賽迪：2019虛擬現實醫療應用白皮書(44頁).pdf

1、 虛擬現實醫療應用白皮書 （2019 年） 吳階平醫學基金會 虛擬現實產業聯盟 智庫電子信息研究所 2019 年 10 月 前言前言 虛擬現實與醫療的融合將為傳統醫療行業帶來全新變革。 虛擬現 實具有逼真的場景呈現、事前可規劃性和過程可重復性，可有效解決 醫療行業面臨的實操風險高、可重復率低、培訓資源短缺等問題。隨 著虛擬現實技術的不斷進步與發展， 虛擬現實+醫療時代正逐步到來。 為加快推動我國虛擬現實醫療應用的快速發展， 吳階平醫學基金 會、虛擬現實產業聯盟、智庫電子信息研究所聯合編寫了虛擬 現實醫療應用白皮書 ，分析了國內外虛擬現實醫療應用發展現狀， 梳理了我國虛擬現實醫療的發展方向和創新

2、進展， 對虛擬現實醫療行 業的發展趨勢進行了展望。 在此基礎上對虛擬現實醫療應用的發展提 出了措施建議， 以期為我國虛擬現實醫療應用發展和相關政策制定提 供參考。如有商榷之處，歡迎批評指正。 本白皮書由呂建平、 安暉主編， 閔世豪、 秦文健、 謝廣磊、 鄭俊、 溫曉君、趙燕、張甜甜參與撰稿。 2019 年年 10 月月 I 目目 錄錄 一、發展現狀 . 1 （一）國內發展狀況 . 2 （二）國外發展狀況 . 8 二、主要發展方向 . 14 （一）虛擬現實+醫學教育培訓 . 14 （二）虛擬現實+個性化健身 . 17 （三）虛擬現實+心理障礙治療 . 20 （四）虛擬現實+醫學護理 . 22 （

3、五）虛擬現實+康復訓練 . 25 （六）虛擬現實+視力障礙治療 . 27 （七）虛擬現實+臨床輔助 . 30 三、科研進展 . 33 （一）國外高?？蒲羞M展 . 33 （二）國內高?？蒲羞M展 . 34 四、發展展望 . 35 （一）虛擬現實醫療的細分領域將不斷拓展 . 35 （二）虛擬現實醫療的產業生態將日益豐富 . 36 （三）虛擬現實醫療對專業隊伍的需求將更加迫切 . 37 五、相關建議 . 38 II （一）建立健全虛擬現實醫療產業溝通協調長效機制 . 38 （二）促進醫學界產業界共建虛擬現實醫療產業生態 . 38 （三）部署實施虛擬現實醫療產業試點示范應用項目 . 38 （四）創新加強

4、虛擬現實醫療產業人才隊伍培養建設 . 39 （五）吸引社會資金大力投向虛擬現實醫療產業發展 . 39 附錄：研究對象與范疇 . 40 1 以虛擬現實為代表的新興前沿技術正廣泛應用于醫療 行業，助力提高醫療資源供給能力、降低各種醫療保健復雜 性和危險性、應對醫療健康服務需求增長。與此同時，隨著 醫療健康領域的發展，將產生更多的診療方案，進一步推進 虛擬現實技術在各個醫療健康領域的應用，拓展虛擬現實的 應用場景，催生新的模式業態，帶來潛力巨大的市場。 一、發展現狀一、發展現狀 全球范圍內，虛擬現實等信息技術應用所驅動醫療健康 服務的數字化轉型正在展開。在數字化醫療趨勢的推動下， 國內外醫院正在逐漸

5、使用虛擬現實技術進行培訓和手術，虛 擬現實醫療正獲得更多醫生和患者的認可與肯定。 據 IDC 數 據， 虛擬現實醫療應用市場規模正逐年擴大， 預計 2022 年將 達到 17 億美元，2018 到 2022 年的市場復合增長率預計為 105.6%。 虛擬現實在醫療領域的應用涉及手術模擬、技能培訓、 手術輔助、心理治療等多個領域?，F有國內虛擬現實技術方 案主要集中在醫學教育領域，覆蓋市場在 60%以上。在臨床 方面，虛擬現實技術使用率較低，體驗感還沒有得到醫生和 醫療機構的普遍認可，屬于科研拓展階段，還未形成完善的 商業閉環。 2 （一）國內發展狀況（一）國內發展狀況 1、VR 醫療發展現狀醫療

6、發展現狀 VR 技術與醫療融合的技術與醫療融合的主要應用方向包括虛擬手術培訓、 強化臨床診斷、遠程醫療、心理疾病治療、護理學和康復訓 練、產品研發等。在模擬手術領域模擬手術領域，經驗豐富的外科醫生可 以利用虛擬手術室學習和探索新技術，或者進一步深化掌握 具體手術操作步驟。在培訓領域培訓領域，醫學生能夠以身臨其境的 方式學習人體解剖、臨床等相關知識。 國內典型應用案例如下： （1）VR 剖腹產手術模擬 主要通過 VR 技術模擬真實手術室環境，全方位沉浸式 體驗剖腹產手術流程（圖 1.1） 。軟件使用高精度孕婦模型將 皮膚、內部臟器、胎兒完全模擬真實人體解剖結構。用戶在 操作過程中能獲得實時交互反

