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虚拟现实环境下鞍区肿瘤的术前规划
目的 探讨虚拟现实(VR)技术在鞍区肿瘤术前规划制定中的作用.方法 87例拟采用手术治疗的鞍区肿瘤患者,分别采集多种医学影像数据,输入Dextroscop术前计划系统,在VR环境中还原为一个空间立体的三维物像.从而在术前充分获得肿瘤,脑组织,颅底骨质以及神经血管全面而直接的信息,再利用工具进行观察,测量、手术模拟等操作,制定周密的手术规划.并与未行虚拟规划的20鞍区肿瘤病例进行比较手术时间,手术全切率,并发症发生率以及随访后的KPS预后评分,视力恢复情况.结果 87例病例均成功地实现了三维立体虚似现实影像的重建,与术中实际情况吻合.与对照组相比,手术时间明显缩短,并发症发生率较少,视力恢复情况较好,有明显差异(P＜0.05),KPS评分及手术全切率差异无统计学意义(P＞0.1).结论 Dextroscope-统的虚拟现实技术能快速、直观、全面地整合鞍区肿瘤多种医学影像数据,以提供肿瘤及其毗邻解剖结构的综合信息,在手术前为制定和优化手术方案提供帮助,有可能有助于提高了手术的安全性.
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三叉神经-血管复合体虚拟磁共振成像方法探讨
目的 探讨适合三叉神经-血管复合体虚拟解剖观察的MRI成像及重建方法.方法 对6例三叉神经痛患者术前应用3D - FIESTA序列及3D-TOF序列进行扫描,所获得资料分别导入Dextroscope系统,对三叉神经血管复合体的各结构进行虚拟重建,比较两种序列的单独及融合重建效果.结果 6例资料均逼真重建出三叉神经及相关解剖结构.3D - FIESTA序列对神经及细小血管的重建优于3D-TOF序列,而3D-TOF序列对血流速度快的基底动脉及椎动脉的重建优于3D - FIESTA序列,两种序列融合重建效果更佳.结论 应用MRI、3D-FIESTA及3D-TOF数据进行虚拟重建均可清晰显示三叉神经-血管复合体,二者融合重建可取长补短,效果更佳.
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虚拟现实技术在颈内-后交通动脉动脉瘤个体化治疗中的应用
目的 探讨Destroscope虚拟现实系统在颈内～后交通动脉动脉瘤个体化治疗中的应用价值.方法 回顾性分析首都医科大学附属复兴医院2011年5月至2013年5月应用Destroscope 虚拟现实系统做术前计划治疗的颈内～后交通动脉动脉瘤病例18例,术前均将其CTA原始数据等以DICOM格式输入Destroscope虚拟现实系统中进行三维重建、分割,观察并模拟操作设计个体化方案,指导治疗.结果 18例颈内～后交通动脉动脉瘤病例均成功地实现了颅骨及颅内血管的三维立体虚拟现实影像的重建.其中16例与CTA报告结果一致,2例CTA报告可疑,在虚拟现实影像上清晰显示动脉瘤.18例患者均成功进行虚拟现实的手术模拟与手术设计,所得3D影像与手术所见几乎一致.结论 Destroscope虚拟现实系统能够清楚地显露动脉瘤大小、位置,并可量化与周围结构的关系,有助于动脉瘤的诊断及佳治疗方案的选择,提高治疗效果.
