虚拟现实技术在现代生物医学领域的应用

大连东软信息学院 刚家林

虚拟现实技术在现代生物医学领域的应用

大连东软信息学院 刚家林

虚拟现实也就是灵境技术或者说是人工环境，由计算机技术辅助生成高技术模拟系统，综合集成了计算机图形技术，主要包含仿真技术、人工智能技术、传感技术和网络并行处理技术等高新技术应用。多用于对于神经心理学和核医学方面疾病治疗中，虚拟技术应用非常广泛，比如城市规划、能源勘测、建筑虚拟、交通桥梁和军事仿真技术等领域，虚拟现实技术随着计算机发展，已经成为数字医学最主要应用工具之一。

虚拟现实；技术；生物医学

1.虚拟现实技术概念

虚拟现实技术是由计算机生成的一种可以创建虚拟世界计算机系统，通过听、视和触等作用进行使用，交互仿真技术，综合计算机图形、图像处理和智能技术，以及语言处理和网络技术等多个科学综合应用技术，同时使用者要借助自然地和虚拟环境对象进行相互作用和影响，产生身临其境体验，促进人和自然和谐相处。随着医院管理计算机技术发展，逐渐被具有非常强大生命力，和多媒体网络技术成为计算机发展重要技术。虚拟现实技术在医学应用主要医学影像基础，依赖于现实影响技术发展，根据医学虚拟现实技术提高现代医学应用，可以很好改变传统医学治疗模式，实现未来虚拟现实技术智能、开放和逼真的发展方向，具有非常自然真实治疗模式方案。

2.虚拟现实技术特点和构成

多感知性、沉浸性和交互性都是虚拟技术发展特点，操作者能够由计算机生成交互式三维虚拟环境，通过参与者和仿真环境相互作用，借助人本身对于事物发展感知能力，启发参与者思维模式提高，获得对于环境蕴含各种空间信息和逻辑信息特点。系统主要由图形处理计算机、应用软件和输入设备组成，通过视觉和听觉感受设计者思维，虚拟世界本身非常复杂，需要计算机实时性，产生虚拟环境需要计算量非常大，通过对于计算机配置要求，采用计算机系统处理，研究虚拟现实系统实现能够满足于医学要求的医疗。软件系统四实现虚拟技术关键问题，国外应用比较早。

3.虚拟现实技术在医学领域应用

3.1 虚拟现实技术系统的基础思想就是对于虚拟现实系统研究探索，生命活动是全世界关注问题，新技术发展基本都需要医学，虚拟现实技术自然医学研究中。美国国立学图书馆开始人体解剖数字化研究，图像数据建立可以根据学生计算，进行状面和失状面解剖，可以局部图像进行缩放，对于这举措解剖学教学有着非常重要意义，数学和计算机研究进行解剖三维可视化研究虚拟化人体图谱，学生可以进行三维人体空间各种操作。实现者在网络上相互交流，发表自己见解，用虚拟技术手术分层观察，随着计算机技术迅速发展，虚拟现实技术已经非常成熟应用医学。

3.2 虚拟现实在医疗领域应用主要就是虚拟手术、数字医院和医学模拟演示，实训演示和医院虚拟仿真系统，都是虚拟现实技术在医学手术仿真训练等应用，使用计算机来进行模拟和指导医学手术，在时间上包括手术前中后，可以实现手术计划制定和手术排练演戏技术，手术技能训练和引导手术。医学教育中合理运用教学手段实施仿真实践教学，对于学生巩固医学基础理论，掌握基本医学操作技能，提高独立操作能力，及时根系问题和解决问题，医疗手术虚拟培训系统最受欢迎是一种学习培训方式，数字图像利用各种医学数据和虚拟现实技术在计算机建立一个虚拟环境，借助虚拟环境信息进行手术计划训练，在实际手术过程中引导手术学科，使用计算机技术实现模拟和指导医学手术，实现对于手术制定和手术排练演习，有效高效手术。

3.3 辅助病情判断可以虚拟人体模型上开展各种诊断治疗研究，使得诊断和治疗个性化，预测人体对于新治疗方法响应，虚拟技术能够很好变定性为定量，使得医院诊断诊疗直观化和精确化。比如传统医学诊断主要依靠医生学识经验，医生会出现误诊问题，虚拟手术系统将所有人体信息收集储存电脑，诊断医生将药物数据可以输入到电脑里，系统协助医学判断病情。协助医生建立良好手术方案，能够利用图像技术帮助医生合理制定手术方案，能够辅助选择最佳手术途径，减少手术损伤，减少组织损害问题，提高病情治疗精确度，对于复杂手术可以提高手术成功率，虚拟手术系统还可以很好预防手术过程中出现问题，使得医生可以依靠自己能力获得医学图像信息，建立良好三维模型，虚拟计算机技术建立虚拟环境设计手术过程对于伤口处理，提高手术成功率。