7、饋，還能接受理論知識考核， 實現交互實操與理論相結合。軟件還能模擬突發狀況，訓練 用戶臨場應對能力。同時包含教學模式與考核模式，以更好 地掌控用戶的學習進度。 3 圖圖 1.1 VR 模擬剖腹產手術模擬剖腹產手術 （2）VR 胸腔穿刺術模擬 通過 VR 技術模擬胸腔積液或氣胸患者，利用胸腔穿刺 抽取積液或氣體模擬手術 （圖1.2） 。 系統完全還原患者病情， 操作時會對用戶逐步提示，用戶每一步操作都會有相應反饋。 圖圖 1.2 VR 模擬胸腔穿刺術模擬胸腔穿刺術 （3）VR 手術直播培訓 由于醫學生無法進入手術室學習，VR 直播可同步播放 手術室中的實時情況，使醫學生能身臨其境地觀摩學習手術。

8、 國內已將 VR 技術應用于腦脊髓血管解剖、腦血管造影手術 4 的專業直播與技術培訓中。 （4）VR 解剖學教室 國內相關院校已設置 VR 解剖學教室，可供多人同時進 入同一虛擬場景空間，突破學生學習立體解剖空間的瓶頸， 大幅提升學生的學習興趣與成效（圖 1.3） 。虛擬場景解剖軟 件可支持 300 人同時上線，在模擬環境里拆解、旋轉人體中 超過 4000 個不同解剖部位，靜態或動態觀察臟器的活動。 圖圖 1.3 VR 解剖學教室解剖學教室 2、AR 醫療發展現狀醫療發展現狀 AR 技術與醫療融合技術與醫療融合的主要應用方向包括醫學教育、中 醫藥教育、輔助手術、遠程醫療、醫療檢測等。國內科技公

9、 司現有的 AR 醫療產品主要針對醫院和第三方實驗室，包括 硬件、應用軟件等。 在醫學教育醫學教育方面，已經成熟的應用有利用 AR 技術尋找 靜脈注射用血管。在實際醫護工作中，小孩的血管比較纖細 5 或者部分患者血管凹陷的情況給護理工作帶來了很大挑戰。 AR 技術可以在患者身體上投射出血管圖形，讓護士準確定 位注射用血管，避免操作失誤對患者的傷害。 在中醫藥教育中醫藥教育方面，將 AR 技術與中藥材圖譜相結合， 可將中藥植株和飲片立體地展現出來；在針灸教學過程中， AR 技術可以為學生展現出虛擬人體模型，演示穴位定位、 進針手法等教學過程。 在遠程醫療遠程醫療方面，可以通過 AR 眼鏡直接傳輸

10、手術情況 給遠方專家組，專家可以通過遠程輔助技術遠程給手術主刀 醫生提供意見。 在醫療檢測醫療檢測方面， 部分醫院進行了一些嘗試， 如通過 AR 全息眼鏡觀察人體結構、 通過 AR 技術監測患者生命體征等。 國內典型應用案例如下： （1）AR 技術輔助下顱內血管畸形切除手術 2018 年 11 月，國內某醫院完成 AR 技術輔助下兒童顱 內血管畸形切除手術。 手術借助 AR 技術將患兒的病變位置、 血管和組織以三維（3D）圖像方式呈現給醫生。以往，醫生 在查看二維（2D）影像資料時，需要通過空間想象來疊加， AR 技術能三維再現影像，提高手術的精準度和安全性。 （2）救護車內 5G+AR 醫療

11、急救 2019 年 7 月，國內某醫院順利完成 5G+AR 醫療急救演 6 練。在接到急救電話后，醫院調配置 5G 城市應急救援系統 的“5G 救護車”前往，從患者被抬上“5G 救護車”的一刻 起， 車上的急救人員與醫院急診搶救醫護團隊實現 “零時差” 對接。 救護車內的醫護人員采取 5G 網絡聯動方案， 佩戴 AR 眼鏡，與醫院內專家進行遠程 AR 診療。通過 AR 眼鏡，院 內專家可實時監測患者病情變化，進行遠程會診指導急救， 爭分奪秒搶救患者。 （3）5G+AR 智慧醫療 2019 年 7 月，國內某醫院通過 5G+AR 技術成功實現了 遠程協同介入手術?？h級市人民醫院醫生借助 AR 眼