关键词： 虚拟现实 个体化 颈内-后交通动脉动脉瘤 -
基于简易虚拟现实和增强现实定位的内镜辅助下清除幕上自发性脑内血肿
目的 探讨基于简易虚拟现实和增强现实的内镜辅助下清除幕上自发性脑内血肿的可行性及临床效果.方法 回顾性分析解放军总医院神经外科2014年9月至2015年10月收治的36例幕上自发性脑出血患者的临床资料.术前患者均行颅脑CT检查,以医院综合式影像存档及传输系统(PACS)实现血肿和患者的颅脑外形轮廓的三维可视化.术中以基于安卓手机的图像融合软件,将三维可视化的血肿和颅脑外形通过手机摄像头与患者的头像实现匹配,可以辅助精准定位血肿的位置,制定优化的穿刺路径.血肿穿刺器穿刺至预设的位置,引导透明的导引器到位,内镜下清除血肿.术后次日复查颅脑CT,以3D-Slicer软件计算血肿的体积以及残留血肿的体积.记录血肿清除率、手术时间、手术失血量、术前和术后1周的格拉斯哥昏迷评分(GCS).结果 通过虚拟现实联合增强现实帮助血肿定位及穿刺路径设计后,穿刺器及工作鞘组均达到预设的位置,手术时间为(54.0±9.6)min,内镜实际操作时间为(33.0±7.2)main,术中出血量为(80.0±21.5)ml.无术后再出血的病例.术前血肿量为(60.1 ±22.3)ml,术后残留血肿量为(4.3±2.4)ml,平均血肿清除率为95.4％.术前GCS评分为(6.7±1.6)分,术后1周为(12.6±1.9)分,均明显改善(P＜0.01).结论 对于自发性幕上脑内出血,基于虚拟现实和增强现实的方法有助于定位血肿和设计优化的穿刺路径和穿刺靶点,联合神经内镜能有效清除血肿,改善患者的预后.
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虚拟现实技术及其在心理认知与听障儿童康复教学中的应用研究
虚拟现实技术是目前具革命性的一项信息技术.本文概述虚拟现实技术的特点及其在帮助解决心理认知障碍方面的应用情况.主要介绍国外将虚拟现实技术应用于提高听障儿童认知能力的探索性研究,包括:听障儿童康复教学虚拟环境的创设,帮助听障儿童提高弹性思维能力以及抽象概念的理解和运用能力.随着这项新技术的消费级应用的涌现,将专业的教学内容和评估标准内置,虚拟现实技术必将成为帮助听障儿童获得全面康复的有效手段.
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虚拟现实技术在OSAHS患者上气道形态学研究中的应用
目的 探讨Dextroscope虚拟现实技术在阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome,OSAHS)患者上气道形态学研究中的应用.方法 正常志愿者20人组成对照组,小下颌畸形伴重度OSAHS患者16人组成研究组.将对照组及研究组螺旋CT数据导入Dextroscope虚拟现实系统,重建融合建立上气道三维图像进行观察,定位上气道狭窄的区域.运用工作站中radio dexter软件,测量上气道各个层面的线距、横截面积并比较各区段的体积差异.根据研究组上气道狭窄的测量结果,对每一名患者选择相应的手术治疗方案,评估手术效果.结果 研究组上气道直观狭窄区域主要为悬雍垂区及舌后区,也见于软腭后区,个别见于会厌后区.术后上气道在狭窄部位均明显扩大,上气道各区段的体积至少增大2倍以上,取得了很好的治疗效果.术前上气道腭咽体积为(3358.7±357.2)mm3,舌咽体积为(1910.7±215.7)mm3 (P＜0.001)；术后腭咽体积为(13805.4±1876.3)mm3,舌咽体积为(5424.8±875.5)mm3 (P＜0.001).结论 虚拟现实技术为OSAHS患者上气道狭窄的诊断提供了一种全新的方法.根据诊断结果指导手术治疗更加具有针对性,取到更好的的术后效果.
关键词： 阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征 虚拟现实 小颌畸形 -
口腔临床医学可视化教学演示系统三维互动网页的初步构建
览器浏览,用户对网页中的三维场景可进行基本的旋转、平移、拉动以及其他形式的交互.结论 构建口腔临床医学可视化演示系统的三维互动网页在技术是可行的.利用三维互动网页能形象且互动地演示口腔临床医学的相关内容.
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虚拟现实技术在手术培训中的应用及展望
基于不断发展的软件平台,借助力反馈系统,三维立体视觉装置,虚拟现实培训技术可以为受训者模拟出近似真实的手术操作环境,运用该技术培训实习医生可以大大降低手术培训的时间及费用,提高初学者手术操作的熟练程度及精细水准,进而减少手术并发症,增加手术的安全性.评价虚拟现实手术培训所获得的经验转化到临床操作的效果是必要的,评价标准可以从以下角度考虑:手术必需的时间、手术操作的精确程度、双手动作的简洁度、失误计分、手术综合计分、受训医生个人满意度等.通过不断发现和弥补虚拟现实手术培训技术的缺陷与不足,利用先进的技术力量,可以使虚拟现实技术模拟出的场景更加逼真生动.虚拟现实手术培训技术必将成为临床手术技能培训的重要手段,它将为医疗事业带来一场革命性的进步.
