VR在医疗领域的应用分析-教学课件.pptx

1、II.VR在医疗领域的应用分析虚拟现实与医疗的融合将为传统医疗行业带来全新变革。虚拟现实具有逼真的场景呈现、事前可规划性和过程可重复性，可有效解决医疗行业面临的实操风险高、可重复率低、培训资源短缺等问题。内容参考吴阶平医学基金会、虚拟现实产业联盟、赛迪智库电子信息研究所2019 年10 月发布的虚拟现实医疗应用白皮书。次级目录一发展现状1.国内发展现状2.国外发展现状二主要发展方向1.虚拟现实+医学教育培训2.虚拟现实+个性化健身3.虚拟现实+心理障碍治疗4.虚拟现实+医学护理5.虚拟现实+康复训练6.虚拟现实+视力障碍治疗7.虚拟现实+临床辅助三科研进展1.国外高校科研进展2.国内高校科研进

2、展四发展展望一、发展现状全球范围内，虚拟现实等信息技术应用所驱动医疗健康服务的数字化转型正在展开。在数字化医疗趋势的推动下，国内外医院正在逐渐使用虚拟现实技术进行培训和手术，虚拟现实医疗正获得更多医生和患者的认可与肯定。据IDC 数据，虚拟现实医疗应用市场规模正逐年扩大，预计2022 年将达到17 亿美元，2018 到2022 年的市场复合增长率预计为105.6%。虚拟现实在医疗领域的应用涉及手术模拟、技能培训、手术辅助、心理治疗等多个领域。现有国内虚拟现实技术方案主要集中在医学教育领域，覆盖市场在60%以上。在临床方面，虚拟现实技术使用率较低，体验感还没有得到医生和医疗机构的普遍认可，属于科

3、研拓展阶段，还未形成完善的商业闭环。一、发展现状（一）国内发展状况VR 技术与医疗融合的主要应用方向包括虚拟手术培训、强化临床诊断、远程医疗、心理疾病治疗、护理学和康复训练、产品研发等。在模拟手术领域，经验丰富的外科医生可以利用虚拟手术室学习和探索新技术，或者进一步深化掌握具体手术操作步骤。在培训领域，医学生能够以身临其境的方式学习人体解剖、临床等相关知识。1、VR 医疗发展现状一、发展现状（一）国内发展状况国内典型应用案例:1、VR 医疗发展现状（1）VR 剖腹产手术模拟一、发展现状（一）国内发展状况国内典型应用案例:1、VR 医疗发展现状（2）VR 胸腔穿刺术模拟一、发展现状（一）国内发展

4、状况国内典型应用案例:1、VR 医疗发展现状（3）VR 手术直播培训由于医学生无法进入手术室学习，VR 直播可同步播放手术室中的实时情况，使医学生能身临其境地观摩学习手术。国内已将VR 技术应用于脑脊髓血管解剖、脑血管造影手术的专业直播与技术培训中。一、发展现状（一）国内发展状况国内典型应用案例:1、VR 医疗发展现状（4）VR 解剖学教室一、发展现状（一）国内发展状况2、AR 医疗发展现状 AR 技术与医疗融合的主要应用方向包括医学教育、中医药教育、辅助手术、远程医疗、医疗检测等。国内科技公司现有的AR 医疗产品主要针对医院和第三方实验室，包括硬件、应用软件等。在医学教育方面，已经成熟的应用

5、有利用AR 技术寻找静脉注射用血管。在实际医护工作中，小孩的血管比较纤细或者部分患者血管凹陷的情况给护理工作带来了很大挑战。AR 技术可以在患者身体上投射出血管图形，让护士准确定位注射用血管，避免操作失误对患者的伤害。一、发展现状（一）国内发展状况2、AR 医疗发展现状 在中医药教育方面，将AR 技术与中药材图谱相结合，可将中药植株和饮片立体地展现出来；在针灸教学过程中，AR 技术可以为学生展现出虚拟人体模型，演示穴位定位、进针手法等教学过程。在远程医疗方面，可以通过AR 眼镜直接传输手术情况给远方专家组，专家可以通过远程辅助技远程给手术主刀医生提供意见。在医疗检测方面，部分医院进行了一些尝试