12、鏡，將 手術實況實時回傳至相距千里的國內頂級三甲醫院專家（圖 1.4） ，在心內科專家的指導下順利完成冠脈介入治療手術。 圖圖 1.4 術者佩戴術者佩戴 AR 眼鏡，將影像傳輸至后端眼鏡，將影像傳輸至后端 通常國內中小型醫院醫生在面對一些復雜手術時，希望 有大型醫院專家的協助指導。邀請外院專家會診存在路途遙 7 遠、專家時間沖突、患者費用和病情能否允許等一系列現實 問題。不同地區的醫生之間的信息傳遞主要依靠微信等方法， 難以實時同步手術全過程信息，在與生命的賽跑中很可能出 現“慢半拍”的情況。5G+AR 技術可以解決大型醫院專家的 遠程協助問題，將大型醫院的技術能力下沉輻射到更廣泛的 區域，

13、有效助推分級醫療制度， 緩解廣大群眾就醫難的問題。 3、政策環境發展情況、政策環境發展情況 2017 年以來， 我國多個部委陸續出臺了多份推動虛擬現 實技術產業發展及醫療領域應用的相關政策，持續提升對虛 擬現實醫療技術研發、產品消費、市場應用的支持力度。 表 1 相關部委關于虛擬現實的政策措施 發布時間發布時間 政策名稱政策名稱 發布機構發布機構 政策內容政策內容 2018.12 關于加快推 進虛擬現實產 業發展的指導 意見 工信部 指出虛擬現實能夠拓展人類感知能力，改變 產品形態和服務模式，給經濟、科技、文化、 軍事、生活等領域帶來深刻影響。全球虛擬 現實產業正從起步培育期向快速發展期邁 進

14、，我國面臨同步參與國際技術產業創新的 難得機遇，需加快我國虛擬現實產業發展， 推動虛擬現實應用創新，培育信息產業新增 長點和新動能。 2017.6 “十三五” 醫 療器械科技創 新專項規劃 科技部 指出先進醫療器械是健康保障體系建設的重 要基礎，是推進醫學診療技術進步的主要動 力，是優化醫療服務供給的核心引擎，也是 8 發布時間發布時間 政策名稱政策名稱 發布機構發布機構 政策內容政策內容 引領醫學模式轉變的變革性力量，具有高度 的戰略性、帶動性和成長性，其戰略地位受 到世界各國的普遍重視，是國家科技進步和 全民健康保障能力的重要標志。 2017.5 “十三五” 健 康產業科技創 新專項規劃

15、科技部、發改 委、 工信部、 衛 計委、體育總 局和食品藥品 監管總局 提出要重點發展虛擬現實康復系統等智能康 復輔具，加快增強現實、虛擬現實等關鍵技 術的應用突破，提高治療水平。健康產業涉 及面廣、產業鏈長、綜合性強、增長空間大， 是未來國民經濟的重要支柱產業。 2017.3 “十三五” 全 國人口健康信 息 化 發 展 規 劃 國家衛計委 明確信息化在推動創新健康醫療中的作用。 國內許多醫院正在采用或者正在計劃通過云 計算、擴展現實、人工智能、機器人等技術， 增強醫療服務供給能力，提高診療水平，從 而推動我國醫療健康事業的發展。 數據來源：智庫整理，2019 年 9 月 （二）國外發展狀況

16、（二）國外發展狀況 1、VR 醫療發展現狀醫療發展現狀 VR 技術與醫療融合的技術與醫療融合的主要應用方向包括機器人手術、 恐懼癥治療、 手術模擬和技能培訓等。 此外， VR 醫療在患者 教育、心理健康和心理治療等方面也發揮著重要作用。 典型應用案例如下： （1）VR 手術模擬器 VR+醫療的主流應用領域是通過 VR 技術訓練外科醫生。 9 國外 VR 公司將 3D 技術和 VR 相結合，研發出各種手術模 擬器。外科醫生戴好特定的 VR 眼鏡后，可以通過模擬器實 施各種手術。其中手術刀的角度、操作力度等均能體現在虛 擬患者身上（圖 1.5） 。 圖圖 1.5 VR 手術模擬手術模擬 （2）VR

17、 病灶重現 在 VR 技術的幫助下，患者可以和醫生一起“走進”他 的身體里，進而制定更精準的治療方案。國外有 VR 公司為 每名患者量身定制一個 360的虛擬現實世界，通過 VR 技術 將患者身體的病灶重現 （圖1.6） 。 醫生可以邀請患者一起 “鉆” 進這個世界，共同商量制定治療方案，并通過反復模擬操作 最終實現手術風險的顯著降低。 10 圖圖 1.6 VR 重現病灶重現病灶 （3）VR 改變幻肢感受 國外某研究院利用 VR 技術和神經刺激技術，幫助截肢 者改變“幻肢”感受，結合視覺和觸覺誘騙截肢者的大腦， 讓假肢的使用更簡單、自然。截肢者戴上 VR 頭盔可以看到 虛擬假肢（圖 1.7）

