应用3D技术模拟胸外科微创手术的可行性研究分析

陈晓云 康灿 康建勋 周艳杰

【摘 要】目前在我国，应用3D技术制作三维动画软件是最普及的技术，尤其在建筑效果图、游戏开发、影视动画方面应用更多。如何将功能强大的动画软件融入医学之中，是每一位医学工作者应该认真面对并思考的问题。为此，我们将应用3D技术对胸外科手术全过程进行三维动画模拟，并实现鼠标加键盘的简单操作，设置练习功能，实现错误成功的提示，为数字医学技术的普及奠定基础。本文就应用3D技术模拟胸外科微创手术的可行性研究做了分析，以供参考。

【关键词】：3D;胸外科手术;模拟系统

【中图分类号】R61【文献标识码】B【文章编号】1005-0019（2020）08--01

1 计算机与医学相结合在手术方面的应用

仿真图像学的产生为现代医学的诊断及治疗提供了一种新的思维模式。因此，近年来相关的实用系统正在不断地出现，如虚拟内窥镜、计算机影像引导手术和治疗系统等;同时，各种新方法研究和系统开发也成为近年来的研究热点，如触觉等感知仿真、组织建模尤其是动态软组织建模、各种手术或教学仿真系统等。但是计算机技术与医学之间相互的壁垒较高，彼此之间真正的融合较少，缺少计算机技术与医学的无缝对接。因此，在计算机技术飞速发展的时代，如何契合两者并使之普及将成为当今科学研究的重中之重。

2 胸外科微创手术现状

以胸腔镜为标志的现代微创胸外科手术在我国已得到了迅速与活跃的发展。我国胸部外科微创手术技术日趋成熟、适用病种及手术适应症不断拓宽，各种新术式新技术不断出现，但各级医院的发展还很不平衡。随着经验的积累、手术技术的日臻完善、设备器械的不断更新发展、手术的适应症和禁忌症的不断筛选总结，胸部微创手术适用范围及病种也在不断的扩大和普及。

同时，微创手术的发展也为临床医生提供了一个新的治疗方式选择和挑战。由于胸腔镜手术操作空间较狭窄，难度较大、对医生的要求也严格;目前多数普通医院医生能够开展手术的范围存在很大差别，其发展规模急需普及;同时对于核心技术掌握需要较长的学习曲线和基于大量病例的反复练习摸索，往往需要进行临床“小白鼠”实验。所以通过进行操作步骤优化可以使初学者快速领会操作技巧、缩短学习曲线，减少“小白鼠”实验，同时也有助于规范化的向普通医院推广。

3 3D技术模拟胸外科微创手术的具体做法

3.1 与临床建立无缝对接关系

线下与临床建立无缝对接关系。走访三甲医院胸外科搜集胸外科微创手术录像以及手术操作方法流程，同时邀请相关专家开展相关学术会议讨论并进行胸外科微创手术流程的整合优化，解决目前胸外科手术方法不规范问题。

3.2 实现线上模拟所优化的手术方法流程

线上利用计算机技术研发手术模拟软件系统。根据搜集到的相关手术视频以及整理优化后的手术方法进行微创手术模拟软件系统的研发，软件系统研发利用Unity建立手术室场景，利用3D素材构建软件进行手术器械以及虚拟患者的构建，须达到逼真效果，对手术操作流程进行代码书写，使用者每进行一步会给出相应提示，同时对于操作正确以及操作失败均需给出相应的提示。如操作失误会有出血现象出现等。配上相应的手术操作相关场景灯光特效及声音特效增强学习者的使用兴趣。

4 应用3D技术模拟手术方法的优势

目前国内有很多的手术培训方式，但是师带徒的这种形式始终没有根本性质的改变，微创手术方法尚缺乏规范而且师带徒的模式学习曲线期较长。概括目前国内外医学教育领域中对3D的应用成效，不难发现，相较于传统的以教师为主体，依托教材、电脑、平面课件的“灌输式”教学，以3D技术辅助教学具有突出优势：优化后的3D微创手术模拟软件系统可以使青年医生对微创手术的学习空间和学习时间得到无形扩展，减少“小白鼠”实验的同时可显著提高对微创手术的学习和掌握技能的效率，必将会受到青年医师的青睐。

5 结语

虽然目前机器人微创手术已产生，机器人微创手术虽好，但是并非每个人都适合，其不足主要表现在，费用比较贵，并且架设机器时间比较长。所以机器人微创手术在很长一段时间内还不能代替人工微创手术，所以临床亟需对微创手术进行普及，目前国内医学教育界对3D技术应用于医学教育的重视度正逐步加强，所以优化后的3D微创手术模拟软件系统可以帮助青年医生对微创手术快速掌握，有助于微创手术在临床快速普及发展。

参考文献

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