3.4 使用计算机技术模拟指导医学手术的前中后进行整体策划制定手术排练，进行康复治疗，实现虚拟技术医学应用合理化，学员进行手术过程中可以通过虚拟制定模拟手术系统进行预习，进行实际操作时候，教学效果相比要运用文字描述，深刻分析问题，减少失误造成动物和标本浪费问题。在学习过程中，心脏听诊是难点，要让学生通过系统学习，虚拟让病人直接能够看到心脏结构，实际治疗过程中让学生通过三维方式观看心脏状态，直观真实是的病人配合彩色进行超声治疗。医学上手术失误比例占据80%左右，医生可以在虚拟手术系统上观察手术，重复练习，虚拟手术可以很好培训手术，减少实验对象需求，虚拟手术系统在操作者提供一个非常真实感训练环境，绘制算法制造很好临场感，训练过程和真实情况，尤其是能够获得实际手术手感，计算机能够在虚拟环境中进行手术，不会发生严重以外，提高医学协作能力，通过虚拟实现技术帮助显示器重复虚拟手术，移动过程信息指导，手术预测改善残疾人生活状况，虚拟现实技术能够很好发挥作用。

4.保护医生降低培训费用

4.1 数字图像虚拟手术系统可以用于教学，进行模拟手术练习，利用普通游戏光盘放入计算机内部显示出一个虚拟手术，在虚拟手术反复训练提高操作方法，达到完美。虚拟环境可以很好建立虚拟人体模型，借助跟踪球和感觉手套，学生可以容易了解人体内部器官结构，采用教科书方式，工作站建立一个虚拟外科学手术训练器，虚拟环境包括虚拟手术台，虚拟工具用于虚拟人体模型，借助感受手套，对于虚拟人体模型进行手术，系统改进提高环境真实感，增加网络功能，培训多个使用者，进行远距离遥控手术，复杂手术计划安排手术，利用新型药物研制手术。在医学上学生可以在虚拟实验室内部进行解剖手术练习，学生利用这种技术培训医学，用于医学培训和研究虚拟实现系统，仿真程度非常高，具有非常高优越性和效果，利用导管使得学生反复实践，根据人眼睛结构创造出三维立体图像，学生利用虚拟技术观察解剖过程，观察眼睛结构，麻醉实现系统手术模拟。

4.2 虚拟现实技术在药物研究中应用，主要进行复杂分子合成实验，研究人员控制好药物分子模型，通过模拟分子测试出药物分子结构，利用计算机生成分子模型，把所有药物连接起来，解除原体致病能力，药物设计实现三维，在屏幕上可以观察到分子结构立体图像，分子之间能够结合，研究人员要利用多种方法研制药物进行治疗。虚拟现实技术在康复医学中应用被广泛应用，注意力缺陷、空间感知障碍和记忆力等方面进行情绪康复治疗，运动平衡协调性要取得非常好治疗效果，空间感知障碍和运动功能会受到康复训练，运动障碍要以运动特征，主要包括运动、舞蹈、抽动和斜颈，本文论述运动障碍包括观念性和运动型，由目标空间运动能力。

4.3 虚拟现实技术在医学教育中应用，课堂教学过程中医学教学活动要实现为学生提供可以移动电子教学场所，改善较远相互互动关系，更好加深学员对于止血内容掌握。通过虚拟仿真技术软件建立人体结构模型，使得学生通过相互学习，直观掌握学习人体解剖结构，调动学生积极性，抽象内容具体化和形象化，很好提高教学质量。虚拟现实技术为教员和学生提高一个没有危害低学习方式，学员操作模型元素很好改变模型不同方位，直观学习人体人体结构，通过虚拟现实系统将学生直观了解人体，对于人体内部复杂神经系统和血管组织结构了解，利用虚拟技术掌握复杂生命活动力，学习计算机虚拟仿真技术，战士细胞空间三维模式，有机配合提高显微镜拍摄图像，表现细胞生长增长过程。

5.结论

虚拟现实技术研究内部主要设计人工智能、计算机模拟、智能控制和心理学等，是许多学科相互交叉产物，必须清醒认识到这个技术潜力，在虚拟现实技术初级阶段，存在理论问题和技术障碍，构成研究方向，在外科手术和医学手术操作过程中，结合角膜提高科学技术水平，克服苦难，实现虚拟技术在医学领域应用发展。虚拟技术系统可以根据病人实际清理治疗，系统迅速治疗传感设备，对于数据储存分析，医生掌握好病人情况，实现虚拟治疗，方便患者在虚拟现实及时治疗中得到很好康复，提高虚拟显示技术应用。

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