6、，如通过AR全息眼镜观察人体结构、通过AR 技术监测患者生命体征等。一、发展现状（一）国内发展状况2、AR 医疗发展现状 国内典型应用案例:（1）AR 技术辅助下颅内血管畸形切除手术2018 年11 月，国内某医院完成AR 技术辅助下儿童颅内血管畸形切除手术。手术借助AR 技术将患儿的病变位置、血管和组织以三维（3D）图像方式呈现给医生。以往，医生在查看二维（2D）影像资料时，需要通过空间想象来叠加，AR 技术能三维再现影像，提高手术的精准度和安全性。一、发展现状（一）国内发展状况2、AR 医疗发展现状 国内典型应用案例:（2）救护车内5G+AR 医疗急救2019 年7 月，国内某医院顺利完成

7、5G+AR 医疗急救演练。在接到急救电话后，医院调配置 5G 城市应急救援系统的“5G 救护车”前往，从患者被抬上“5G 救护车”的一刻起，车上的急救人员与医院急诊抢救医护团队实现“零时差”对接。救护车内的医护人员采取5G 网络联动方案，佩戴AR眼镜，与医院内专家进行远程AR 诊疗。通过AR 眼镜，院内专家可实时监测患者病情变化，进行远程会诊指导急救，争分夺秒抢救患者。一、发展现状（一）国内发展状况2、AR 医疗发展现状 国内典型应用案例:（3）5G+AR 智慧医疗一、发展现状（一）国内发展状况2、AR 医疗发展现状 国内典型应用案例:（3）5G+AR 智慧医疗一、发展现状（一）国内发展状况3

8、、政策环境发展情况 2017 年以来，我国多个部委陆续出台了多份推动虚拟现实技术产业发展及医疗领域应用的相关政策，持续提升对虚拟现实医疗技术研发、产品消费、市场应用的支持力度。一、发展现状（二）国外发展状况1、VR 医疗发展现状 VR 技术与医疗融合的主要应用方向包括机器人手术、恐惧症治疗、手术模拟和技能培训等。此外，VR 医疗在患者教育、心理健康和心理治疗等方面也发挥着重要作用。典型应用案例:（1）VR 手术模拟器VR+医疗的主流应用领域是通过VR 技术训练外科医生。国外 VR 公司将3D 技术和VR 相结合，研发出各种手术模拟器。外科医生戴好特定的VR 眼镜后，可以通过模拟器实施各种手术。

9、其中手术刀的角度、操作力度等均能体现在虚拟患者身上（图1.5）。一、发展现状（二）国外发展状况1、VR 医疗发展现状 典型应用案例:（2）VR 病灶重现在 VR 技术的帮助下，患者可以和医生一起“走进”他的身体里，进而制定更精准的治疗方案。国外有VR 公司为每名患者量身定制一个360的虚拟现实世界，通过VR 技术将患者身体的病灶重现（图1.6）。医生可以邀请患者一起“钻”进这个世界，共同商量制定治疗方案，并通过反复模拟操作最终实现手术风险的显著降低。一、发展现状（二）国外发展状况1、VR 医疗发展现状 典型应用案例:（3）VR 改变幻肢感受国外某研究院利用 VR 技术和神经刺激技术，帮助截肢者

10、改变“幻肢”感受，结合视觉和触觉诱骗截肢者的大脑，让假肢的使用更简单、自然。截肢者戴上VR 头盔可以看到虚拟假肢（图1.7）。通过对截肢患者残肢的神经施加人工触觉，同时虚拟假肢的食指会在受刺激的触摸感觉中同步发光，从而产生幻肢和假肢是同一个肢体的错觉。一、发展现状（二）国外发展状况2、AR 医疗发展现状 在 AR 技术与医疗融合领域，国外研究机构正在开发AR系统，可以将计算机体层摄影（CT）、磁共振成像（MRI）、X 射线或超声扫描的2D 诊断图像转换为3D 图像。该技术可以提供患者正常解剖和病变图像，这些图像在手术中可显示在患者体表，协助医生准确定位，节省手术时间。在远程手术中，世界各地的外