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虚拟实验室Simodont系统用于口腔医学窝洞预备教学的效果评价
目的 评价分析虚拟实验室Simodont系统应用于口腔医学临床窝洞预备教学的效果.方法 选择中国医科大学口腔医学院口腔临床医学专业本科生30人为研究对象,经统一理论培训后,简单随机抽样法分为3组,每组10人,男女均等,其中C组为对照组,F组为仿头模组使用传统塑料牙在仿头模上进行练习,M组为穆格(Moog)组在Simodont系统进行练习.并且于训练之前、期间和之后分别进行测试,检验窝洞预备技能掌握情况.根据恒磨牙Ⅱ类洞窝洞预备要求,由教师目测评估结合数字化评估系统进行评分.两种方法获取的评估结果 分析采用Kruskal Wallis检验以及多重比较,检验水准α=0.05.结果实验组学生经过不同程度的练习之后技能都得到了提高,M组练习的学生进步更加明显,TEST3成绩分别为C组3.8±2.2、F组5.2±1.9、M组7.4±1.4,差异有统计学意义(tCF=2.79,PCF=0.021;tCM=4.65,PCM=0.001;tFM=3.01,PFM=0.013).数字化评估结果与教师目测评分结果一致,F组与M组的成绩经过2个阶段练习后均得到了提高(χ2F=39.56,PF<0.001;χ2M=41.73,PM<0.001),M组成绩显著优于对照组及仿头模组(χ2CM=31.16,PCM=0.001;χ2FM=24.89,PFM=0.006).结论 Simodont系统有利于口腔医学生手法技能的提高,加强窝洞预备实验课的教学效果,值得在临床前教学中加以推广应用.
关键词： 口腔医学 牙窝洞制备 临床前教学 虚拟现实 Simodont系统 -
混合现实技术常见应用场景
近数十年来,一种全新的媒介形式逐步进入科学家和大众的视野——虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR).人与计算机可以通过虚拟现实技术进行颠覆性的人机交互,带来全新的体验.随着计算机产业技术发展,虚拟现实核心技术升级进步,计算机及各类移动设备性能的提升,在虚拟现实技术基础上发展出增强现实(Augmented Reality,简称A)、混合现实技术(Mixed Reality,简称MR).与虚拟现实完全沉浸在虚拟的环境中不同,增强现实/混合现实技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术,增强现实/混合现实技术强调将虚拟的物体叠加或合成到真实世界中,在工业制造、军事、文化传播等领域已得到广泛应用,医学领域虽然应用门槛较高,但也在多个医学学科开始出现探索性质的教学、科研甚至临床应用.利用增强现实/混合现实技术对工作、生活等场景进行高精度模拟,是目前国际上计算机数字领域的热点.本文对增强现实/混合现实的由来及常见应用场景进行综述,为医学领域的进一步研究打下基础.
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虚拟乘员舱布局工效学设计中颜色匹配性的实验研究
目的探讨长期空间飞行乘员舱布局中颜色匹配性的一般规律,为对其进行工效学设计与评价提供基础数据.方法搭建乘员舱布局虚拟现实工效学实验系统,按工效学一般原则设计一个颜色匹配性选择模板,选用不同年龄段且具有一定背景知识的专业人员参加实验,利用SPSS8.0软件对所选颜色的色调、饱和度、明度指标及配色总数进行统计分析.结果在对舱内视觉环境所涉及的主要布局颜色(柜面、地板、大扶手、井字架等8类)选择后,每一次得到的整体颜色搭配色调总数的均值为5种,并且色调总数服从正态分布.大约50%以上被试者对所给出的单项取色爱好基本认可,但其明度和饱和度均比模板中值略大一点.此外,颜色匹配选择虽然离散,却仍存在共同性.结论当进行长期飞行的载入航天器乘员舱内颜色匹配性工效学设计时,总体色调须突出冷、暖色调结合,同时搭配色调总数不宜过多,即控制在5类以下,这时对人的心理认同感较好.