18、。通過對截肢患者殘肢的神經施加人工觸 覺，同時虛擬假肢的食指會在受刺激的觸摸感覺中同步發光， 從而產生幻肢和假肢是同一個肢體的錯覺。 圖圖 1.7 患者正在使用患者正在使用 VR 改變幻肢感受改變幻肢感受 11 2、AR 醫療發展現狀醫療發展現狀 在AR技術與醫療融合技術與醫療融合領域， 國外研究機構正在開發AR 系統，可以將計算機體層攝影（CT） 、磁共振成像（MRI） 、 X 射線或超聲掃描的 2D 診斷圖像轉換為 3D 圖像。該技術 可以提供患者正常解剖和病變圖像，這些圖像在手術中可顯 示在患者體表，協助醫生準確定位，節省手術時間。在遠程 手術中，世界各地的外科醫生團隊還可以通過 AR

19、技術協同 工作。 該技術已基本成熟， 但遠程手術需要能夠在大約 70 毫 秒內顯示信息，網速還是一大挑戰。 典型應用案例如下： （1）AR 輔助脊椎手術 國外已經開發出一套結合 AR 技術的醫療影像處理系統， 該系統可以讓醫生事先了解患者身體結構情況，然后根據其 結構特點來制定手術方案，以便更加精確地放置植入物（圖 1.8） ， 整個手術時長縮短， 減輕了患者和醫生的負擔。 同樣， 當植入物放置完畢或手術完成后，醫生也可以通過該 AR 系 統來觀察手術效果，無需患者額外接受檢查。 12 圖圖 1.8 AR 對輔助判斷穿刺位置對輔助判斷穿刺位置 （2）AR 解剖教學系統 國外醫療創企開發出可以顯

20、示 8200 個不同解剖結構的 醫學 AR 應用系統（圖 1.9） 。通過該系統，學生不需要在實 驗室對尸體進行解剖，在宿舍就能模擬解剖。該系統能夠單 獨放大特定的身體區域和器官，促進學生之間真正的互動合 作。醫務人員也可以通過該系統實時向患者展示身體運行機 制、解釋病情等。 圖圖 1.9 AR 展示人體解剖結構展示人體解剖結構 （3）AR 靜脈掃描儀 AR 靜脈掃描是用于醫療護理的輔助系統，通常新入職 13 護士在首次靜脈注射時只有 60%成功機率，如果面對老年或 兒童患者，更加難以穿刺成功。通過 AR 技術與手持掃描可 以幫助找到靜脈準確位置 （圖 1.10） 。 研究表明這項技術將首 次

21、找準靜脈的可能性提高 3.5 倍， 大幅提升患者的就醫體驗。 圖圖 1.10 AR 掃描儀找準靜脈掃描儀找準靜脈 （4）AR 手術視覺指南 美國食品藥物監督管理局（FDA）已批準首個用于 AR 頭戴式顯示器的醫療視覺輔助系統，該系統通過 2D、3D 和 4D 圖像技術，讓醫生在手術開始前獲得可能在術中遇到問 題的視覺指南（圖 1.11） 。該系統可以呈現患者 2D 和 3D 圖 像，并將其準確地疊加在患者身上。 圖圖 1.11 AR 手術視覺輔助手術視覺輔助 14 二、主要發展方向二、主要發展方向 （一）虛擬現實（一）虛擬現實+醫學教育培訓醫學教育培訓 將虛擬現實技術與醫學教育相結合進行人才培

22、養，發展 虛擬現實醫學教育是當前的重點。 根據 2018 年 中國衛生健 康統計年鑒 ，2018 年我國衛生技術人員已達 758 萬，預計 到 2020 年全國衛生計生人才總量將達 1255 萬人。按照衛健 委要求，我國醫院的醫生和護士比例應為 1：2，重要科室醫 生和護士的比例應是 1：4。但全國實際的醫護比例僅為 1： 0.61，與 1：2.7 的國際水平相差很大。醫護比例短期內存在 520 倍差距，醫護人才培養空間巨大。2018 年有 60 所一本 類院校開設護理專業，畢業人數 1.2 萬人，每年人才缺口 1020 萬。 每年財政劃撥給醫務人員教育的款項、醫藥企業用于醫 生教育的市場費用

23、、醫生每年用于培訓的個人花費共計約 260 億元。根據 QYResearch 數據，2017 年我國虛擬現實醫 學教育市場規模 2.1 億美元，預計 2025 年將達到 10 億美元 以上，年復合增長率 22%，高于全球市場水平。 虛擬現實在醫學教育方面的典型案例如下： 1、VR 全景視頻培訓全景視頻培訓 近年來， 醫療領域逐步開始通過 VR 技術進行醫療培訓。 15 VR 醫療培訓能提供全方位沉浸感的專業服務，讓被培訓者 在虛擬環境中深度學習，快速提高技能。國外部分大學正致 力于通過 VR 技術培訓醫護人員（圖 2.1） 。研究人員使用專 業級全景相機記錄教學全過程，并使用頭戴式顯示設備讓學