11、科医生团队还可以通过AR 技术协同工作。该技术已基本成熟，但远程手术需要能够在大约70 毫秒内显示信息，网速还是一大挑战。一、发展现状（二）国外发展状况2、AR 医疗发展现状 典型应用案例（1）AR 辅助脊椎手术一、发展现状（二）国外发展状况2、AR 医疗发展现状 典型应用案例（2）AR 解剖教学系统一、发展现状（二）国外发展状况2、AR 医疗发展现状 典型应用案例（3）AR 静脉扫描仪一、发展现状（二）国外发展状况2、AR 医疗发展现状 典型应用案例（4）AR 手术视觉指南二、主要发展方向（一）虚拟现实（一）虚拟现实+医学教育培训医学教育培训 将虚拟现实技术与医学教育相结合进行人才培养，发展

12、虚拟现实医学教育是当前的重点。根据2018 年中国卫生健康统计年鉴，2018 年我国卫生技术人员已达758 万，预计到2020 年全国卫生计生人才总量将达1255 万人。按照卫健委要求，我国医院的医生和护士比例应为1：2，重要科室医生和护士的比例应是1：4。但全国实际的医护比例仅为1：0.61，与1：2.7 的国际水平相差很大。医护比例短期内存在520 倍差距，医护人才培养空间巨大。2018 年有60 所一本类院校开设护理专业，毕业人数1.2 万人，每年人才缺口1020 万。二、主要发展方向（一）虚拟现实（一）虚拟现实+医学教育培训医学教育培训 虚拟现实在医学教育方面的典型案例1、VR 全景视

13、频培训二、主要发展方向（一）虚拟现实（一）虚拟现实+医学教育培训医学教育培训 虚拟现实在医学教育方面的典型案例2、VR 手术模拟培训手术模拟培训二、主要发展方向（二）虚拟现实（二）虚拟现实+个性化健身个性化健身 虚拟现实技术一方面能增进健身的趣味性，让高强度的训练变成舒适的的游戏体验；另一方面能提供精准的技术指导，有助于用户更快的学习技术动作，更有效达到训练目标。虚拟现实在健身方面的典型应用案例1、VR 健身场景模拟二、主要发展方向（二）虚拟现实（二）虚拟现实+个性化健身个性化健身 虚拟现实在健身方面的典型应用案例2、VR 健身场景模拟健身场景模拟+数据化数据化二、主要发展方向（二）虚拟现实（

14、二）虚拟现实+个性化健身个性化健身 虚拟现实在健身方面的典型应用案例3、AR 虚拟健身教练虚拟健身教练二、主要发展方向（二）虚拟现实（二）虚拟现实+个性化健身个性化健身 虚拟现实在健身方面的典型应用案例4、AR 健身鼓励软件系统健身鼓励软件系统二、主要发展方向（三）虚拟现实（三）虚拟现实+心理障碍治疗心理障碍治疗 虚拟现实技术在国外已较多应用于治疗各种心理障碍疾病，如退伍老兵创伤后遗症、残障人士幻肢痛、儿童多动症、自闭症和认知功能障碍等，甚至对于改善恐高症、幽闭恐惧症、飞机恐惧症都有效果。虚拟现实在心理治疗方面的典型应用案例1、VR 焦虑恐惧治疗二、主要发展方向（三）虚拟现实（三）虚拟现实+心

15、理障碍治疗心理障碍治疗 虚拟现实在心理治疗方面的典型应用案例2、VR 恐高症治疗恐高症治疗二、主要发展方向（三）虚拟现实（三）虚拟现实+心理障碍治疗心理障碍治疗 虚拟现实在心理治疗方面的典型应用案例3、VR 强迫症治疗强迫症治疗二、主要发展方向（四）虚拟现实（四）虚拟现实+医学护理医学护理 新入职护士在护理操作中相对容易出错，可能加重患者痛苦。因此需要提升操作技能，获得认识问题的经验，提高解决问题的能力。可以借助VR 技术针对特殊病症、复杂的临床手术以及一些难以在现实中模拟的场景展开培训、教学，还可以通过VR 中内定的安全操作范围对学员培训进行约束及提醒。虚拟现实在护理学方面的典型应用案例1、