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虚拟现实环境中视觉诱导晕动症的评估指标
目的 探讨虚拟现实环境中可用来评估视觉诱导晕动症(visually induced motion sickness,VIMS)的生理指标.方法 采用基于虚拟现实的汽车驾驶模拟器诱发VIMS症状,并在实验过程中采集受试者的主观VIMS级别数据和客观数据;进而使用主观和客观相结合的方法对VIMS进行评估.结果 以下生理指标非VIMS状态和VIMS状态存在显著性差异:(1)收缩压功率谱密度标准差(P=0.004);(2)脉搏率功率谱密度标准偏差(P=0.0l0);(3)收缩压与脉搏率大互相关系数的均值(P=0.001);(4)舒张压与脉搏率大互相关系数的均值(P=0.025);(5)收缩压与脉搏率相干系数的均值(P:0.001);(6)收缩压与脉搏率相干系数的标准偏差(P=0.004);(7)眨眼频率(BO-driving-AO组P=0.014;BC-AC组P=0.010).结论 在虚拟现实环境中,血压、脉搏率和眨眼频率与视觉诱导晕动症存在关系;本文所提出的指标可作为评估VIMS的生理指标.
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虚拟环境中人的操作判断及反应特性的实验研究
目的研究被试者头戴头盔显示器、着数据手套在虚拟环境中进行操作时的判断及反应特性,探索利用虚拟现实系统获取工效学实验数据的真实性,以增强虚拟环境应用的可信度,为虚拟现实技术在载人航天中深层次的应用(如人机界面设计方案模型的工效评价、虚拟训练)提供数据支撑.方法利用自行开发与集成的虚拟现实实验系统,选定被试者并完成虚拟环境中人的操作判断及反应特性的实验设计.首先进行预实验,确定判断目标的差别等级和虚拟台体的高度,然后开始单因素的完全随机正式实验,同时设计主观问卷表对被试者进行虚拟效果的真实感调查.结果被试者戴头盔显示器、利用数据手套将虚拟乘员舱内抽屉中的小球放置在一台体上的作业时间服从均值36.72 s、方差13.798 s正态分布.调查显示70.2%的被试者认为头盔显示器的立体效果明显,可以产生一种沉浸感,作业感受与真实世界一样.结论建立虚拟环境进行人机界面的工效评价或操作虚拟训练时,首先应使系统硬件能够模拟真实任务背景,
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航天员虚拟训练系统启发式评估准则研究
目的设计一套适用于航天员虚拟训练系统的启发准则.方法在Nielsen十大准则和其他学者启发准则研究的基础上,结合航天员虚拟训练系统特点,完成启发准则设计.为验证所设计准则的有效性,与Nielsen准则评估效果进行对比.结果这套准则在发现独特问题的数量,准则彻底性、有效度和可靠性等方面都要优于Nielsen准则,同时评估人员对这套准则适用性的评价也显著高于Nielsen准则.结论该启发准则可用于开发前中期的航天员虚拟训练系统启发式评估.
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航天员虚拟训练系统可用性实验研究
目的 为了查找系统中存在的问题,提升系统的可用性,对一套航天员虚拟训练系统进行可用性评估.方法 设计了一份可用性主观问卷,综合运用用户测试法、事后问卷调查法和访谈法,从任务绩效、易学性、易用性、交互性、沉浸感、学习有效性、舒适性、满意度及副作用等指标开展实验研究.结果 系统在任务绩效测试中已满足基本要求;易学性、易用性、交互性、沉浸感、学习有效性等指标显著高于中值3分,副作用程度较低,具备较好的可用性.结合访谈结果,对系统中存在的问题进行了挖掘,获得系统开发人员较高认可度,可为系统改进提供参考.结论 该评估实验可为系统可用性的提升提供指导.
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载人航天空间定向障碍及虚拟环境下的适应性训练
在空间站等具有复杂三维结构的大型航天器中,空间定向障碍严重影响了航天员的工作进程.如果航天员能够进行相关的飞行前体验和适应性训练,将减少空间定向障碍的发生.本文在分析了三种典型的空间定向问题和对抗方法基础上,针对失重仿真、视觉仿真和导航任务仿真3个方面,对常用的几种飞行前适应性训练方法进行了比较,分析虚拟环境下适应性训练方法的优势与缺陷,总结国内外基于虚拟现实技术的定向训练系统研究现状,并提出进一步的研究建议.
