基于虚拟现实技术的医学教育应用
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作者: 田茵
摘要：虚拟现实作为一项尖端科技，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，在许多领域得到了广泛的应用。该文主要介绍虚拟现实技术的特点，并对虚拟现实在医学教育中的应用和实现进行探讨。
关键词：虚拟现实；医学；教育；交互性
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）27-6165-02
1 虚拟现实技术的特点
虚拟现实技术是计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术等许多相关学科领域交叉、集成的产物。虚拟现实隶属三维的范畴，其中的“现实”是泛指存在于世界上的任何事物或环境，它可以是已存在的，也可以是不存在的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种逼真的三维环境，人在此环境中，可进行操作或控制，实现特殊的目的。
实时交互性是虚拟现实技术最本质的特征和要求之一，也是虚拟现实技术的精髓，这正是虚拟现实技术与三维动画和多媒体应用的最根本的区别。
虚拟现实是一种人机交互系统，它采用最为自然的人机交互界面，为用户提供身临其境般的感受。虚拟现实技术的主要特征有以下几方面：
多感知性（Multi-Sensory）——用户感知到的视觉、听觉、力觉、触觉、运动等。
浸没感（Immersion）——用户在模拟环境中的真实性，从而忽略了虚拟与现实之间的界限的程度。
交互性（Interactivity）——指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。
构想性（Imagination）——强调虚拟现实技术具有广阔的可想像空间，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
虚拟现实技术开始于军事领域的需求，现在已开始从高端领域全面走向专业应用领域，如商业、工业设计、娱乐、通信、医疗、教育等诸多领域，尤其在娱乐、教育、艺术方面的应用占主流，发挥的作用也越来越大。
2 虚拟现实在医学教育中的应用与实现
虚拟现实在医学领域已大有作为。该技术可用作医学模拟，如虚拟人体，数字化人体模型医学教育中更容易让人了解人体构造、功能及病理现象等；虚拟手术，可用于训练、指导手术，对复杂手术过程的规划或预测手术结果很有意义。
虚拟教学是利用虚拟技术模拟难以讲解的教学场景，使之可视化和可参与性，让医学学生和低年资医生从多个角度去观察、分析，并且不会增加患者费用及风险，学习者在可视化和参与性下更好地学到相关信息。将一些枯燥难懂的数字、结构等变得容易理解、生动而具体，另一方面，虚拟教学还能系统地串联相关信息，提高教学质量，降低教学成本。
归纳虚拟现实在医学教育中的优点：教学内容视觉化、学习交互性好、沉浸感真实性强、实习成本低。
临床上，80%的手术失误是人为因素引起的，所以手术训练极其重要。虚拟手术培训系统，虚拟外科工具、虚拟人体模型及器官等，借助于虚拟外设（传感器），使用者可以对虚拟的人体模型进行手术，环境逼真感强，如再增加网络功能，还能多方位培训学习者，或在外地专家的指导下工作等，学生不受时间限制可重复实习操作，又不会发生意外，提高了熟练程度，避免今后给病人带来痛苦。
虚拟技术还能变定性为定量，如传统医学诊断是靠医学的学识和经验，但对于新学员难免会“吃不准”而导致误诊。虚拟医学系统可将所有人体信息、药物影响数据存储在电脑中，帮助学员分析，辅助病情判断。
虚拟现实在医学教育的实现需要以下几个步骤。首先，数据的采集处理与3D模型的构建。其次，3D模型的显示，最后是虚拟交互表现。
例如，我们用虚拟现实技术设计制作作品——“虚拟表现——吸烟对肺的危害”，首先建立虚拟的3D肺结构，后续设计制作了正常的与吸烟影响后的肺的纹理贴图，经材质、贴图处理后，进行灯光渲染烘焙设置，最后利用虚拟现实后期引擎技术进行虚拟交互设计，动态形象地表达了吸烟对肺部影响过程及严重的后期危害，对呼吸科的医学教学、病理分析起到了一定的辅助作用。
3 小结
本文论述了虚拟现实特点及在医学教育中的应用，虚拟现实医学教学环境具有交互性、智能性、仿真性、开放性和形象性等特点，又具备低代价、零风险、多重复，高效率的优点，有利于医学教学和学生自学，为现代医学院校科教作出了巨大贡献。
虽然虚拟现实技术的应用远不止以上这些，而且还存在很多限制，但随着技术的逐渐成熟，功能将不断完善，还能使医学虚拟现实技术进一步应用于其他领域，如合作医疗、远程手术、紧急救护、康复训练等，有着广阔的发展前景。
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