16、VR 导尿术模拟二、主要发展方向（四）虚拟现实（四）虚拟现实+医学护理医学护理 虚拟现实在护理学方面的典型应用案例2、VR 乳腺癌术后护理乳腺癌术后护理二、主要发展方向（四）虚拟现实（四）虚拟现实+医学护理医学护理 虚拟现实在护理学方面的典型应用案例3、VR 围术期压疮管理围术期压疮管理二、主要发展方向（四）虚拟现实（四）虚拟现实+医学护理医学护理 虚拟现实在护理学方面的典型应用案例4、VR 心肺复苏教学及考核心肺复苏教学及考核二、主要发展方向（五）虚拟现实（五）虚拟现实+康复训练康复训练 VR 康复训练是指有各种运动障碍的人群，通过在3D 虚拟环境中做自由交互以达到自理生活、自由运动、解除心

17、理障碍的训练。传统的康复训练不但耗时耗力、单调乏味，而且训练强度和效果得不到及时评估，很容易错失训练良机，而结合3D 虚拟仿真技术的康复训练可以较好解决这一问题，对完全丧失运动能力的患者也有独特效果。VR 康复训练系统通过输入设备（如数据手套、动作捕捉仪）把患者的动作传入计算机，并从输出反馈设备得到视觉、听觉或触觉等多种感官反馈，最终最大限度地恢复患者的部分或全部机体功能。这种训练方法不但大大节约了训练的人力物力，而且可以有效激发患者参与治疗的积极性，变被动治疗为主动治疗，提高治疗效率。二、主要发展方向（五）虚拟现实（五）虚拟现实+康复训练康复训练 虚拟现实在康复训练的典型案例1、VR 肢体运

18、动训练二、主要发展方向（五）虚拟现实（五）虚拟现实+康复训练康复训练 虚拟现实在康复训练的典型案例2、VR 认知功能训练认知功能训练二、主要发展方向（五）虚拟现实（五）虚拟现实+康复训练康复训练 虚拟现实在康复训练的典型案例3、VR 防治老年痴呆防治老年痴呆二、主要发展方向（六）虚拟现实（六）虚拟现实+视力障碍治疗视力障碍治疗 2010 年，世界卫生组织发布的视力残疾全球数据报告指出，全球约有 2.46 亿人视力低下（患病率3.65%），3900万人目盲（患病率0.58%），其中我国共有6726.4 万人视力低下（患病率27.3%），824.8 万人目盲（患病率20.9%）。针对这一问题，市场

19、上主要是提供助视器给患者，让患者通过适当的训练，能够最大限度地独立生活。然而这类产品使患者无法自由参与外部活动，且需要借助多个产品（如阅读器、盲杖、导盲犬等）来辅助生活，使用条件苛刻。新近也出现App 类移动端产品，但功能相对有限。用户体验不佳与日益增强的消费需求催生了一些新产品，如借助可穿戴设备帮助出行、通过虚拟现实技术治疗或辅助视力受损。二、主要发展方向（六）虚拟现实（六）虚拟现实+视力障碍治疗视力障碍治疗 虚拟现实在视力障碍治疗方面的典型应用案例1、VR 眼球追踪治疗视力障碍二、主要发展方向（六）虚拟现实（六）虚拟现实+视力障碍治疗视力障碍治疗 虚拟现实在视力障碍治疗方面的典型应用案例2

20、、VR 距离调节治疗视力障碍距离调节治疗视力障碍二、主要发展方向（七）虚拟现实（七）虚拟现实+临床辅助临床辅助 随着虚拟现实技术的逐步成熟，AR 和VR 技术正在向患者管理、医疗运营维护、检测诊断、治疗康复等环节扩展。通常情况下，实习医生只能通过反复观摩手术操作录像，学习外科手术操作技巧。即使是资深外科专家在动手术之前，也需要花费大量时间去反复仔细研究患者的各种2D 图像，以确定最佳手术方案。VR 和AR 技术可以有效提高医生操作技巧，提高诊疗效率。二、主要发展方向（七）虚拟现实（七）虚拟现实+临床辅助临床辅助 虚拟现实在临床辅助方面的典型应用案例1、VR 镇定剂二、主要发展方向（七）虚拟现实