24、 生身臨其境地觀摩學習。 圖圖 2.1 培訓者正使用培訓者正使用 VR 觀看全景教學視頻 觀看全景教學視頻 VR 全景視頻培訓通過構建一個高還原度的模擬環境， 讓學生身臨其境地感受整個救護過程，從中學習實踐經驗與 應對技巧，而不僅僅是通過課堂上教學者的講解來獲取理論 知識。這種真實的臨場感所特有的緊張和壓力可以讓學生更 熟悉救護場景，了解如何應對這種場景帶來的壓力，有助于 最大限度地減少人為失誤所導致的醫療事故。 2、VR 手術模擬培訓手術模擬培訓 VR 手術模擬培訓是通過 VR 技術，構建一個虛擬仿真 手術室場景，模擬真實患者、醫生、護士和手術室環境，然 16 后使用 VR 設備， 在虛擬場

25、景下進行手術培訓 （圖 2.2、 2.3） 。 圖圖 2.2 學生正使用學生正使用 VR 設備進行模擬手術設備進行模擬手術 圖圖 2.3 學生正使用學生正使用 VR 設備進行模擬手術設備進行模擬手術 VR 能有效提高培訓效果能有效提高培訓效果。國外研究表明，與僅接受傳 統骨科手術培訓的學生相比，經過 VR 培訓的醫學生的整體 水平測試分數要高出 130%，同時正確率高出 38%，速度也 快 20%。相比之下，接受傳統手術培訓的普通外科住院醫師 畢業生中，約有 30%無法獨立完成手術。 VR 能降低培訓成本能降低培訓成本。 隨著醫療設備越來越復雜、 昂貴， 17 醫生在操作過程中必須足夠小心，盡

26、量避免因失誤而損壞儀 器。通常，為熟悉某種手術，外科醫生需要進行 1020 次手 術才能熟練操作，隨著復雜程度增加，醫療設備損壞的幾率 也將增大。因此，VR 手術模擬訓練不僅能提高外科醫生對 于醫療設備的了解，降低設備損壞幾率，而且能顯著降低訓 練成本。 VR 能保證醫生的培訓安全。能保證醫生的培訓安全。在部分手術中，所使用的 醫療設備具有放射性。如經皮腎鏡取石術，需要 X 光機輔助 手術。 因此醫師每年都要監控自身所受 X 光輻射的總量， VR 手術模擬培訓能很好地解決這一問題。另外，VR 手術模擬 培訓可以讓外科醫生隨時隨地多次練習，有助于完成培訓目 標；能為外科醫生提供一些困難且少見的案

27、例，提高醫生診 療水平； 可以為受訓醫生評分和反饋， 幫助他們學習和提高； 能將培訓中專家和非專家用戶的數據進行對比，計算出不同 醫療機構中外科醫生的整體表現，幫助醫生之間互相學習， 推動整體醫療水平的提高；能支持遠程課程，為醫療資源較 缺乏地區的醫生提供醫療培訓。 （二）虛擬現實（二）虛擬現實+個性化健身個性化健身 虛擬現實技術一方面能增進健身的趣味性，讓高強度的 訓練變成舒適的的游戲體驗；另一方面能提供精準的技術指 導， 有助于用戶更快的學習技術動作， 更有效達到訓練目標。 18 虛擬現實在健身方面的典型應用案例如下： 1、VR 健身場景模擬健身場景模擬 VR 領域有很多健身項目，比如帶上

28、 VR 眼鏡，用戶就 可以從小房間中枯燥無聊的劃船機上擺脫出來，進入到虛擬 場景中，就像在真正的大江大河里漂流。有很多 VR 創業公 司與運動品牌商開始嘗試將 VR 與運動健身進行結合（圖 2.4） ，開發了新型的 APP 與配件，并且認為這將改變人們的 健身生活方式。 圖圖 2.4 健身者正使用健身者正使用 VR 設備進行健身設備進行健身 2、VR 健身場景模擬健身場景模擬+數據化數據化 美國運動類 APP 科技公司開發了一款 VR 健身模擬軟 件，并將 VR 中的運動數據連接至手機 APP 供用戶查看，包 括時間、距離、消耗的卡路里和心率數據納入統計數據。用 戶只要購買一個合適的運動傳感器

