現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展越來越體現(xiàn)多門學科的交叉和滲透，拿最經(jīng)典的醫(yī)學來講，目前整個醫(yī)學學科中就包含了大量的不同的學科元素：機器人、生物力學、計算機圖形學、計算機視覺、數(shù)學分析、機械力學、材料學等等，其中錯綜復雜的學科交匯形成了一個獨立的研究領(lǐng)域：虛擬手術(shù)（Virtual Surgery-VS）。當下關(guān)于虛擬手術(shù)系統(tǒng)的研究方向有很多，比如醫(yī)學可視化（Medical Visualization）、醫(yī)學增強現(xiàn)實（Medical augmented Reality）、醫(yī)用機器人、圖象引導手術(shù)（Image Guided Surgery）、計算機輔助手術(shù)（Computer Aided Surgery，Computer Assisted Surgery）以及手術(shù)模擬（Surgery Simulation）等。

根據(jù)以上的研究來說，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)方法等學術(shù)用途之外，就是建立一個模擬的系統(tǒng)讓醫(yī)學院正在學習的醫(yī)科生進行手術(shù)練習。在Siggraph Asia 2016會議的VR Showcase的展覽會場上，雷鋒網(wǎng)看到了一個用虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合的手術(shù)模擬系統(tǒng)，這個系統(tǒng)能讓用戶練習如何做好一臺眼科手術(shù)。

該系統(tǒng)使用了HTC Vive作為核心，在周邊開發(fā)了一個手術(shù)硬件環(huán)境（增添了一個顯微鏡以及外接顯示器等等），該系統(tǒng)來自于臺灣大學的幾個研究生的研究課題，主要利用混合現(xiàn)實建立一個白內(nèi)障手術(shù)訓練系統(tǒng)。

參與這個課題的學生告訴雷鋒網(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2000萬人次接受白內(nèi)障手術(shù)，但是目前很多醫(yī)學院以及研究機構(gòu)對初學的主刀學生的訓練卻有很多的弊端。

目前市面上有很多對醫(yī)科學生進行手術(shù)訓練的方式，比較出名的幾家就是EYESi、INRIA和HelpMeSee。他們對白內(nèi)障手術(shù)的訓練方式都很成熟，但是都有一些不足的地方。比如EYESi的手術(shù)訓練系統(tǒng)是依靠眼睛模型下面的三顆攝像頭來監(jiān)測手術(shù)刀的運行軌跡，此外，它需要大量的傳感器，包括在手術(shù)刀上也有一些識別系統(tǒng)，來記錄練習的數(shù)據(jù)等等，這樣就增加了訓練系統(tǒng)的制作難度以及成本。INRIA的訓練系統(tǒng)也是虛擬現(xiàn)實的手術(shù)訓練系統(tǒng)，里面會有很多工具和Mark點，這些工具看起來比較雜亂，容易對學生產(chǎn)生干擾。HelpMeSee他們的手術(shù)系統(tǒng)很成熟，并且過于成熟，在手術(shù)訓練時并沒有規(guī)定一個固定的訓練點（比如從哪下刀），隨機性很大，非?？简瀸W生在手術(shù)訓練中的應變能力，對需要大量訓練的醫(yī)科生很不友好。

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

根據(jù)臺灣大學的這幾個學生介紹，他們的手術(shù)模擬系統(tǒng)更多采用了增強現(xiàn)實的方式，訓練效果更好。

雷鋒網(wǎng)對這個系統(tǒng)進行了親身體驗。整個機器的構(gòu)造大概是這樣：HTC Vive連接一個顯微鏡，作為主要的觀察口，顯微鏡下方有一個半臉的人眼模型，沒有真正的眼珠，取而代之的是一個圓圈。這個圓圈跟眼珠一樣大，是用來模擬眼珠位置的，圓圈旁邊有一個凹槽，據(jù)介紹，這個凹槽是為了固定手術(shù)針，因為手術(shù)時需要盡量的減小傷口面積，所以找一個固定的點來進行訓練能讓訓練者的手更穩(wěn)。像之前所說的HelpMeSee的訓練方式就沒有考慮到這一點。

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

任務(wù)分三個階段：

第一階段：移動目標點。在虛擬眼睛周圍會出現(xiàn)多個小白點，眼睛正中間是一個小紅點，訓練者需要操作手術(shù)針頭來移動四周的白點，使其與紅點重合，主要練習手術(shù)時針頭在眼球內(nèi)自由移動的能力。

第二階段：畫圈。這個階段，頭顯的畫面會在虛擬眼球周圍顯示一個圓形軌跡，訓練者需要拿著針頭按照這個圓圈劃線，主要訓練割角膜的過程。這個看似簡單，但由于研究的區(qū)域非常小，所以對訓練者運動針頭時的穩(wěn)定性有很高要求，不然就會變成下圖的樣子。

第三階段：轉(zhuǎn)動眼球。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)該項目的研究學生介紹，這個階段是需要操作者用針頭對眼球進行相應的轉(zhuǎn)動處理，這個動作也是最難的一個。

臺灣大學的幾個研究生告訴雷鋒網(wǎng)，目前該手術(shù)訓練系統(tǒng)的任務(wù)只有這三個階段，因為開發(fā)只是剛剛開始，手術(shù)需要很多的動作訓練，僅僅這三個是遠遠不夠的，以后他們會針對這個系統(tǒng)繼續(xù)改進和完善，增添更多的訓練動作。

目前該系統(tǒng)剛剛被研發(fā)出來，還沒有相關(guān)醫(yī)科學員采用，不過研發(fā)人員們表示，最近已經(jīng)開始跟一些醫(yī)科學校進行接洽和討論，等時機成熟會提供給他們使用。

針對手術(shù)模擬系統(tǒng)，雷鋒網(wǎng)還專門詢問了目前正在哈醫(yī)大讀研的同學，該同學表示，這個系統(tǒng)確實有一定的必要性，但是在國內(nèi)的醫(yī)院還很難見到。

不只是針對眼科，我覺得對所有的手術(shù)來說，這個系統(tǒng)都應該被廣泛應用，但是現(xiàn)在來看并不是很現(xiàn)實。因為現(xiàn)在像我們這種醫(yī)學研究生（他是外科）都已經(jīng)直接上一線了，上級在手術(shù)時我們就在一邊觀摩，等看得差不多了，我們就會直接在臨床上給人手術(shù)，并沒有提前訓練這一環(huán)節(jié)（要說有的話，在本科時做過模型的手術(shù)操作，比如縫合等），一般都是不太嚴重的手術(shù)，并且有老師、學長等上級在旁邊指導，并不會出什么問題，練幾例就沒什么問題了。

而且手術(shù)這件事本身很復雜，比如你要做一個精細的手術(shù)，這個手術(shù)就會有很多步驟，新生練習都是從只做一個步驟開始，慢慢的學。照目前的學習狀況來看，并沒有引用虛擬手術(shù)系統(tǒng)的必要，因為一線有大量的實例可以操作。

不過，如果這種手術(shù)模擬系統(tǒng)能夠普及，也未嘗不是好事，因為像之前說的，一個真正醫(yī)生的成長就是一個步驟一個步驟的來，不停地看，不停地學習才行，在這個過程中只有培訓你的人覺得你靠譜了才會讓你上手術(shù)臺，因此在學習過程中有很長一段時間都沒有直接動手實操的機會。也就是為什么培養(yǎng)一個好的外科醫(yī)生需要十幾年甚至幾十年，這個模擬系統(tǒng)如果靠譜，就能大大的縮短這個時間，這對醫(yī)生隊伍人才的培養(yǎng)還是大有好處的。

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