21、（七）虚拟现实+临床辅助临床辅助 虚拟现实在临床辅助方面的典型应用案例2、AR+3D 医学成像技术医学成像技术二、主要发展方向（七）虚拟现实（七）虚拟现实+临床辅助临床辅助 虚拟现实在临床辅助方面的典型应用案例3、AR 外科手术可视化系统外科手术可视化系统三、科研进展（一）国外高校科研进展 美国纽约州立大学、德克萨斯大学和哈佛大学研究人员开发模拟了多个可能会导致抑郁症的场景，帮助青少年了解大脑运作模式，从而学会如何控制自己以及如何更好地改变自己行为。华盛顿大学研发了一项帮助介入放射科医生实现在微血管中安全精准的3D 实时导航的新VR 技术。美国杜克大学研发了基于虚拟现实的模拟和脑波控制的机器人

22、套装，帮助8 位严重脊髓损伤患者经过12 个月训练计划恢复对下肢部分神经控制。德国汉堡大学开发了 VOXEL-MAN 虚拟平台，建立了融合医学影像学领域优秀成果及完备的医学知识库系统的三维可视化人体模型，用以模拟解剖、外科手术、放射成像、测量距离等。近年来，国外多个高校及科研机构致力于推动虚拟现实医疗产业技术创新发展。三、科研进展（一）国外高校科研进展 近年来，国外多个高校及科研机构致力于推动虚拟现实医疗产业技术创新发展。加拿大多伦多大学研发了高性能计算与具有高度沉浸感的可视化技术相结合的SGIOnyx3800 系统，使研究人员能够更有效地研究分子间的相互作用，运用应用软件完成计算化学所需的繁

23、琐数字计算，进行新药物开发。加拿大Sunnybrook 医院通过虚拟现实技术帮助患者减轻术前焦虑。日本东京大学重点研发了 VR 可视化、开发虚拟全息系统，使用头戴式显示器可在建筑群中漫游。三、科研进展（二）国内高校科研进展 国内部分高校及科研院所也已开展虚拟现实在医疗领域的技术创新研究。北京航空航天大学在可交互人体器官数字模型及虚拟手术、虚实融合环境关键技术及应用、数据驱动的虚拟场景生成方面取得大量成果。北京师范大学虚拟现实与可视化技术研究所建立了包含680 套中国人完整颅面数据的数据库，颅面形态学知识分析模型和颅面统计变形模型。复旦大学研究团队开发了一款针对认知功能障碍患者的VR 游戏，使用

24、户身临其境通过多场景交互游戏，刺激训练使用者的计算力、记忆力、注意力、执行功能等进行多项认知功能。四、发展展望（一）虚拟现实医疗的细分领域将不断拓展 虚拟现实技术在医疗健康领域的发展，源自于医疗健康领域本身的需求和发展。随着虚拟现实体验感和医学专业性的提升，虚拟现实技术应用将逐渐从科研实验室到应用级平台推进，最终融入日常临床工作。（二）虚拟现实医疗的产业生态将日益丰富 虚拟现实医疗产业会产生生态化的繁荣，虚拟现实技术会延伸到医疗工作的各个方面。从虚拟现实技术和设备的维度，关联硬件头显、传感器、空间定位、人工智能解算、5G通讯、软件开发、远程诊疗、远程教学等平台。从医疗健康行业的维度，关联医院及

25、医疗机构、医疗器械、急救医学、医疗影像学、生物制药、脑科学精神类治疗、医学教学模拟医学等。四、发展展望（三）虚拟现实医疗对专业队伍的需求将更加迫切 虚拟现实医疗行业需要真正专业和长期耕耘的队伍持续支持行业的发展。虚拟现实设备提供商需要深入理解临床医学、医药类分子生物学、医疗精神治疗、医疗康复治疗、医学教学等领域对设备精密程度、反馈特性、材料的要求，进一步提升显示清晰度、定位精确度、佩戴舒适性，提高和改善设备的使用体验。虚拟现实医疗内容集成商需要与医学院、医院和其他医疗机构深入合作，对于虚拟现实在具体医疗细分领域的应用有足够的认识和理解，具备软硬件开发的综合能力和互联网化的平台开发和运营能力。学习活动 分小组在网络上搜集、整理、报告虚拟现实技术在医疗领域中应用的案例。