29、，就能夠體驗到將日常普 通的健身場景虛擬化+健身數據化（圖 2.5） 。 19 圖圖 2.5 使用使用 VR 與傳感器達到虛擬化、數據化健身與傳感器達到虛擬化、數據化健身 3、AR 虛擬健身教練虛擬健身教練 開發者運用 130 臺單反相機對健身教練的動作進行捕捉 拍攝和構建 3D 動畫模型，高品質的 3D 模型能完全復制教 練的健身動作（圖 2.6） 。用戶可以 360無死角觀看健身教練 的動作。與傳統健身教學視頻相比，一些視頻不容易理解的 教學動作能夠更直觀的表現出來。 圖圖 2.6 對健身教練進行動作捕捉對健身教練進行動作捕捉 20 4、AR 健身鼓勵軟件系統健身鼓勵軟件系統 AR 技術能

30、夠將運動轉化為競爭性游戲，以提高用戶的 積極性。某科技公司開發了一款 AR 應用軟件系統，通過游 戲化的方式催促著用戶在跑步健身時持續向前，從而達到鼓 勵健身目的。 圖圖 2.7 使用使用 VR 游戲進行健身鼓勵游戲進行健身鼓勵 （三）虛擬現實（三）虛擬現實+心理障礙治療心理障礙治療 虛擬現實技術在國外已較多應用于治療各種心理障礙 疾病，如退伍老兵創傷后遺癥、殘障人士幻肢痛、兒童多動 癥、自閉癥和認知功能障礙等，甚至對于改善恐高癥、幽閉 恐懼癥、飛機恐懼癥都有效果。 我國的精神衛生服務人員是 1.1-5/10 萬人口的水平，在 全球范圍屬于較低水平。隨著國民經濟逐步發展和人民整體 素質的提高，

31、心理問題會越來越得到重視，對精神衛生服務 的需求會顯著增長。 21 虛擬現實在心理治療方面的典型應用案例如下： 1、VR 焦慮恐懼治療焦慮恐懼治療 心理學家通過 VR 技術實現傳統的“暴露療法”，進行恐 懼與焦慮等心理疾病的治療。VR 虛擬場景能夠以安全放心 的方式將患者暴露在某一讓他們感到不安的情境之下，然后 患者可以告訴醫生感受和想法。該 VR 心理治療還接入了街 景服務，利用這一提供世界各地道路及其它地點全景影像的 龐大在線數據庫，再現戶外場景。美國有相當多的心理醫生 已經通過這些虛擬的街景治愈患者（圖 2.8） 。 圖圖 2.8 VR 虛擬街景虛擬街景 2、VR 恐高癥治療恐高癥治療

32、VR 恐高癥療法是通過在虛擬世界中模擬高山懸崖的玻 璃棧道，讓患者戴上 VR 頭盔模擬站在玻璃棧道上的感覺， 從而進行恐高癥的暴露療法治療（圖 2.9） 。 22 圖圖 2.9 VR 恐高癥暴露療法恐高癥暴露療法 3、VR 強迫癥治療強迫癥治療 VR 強迫癥治療是針對強迫癥患者，通過 VR 模擬出讓 患者不適的虛擬場景，使用患者佩戴的檢測腦電波與心跳的 設備來采集患者的實時數據。醫生可以通過實時查看患者的 腦電、心電數據，調整患者所在虛擬強迫癥場景的等級，最 終達到治療的效果。 （四）虛擬現實（四）虛擬現實+醫學護理醫學護理 新入職護士在護理操作中相對容易出錯， 可能加重患者 痛苦。因此需要提

33、升操作技能，獲得認識問題的經驗，提高 解決問題的能力?？梢越柚?VR 技術針對特殊病癥、復雜的 臨床手術以及一些難以在現實中模擬的場景展開培訓、教學， 還可以通過 VR 中內定的安全操作范圍對學員培訓進行約束 及提醒。 學生通過虛擬設施訓練，與現實教學基地有同樣的效果， 并且不受地點、時間的限制。學生可以完全沉浸于虛擬環境 23 中，更易于集中注意力、全身心地投入訓練中，而且能夠自 主選擇或組合虛擬場地或設備，真正掌握學習的主動權，提 高學習效果，減少學習時間。 虛擬現實在護理學方面的典型應用案例如下： 1、VR 導尿術模擬導尿術模擬 VR 導尿術模擬，通過 VR 技術模擬導尿術。在模擬操 作

34、中，系統會對使用者進行提示，使用者根據提示進行模擬 培訓，從而掌握相應的導尿術流程規范（圖 2.10） 。 圖圖 2.10 VR 導尿術模擬導尿術模擬 2、VR 乳腺癌術后護理乳腺癌術后護理 VR 乳腺癌術后護理提供給乳腺癌患者，在術后康復時 使用 VR 全景模擬，能夠讓患者身臨其境，跟隨場景中的護 士， 進行術后恢復操鍛煉， 從而達到促進患肢痊愈的效果 （圖 2.11） 。 24 圖圖 2.11 VR 乳腺癌術后護理乳腺癌術后護理 3、VR 圍術期壓瘡管理圍術期壓瘡管理 VR 圍術期壓瘡管理，是通過 VR 的形式普及手術圍術 期知識。軟件能夠在模擬的手術室場景中演示不同的手術體 位，以及如何