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机械臂遥操作过程的视觉信息呈现方式
视觉信息作为人获取信息的主要部分,对空间遥操作任务能否顺利完成扮演极其重要的角色.对空间遥操作过程的视觉信息呈现方式进行研究梳理以及优缺点分析,对于设计符合人类操作习惯、减少操作失误以及事故发生的视觉信息呈现方式有重要意义.目前,空间遥操作中主要的信息呈现方式有摄像头视频反馈信息(人为现场监控辅助信息)、虚拟现实界面信息等.本文结合国内外研究文献,对这几种信息呈现方式进行梳理、分析和总结,并对空间遥操作过程的视觉信息呈现方式的发展前景进行了展望.
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虚拟现实技术在颅内前循环动脉瘤手术设计中的应用
目的 研究虚拟现实(VR)技术在脑Willis环前循环动脉瘤手术设计中的应用价值.方法 选择Willis前循环动脉瘤患者50例,术前Hunt-Hess分级I级7例、Ⅱ级22例、Ⅲ级17例、Ⅳ级3例、V级1例.CT血管造影术(CTA)检查50例患者共发现57枚动脉瘤,其中小型动脉瘤(≤5mm) 16枚,一般型(5～15mm)28枚,大型(15～25mm) 10枚,巨大型(≥25mm)3枚.采用64排螺旋CT行头部薄层扫描血管造影,数据导入Dextroscope图像工作站进行三维重建并模拟手术操作,结合实际手术所见进行对比评价.结果 VR系统具有“身临其境”感和人机交互性,不仅可直观显示三维空间内的解剖结构,还能模拟部分手术操作,其结果与实际手术所见基本符合.对50例患者均成功实施了责任动脉瘤或主要动脉瘤瘤颈夹闭.结论 应用VR技术设计手术方案,能增加手术医生的信心,改善对复杂血管变异的辨识,使手术操作更为便捷,对于动脉瘤外科手术有积极的指导价值.
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经鼻入路显露鞍旁结构的三维可视化研究
目的 采用虚拟现实(VR)技术模拟经鼻入路显露鞍旁结构,提高对术中解剖结构的认识水平.方法 搜集28例自发性蛛网膜下隙出血患者,均无蝶筛区和海绵窦区病变.经肘静脉注入造影剂,采用16排螺旋CT行头部薄层扫描.将数据导入Dextroscope图像工作站,模拟经鼻人路手术,进行解剖观察.结果 应用VR系统模拟经鼻人路手术,解剖结构可得到立体化呈现,操作者可进行动态观察并处理.术中显露颈内动脉海绵窦段的外侧缘时,须切除中鼻甲,开放后组筛窦,打开蝶腭孔,控制蝶腭动脉,适当磨除翼突,显露翼管前口.结论 经鼻入路显露鞍旁结构,须切除中鼻甲、钩突,尽量向侧方扩大蝶窦前壁区的开窗范围,妥善处理蝶腭动脉.颈内动脉海绵窦段是关键结构,应增加显露,给予良好保护.
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经鼻入路处理斜坡病变的虚拟影像解剖研究
目的 在虚拟现实(VR)环境下观察经鼻入路虚拟解剖,并建立斜坡区虚拟解剖模型,探讨该方法的临床应用价值.方法 选择20例无鞍区及斜坡区病变者,其中男11例,女9例,年龄25 ～ 70(43.0±0.3)岁,行16排螺旋CT头部薄层扫描血管造影及MRI薄层扫描检查,数据导入Dextroscope图像工作站,进行斜坡区三维重建及经鼻人路虚拟解剖观察.结果 20例均成功实现了斜坡区相关结构的虚拟重建,并进行了相关解剖数据的测量.同时应用VR系统模拟经鼻人路,明确经鼻人路斜坡骨质磨除界限,斜坡骨质开窗侧方的扩展受到斜坡旁颈内动脉的限制,上方受到鞍底的限制,下方受到上颌骨及硬腭的限制而无法完全显露下斜坡.结论 VR技术可精确重建斜坡区解剖模型,并可模拟手术入路,为经鼻人路处理斜坡病变提供影像解剖学依据.
