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计算机图形学之虚拟现实在医疗领域中的应用_PPT课件计算机图形学
虚拟现实在医疗领域中的应用
什么是虚拟现实
虚拟现实技术:是指一种可以
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
环境中的一种技术。
基本简介: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。
虚拟现实技术的应用:随着近些年来VR技术的愈发成熟,目前在很多方面上都有广泛的应用。比如娱乐方面的3D电影行业和网络游戏、工业上的工业和汽车仿真、能源上的油田矿井和水利电力、军事航空上的模拟训练和卫星发射,以及旅游和医学等各方面的应用。
医疗领域虚拟现实技术的应用:VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中,可以建立虚拟的人体模型,借助于跟踪球、HMD、感觉手套,学生可以很容易了解人体内部各器官结构,这比现有的采用教科书的方式要有效得多。Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器,用于腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境包括虚拟的手术台与手术灯,虚拟的外科工具(如手术刀、注射器、手术钳等),虚拟的人体模型与器官等。借助于HMD及感觉手套,使用者可以对虚拟的人体模型进行手术。但该系统有待进一步改进,如需提高环境的真实感,增加网络功能,使其能同时培训多个使用者,或可在外地专家的指导下工作等。手术后果预测及改善残疾人生活状况,乃至新型药物的研制等方面,VR技术都有十分重要的意义。
在医学院校,学生可在虚拟实验室中,进行“尸体”解剖
和各种手术练****用这项技术,由于不受标本、场地等的限制,
所以培训费用大大降低。一些用于医学培训、实****和研究的虚
拟现实系统,仿真程度非常高,其优越性和效果是不可估量和
不可比拟的。例如,导管插入动脉的模拟器,可以使学生反复
实践导管插入动脉时的操作;眼睛手术模拟器,根据人眼的前
眼结构创造出三维立体图像,并带有实时的触觉反馈,学生利
用它可以观察模拟移去晶状体的全过程,并观察到眼睛前部结
构的血管、虹膜和巩膜组织。
及角膜的透明度等。还有麻醉虚拟现实系统、口腔手术模拟器等。
外科医生在真正动手术之前,通过虚拟现实技术的帮助,能在显示器上重复地模拟手术,移动人体内的器官,寻找最佳手术方案并提高熟练度。在远距离遥控外科手术,复杂手术的计划安排,手术过程的信息指导,手术后果预测及改善残疾人生活状况,乃至新药研制等方面,虚拟现实技术都能发挥十分重要的作用。
虚拟现实在医学上的六种应用
: 截肢受害者中最常见的烦恼就是幻肢痛- 患者感到被切断的肢体仍在,且在该处发生疼痛。疼痛多在断肢的远端出现,疼痛性质有多种,如电击样、切割样、撕裂样或烧伤样等。对幻肢痛的发生原理,目前尚无统一意见,西医亦乏有效疗法。很有可能大脑对肢体仍然存有意识,即使它已经不存在了。尽管这样的问题发生存在一定的频率,但至今没有一种有效地方法适用于所有的截肢者。
: 烧伤患者同样可以利用虚拟现实技术来减轻疼痛,患者可以通过一个叫做"SnowWorld"的虚拟现实游戏可以缓解烧伤治疗后的痛苦(比如诱导“皮肤伸展”疗法),这个游戏最早是由位于梅伍德(Maywood,位于美国),伊利诺伊州的罗耀拉大学医院(Loyola University Hospital)开始应用。在这个虚拟冰雪世界中,病人可以飞跃冰雪覆盖的峡谷,下面是冰冷的河流和瀑布,水面上狭窄的浮冰上有很多雪人、冰屋、机器人和企鹅,可以向他们投掷雪球。病人的注意力被吸引到冰雪世界中,不再关注自己的伤痛,从而在清凉幻觉中有效减轻痛楚。经过MRI检查结果和病人的体验结果证实它是成功的。
(PTSD):VR能够有效治疗从战场返回患有创伤后应激障碍的士兵。治疗中,VR设备会将会把士兵带回战争的一个场景,让他们再次“经历”战争和死亡,使其在适当的压力下逐渐学会处理,控制自己的情绪。虽然很多人对于这种治疗方式存在争议,支持者说使用虚拟现实技术与其他的治疗方式相结合会达到非