35、對該體位進行壓瘡管理（圖 2.12） ，讓患者、家 屬和護理人員了解患者在手術過程采用何種體位，以及應該 注意哪些部位容易出現壓瘡等。 圖圖 2.12 VR 圍術期壓瘡管理圍術期壓瘡管理 4、VR 心肺復蘇教學及考核心肺復蘇教學及考核 VR 心肺復蘇模擬培訓軟件，根據國際標準的心肺復蘇 急救訓練流程而設計，遵循專業醫學指南。在 VR 中模擬真 25 實的人體結構以及狀態變化，如按壓時肺部變化、血流變化 等，從而進行心肺復蘇急救技能訓練及考核（圖 2.13） 。軟件 會提供實時的操作信息，如按壓深度、頻率等，對應考核標 準，方便護理人員自主學習、強化訓練。該軟件系統核心模 塊由 VR 頭顯、計算

36、機、手柄組成。隨著急救技能的普及， 該系統擁有廣闊的醫療普及空間，VR 心肺復蘇模擬培訓系 統也會是急救領域不可缺少的產品。 圖圖 2.13 VR 心肺復蘇模擬心肺復蘇模擬 （五）虛擬現實（五）虛擬現實+康復訓練康復訓練 VR 康復訓練是指有各種運動障礙的人群， 通過在 3D 虛 擬環境中做自由交互以達到自理生活、自由運動、解除心理 障礙的訓練。傳統的康復訓練不但耗時耗力、單調乏味，而 且訓練強度和效果得不到及時評估，很容易錯失訓練良機， 而結合 3D 虛擬仿真技術的康復訓練可以較好解決這一問題， 對完全喪失運動能力的患者也有獨特效果。VR 康復訓練系 26 統通過輸入設備（如數據手套、動作捕

37、捉儀）把患者的動作 傳入計算機，并從輸出反饋設備得到視覺、聽覺或觸覺等多 種感官反饋，最終最大限度地恢復患者的部分或全部機體功 能。這種訓練方法不但大大節約了訓練的人力物力，而且可 以有效激發患者參與治療的積極性，變被動治療為主動治療， 提高治療效率。 虛擬現實在康復訓練的典型案例如下： 1、VR 肢體運動訓練肢體運動訓練 VR 康復訓練系統可以使患者置身于軟件提供的多種人 造游戲景物中，并在游戲的原理上設計了諸多康復程序（圖 2.14） ，在肢體作業康復方面主要以身體的肩、肘、腕、膝關 節等多個大關節進行主動康復訓練，同時以游戲方式實現原 有康復動作，在訓練的過程中如出現失誤，不會對患者的身

38、 體造成損傷，可用于慢性病治療及生活技能喪失者的康復。 圖圖 2.14 患者正在使用患者正在使用 VR 進行康復訓練進行康復訓練 27 2、VR 認知功能訓練認知功能訓練 VR 康復訓練系統促進了計算機技術和認知科學更高層 次的結合，在認知障礙的康復訓練方面表現出傳統方法無法 比擬的優勢。VR 技術可以使人沉浸在計算機實時產生的三 維環境中，通過各種游戲反復訓練能維持和提高患者的邏輯 推理、思維、記憶、協調、注意力等認知功能。 3、VR 防治老年癡呆防治老年癡呆 國外開發出的一款使用運動傳感器的 VR 認知康復系統， 由 14 種使用視覺感知的日常訓練游戲組成，通過智力刺激 提高解決日常生活所

39、遇問題的認知能力 （圖 2.15） 。 該系統不 僅對預防癡呆癥成效顯然，而且對腦損傷患者的理解力恢復 富有幫助。 圖圖 2.15 老年人正使用老年人正使用 VR 設備進行防治老年癡呆設備進行防治老年癡呆 （六）虛擬現實（六）虛擬現實+視力障礙治療視力障礙治療 2010 年， 世界衛生組織發布的 視力殘疾全球數據報告 28 指出，全球約有 2.46 億人視力低下（患病率 3.65%） ，3900 萬人目盲（患病率 0.58%） ，其中我國共有 6726.4 萬人視力 低下（患病率 27.3%） ，824.8 萬人目盲（患病率 20.9%） 。 針對這一問題，市場上主要是提供助視器給患者，讓患

