎn)，使其與紅點(diǎn)重合，主要練習(xí)手術(shù)時(shí)針頭在眼球內(nèi)自由移動(dòng)的能力。

第二階段：畫圈。這個(gè)階段，頭顯的畫面會(huì)在虛擬眼球周圍顯示一個(gè)圓形軌跡，訓(xùn)練者需要拿著針頭按照這個(gè)圓圈劃線，主要訓(xùn)練割角膜的過(guò)程。這個(gè)看似簡(jiǎn)單，但由于研究的區(qū)域非常小，所以對(duì)訓(xùn)練者運(yùn)動(dòng)針頭時(shí)的穩(wěn)定性有很高要求，不然就會(huì)變成下圖的樣子。

第三階段：轉(zhuǎn)動(dòng)眼球。關(guān)于白內(nèi)障的具體手術(shù)方法雷鋒網(wǎng)不甚詳解，但是據(jù)該項(xiàng)目的研究學(xué)生介紹，這個(gè)階段是需要操作者用針頭對(duì)眼球進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)處理，這個(gè)動(dòng)作也是最難的一個(gè)。

臺(tái)灣大學(xué)的幾個(gè)研究生告訴雷鋒網(wǎng)，目前該手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的任務(wù)只有這三個(gè)階段，因?yàn)殚_發(fā)只是剛剛開始，手術(shù)需要很多的動(dòng)作訓(xùn)練，僅僅這三個(gè)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，以后他們會(huì)針對(duì)這個(gè)系統(tǒng)繼續(xù)改進(jìn)和完善，增添更多的訓(xùn)練動(dòng)作。

目前該系統(tǒng)剛剛被研發(fā)出來(lái)，還沒(méi)有相關(guān)醫(yī)科學(xué)員采用，不過(guò)研發(fā)人員們表示，最近已經(jīng)開始跟一些醫(yī)科學(xué)校進(jìn)行接洽和討論，等時(shí)機(jī)成熟會(huì)提供給他們使用。

針對(duì)手術(shù)模擬系統(tǒng)，雷鋒網(wǎng)還專門詢問(wèn)了目前正在哈醫(yī)大讀研的同學(xué)，該同學(xué)表示，這個(gè)系統(tǒng)確實(shí)有一定的必要性，但是在國(guó)內(nèi)的醫(yī)院還很難見(jiàn)到。

不只是針對(duì)眼科，我覺(jué)得對(duì)所有的手術(shù)來(lái)說(shuō)，這個(gè)系統(tǒng)都應(yīng)該被廣泛應(yīng)用，但是現(xiàn)在來(lái)看并不是很現(xiàn)實(shí)。因?yàn)楝F(xiàn)在像我們這種醫(yī)學(xué)研究生（他是外科）都已經(jīng)直接上一線了，上級(jí)在手術(shù)時(shí)我們就在一邊觀摩，等看得差不多了，我們就會(huì)直接在臨床上給人手術(shù)，并沒(méi)有提前訓(xùn)練這一環(huán)節(jié)（要說(shuō)有的話，在本科時(shí)做過(guò)模型的手術(shù)操作，比如縫合等），一般都是不太嚴(yán)重的手術(shù)，并且有老師、學(xué)長(zhǎng)等上級(jí)在旁邊指導(dǎo)，并不會(huì)出什么問(wèn)題，練幾例就沒(méi)什么問(wèn)題了。

而且手術(shù)這件事本身很復(fù)雜，比如你要做一個(gè)精細(xì)的手術(shù)，這個(gè)手術(shù)就會(huì)有很多步驟，新生練習(xí)都是從只做一個(gè)步驟開始，慢慢的學(xué)。照目前的學(xué)習(xí)狀況來(lái)看，并沒(méi)有引用虛擬手術(shù)系統(tǒng)的必要，因?yàn)橐痪€有大量的實(shí)例可以操作。

不過(guò)，如果這種手術(shù)模擬系統(tǒng)能夠普及，也未嘗不是好事，因?yàn)橄裰罢f(shuō)的，一個(gè)真正醫(yī)生的成長(zhǎng)就是一個(gè)步驟一個(gè)步驟的來(lái)，不停地看，不停地學(xué)習(xí)才行，在這個(gè)過(guò)程中只有培訓(xùn)你的人覺(jué)得你靠譜了才會(huì)讓你上手術(shù)臺(tái)，因此在學(xué)習(xí)過(guò)程中有很長(zhǎng)一段時(shí)間都沒(méi)有直接動(dòng)手實(shí)操的機(jī)會(huì)。也就是為什么培養(yǎng)一個(gè)好的外科醫(yī)生需要十幾年甚至幾十年，這個(gè)模擬系統(tǒng)如果靠譜，就能大大的縮短這個(gè)時(shí)間，這對(duì)醫(yī)生隊(duì)伍人才的培養(yǎng)還是大有好處的。

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