40、者通過適當的訓練，能夠最大限度地獨立生活。然而這類產 品使患者無法自由參與外部活動，且需要借助多個產品（如 閱讀器、盲杖、導盲犬等）來輔助生活，使用條件苛刻。新 近也出現 App 類移動端產品，但功能相對有限。用戶體驗不 佳與日益增強的消費需求催生了一些新產品，如借助可穿戴 設備幫助出行、通過虛擬現實技術治療或輔助視力受損。 虛擬現實在視力障礙治療方面的典型應用案例如下： 1、VR 眼球追蹤治療視力障礙眼球追蹤治療視力障礙 黃斑區是視網膜的一個重要區域，主要與精細視覺及色 覺等視功能有關。黃斑區病變常導致視力下降、眼前黑影或 視物變形等癥狀，而 VR 眼球追蹤可用于治療部分視力障礙 患者。美國

41、醫療科技公司與紐約州立大學合作，通過 VR 技 術治療視力障礙，提高在弱視、斜視等眼部疾病的治療水平 （圖 2.16） 。 該公司的眼球追蹤技術可以刺激雙眼視網膜， 指 導神經元工作。公司推出一套視覺治療系統，結合 VR 游戲 為每位患者定制的治療測試，其目標是取代部分傳統療法。 29 圖圖 2.16 患者正在使用患者正在使用 VR 治療視力障礙治療視力障礙 2、VR 距離調節治療視力障礙距離調節治療視力障礙 國外醫療科技公司推出基于智能手機的 VR 系統，旨在 幫助視力障礙人士感知世界。該系統包括 VR 頭戴式顯示設 備和智能手機，手機能夠錄制用戶周圍的環境，并在其外圍 視覺區域實時顯示畫面

42、，大腦不會在視覺中心感知到盲點， 且該設備能夠自動聚焦，自由切換近景或遠景（圖 2.17） 。實 驗研究表明， 該系統可以將患者視力提高至 20/30 （接近正常 視力范圍） 。 圖圖 2.17 患者正使用智能手機患者正使用智能手機 VR 進行視力障礙治療進行視力障礙治療 30 （七）虛擬現實（七）虛擬現實+臨床輔助臨床輔助 隨著虛擬現實技術的逐步成熟，AR 和 VR 技術正在向 患者管理、 醫療運營維護、 檢測診斷、 治療康復等環節擴展。 通常情況下，實習醫生只能通過反復觀摩手術操作錄像，學 習外科手術操作技巧。即使是資深外科專家在動手術之前， 也需要花費大量時間去反復仔細研究患者的各種 2

43、D 圖像， 以確定最佳手術方案。VR 和 AR 技術可以有效提高醫生操 作技巧，提高診療效率。 虛擬現實在臨床輔助方面的典型應用案例如下： 1、VR 鎮定劑鎮定劑 國外有研究在超過 350 例外科手術中運用 VR 技術來輔 助手術，一方面減輕患者疼痛，另一方面減少昂貴鎮靜類藥 物 （如芬太尼和咪達唑侖） 的使用， 使手術費用降低了 25%， 并減少手術并發癥。例如醫生為一名脂肪瘤患者制定了手術 治療方案，若患者處于清醒狀態，由于血壓偏高，手術需要 強效的止痛藥和鎮靜劑；但醫生給患者戴上 VR 眼鏡，讓其 沉浸在虛擬世界中，隨后患者的血壓逐步下降，在整個手術 過程中，醫生未使用準備好的鎮靜劑。這

44、種方式不僅降低患 者疼痛感，還減少了手術費用。 研究人員希望將患者的注意力從真實世界中轉移出來， 讓患者沉浸在計算機生成的三維場景。研究顯示，使用 VR 31 仿真軟件降低患者疼痛感的有效率可達 50%，同時也能降低 大腦疼痛相關區的活動。 2、AR+3D 醫學成像技術醫學成像技術 國外某公司開發的交互式 3D 平臺可以將 2D 圖像轉換 成能夠用手寫筆操作的 3D 圖像，幫助醫生從各個角度了解 患者身體內部器官的情況（圖 2.18） 。3D 圖像可以根據程序 要求進行定制， 醫生可以對圖像進行縮放， 單獨提取或用 3D 技術打印出圖像中有疑問部分出來，以進一步研究發現病變 部位。該技術大幅縮

45、短了醫生診療和術前準備時間，同時減 少了醫院和患者所花費的時間和治療成本。 圖圖 2.18 使用使用 AR 呈現呈現 3D 器官器官 3、AR 外科手術可視化系統外科手術可視化系統 國外某公司開發出一款用于脊柱外科的 AR 頭戴式顯示 器，該設備可以在手術過程中為外科醫生提供 X 射線視覺， 讓外科醫生透過皮膚和組織看到患者體內解剖結構，以便更 32 輕松、迅速和安全地進行手術。該系統可以實時確定手術工 具的位置，并將其疊加在患者 CT 數據上，利用頭戴式顯示 設備將數據投射到外科醫生的眼前，從而真正看清楚患者體 內的解剖結構（圖 2.19） 。據研究測試發現，利用該系統可以 使脊柱螺釘的放置準確率接近97%， 整個系統的精度約為1.4 毫米。