关键词：3D虚拟可视化; 数字化医疗；革新应用
一、3D虚拟可视化手术革新应用。
随着计算机技术和可视化技术的快速发展，使得人体结构的三维可视化成为可能。虚拟可视化技术在医学手术中主要应用在两个方向，一个是虚拟内窥镜技术，简称VR，它是虚拟现实技术在现代医学中的重要应用。它主要是医学影像数据作为原始数据的来源，融合了计算机图形学、图像处理技术和虚拟可视化技术，来模拟传统的光学内窥镜技术。如：虚拟腹腔镜，虚拟消化镜，虚拟呼吸镜等。另一个是虚拟外科手术，虚拟外科手术是利用各种影像学数据，采用虚拟现实技术，建立一个虚拟仿真环境，医生借助虚拟环境中的信息进行手术计划制定，手术演练、手术教学、手术技能训练，术后康复等工作。目前医学界，正在开发通过使用实时扫描仪得到的三维数据经可视化后与真实世界图像重叠,可以使医生具有所谓的“X-射线”视觉。
在美国加州大学洛杉矶分校的神经图像实验室利用高性能计算机，基于大量的计算结果和先进的可视化技术，集成为了一个称为“人类大脑工程”的项目。
在欧洲ESPPIT计划中，也有一项与医学相关的计划，就是“综合的人类动画模型库”。1994?年英国曼斯特皇家医院成立了欧洲第一个虚拟现实开发中心，用于最小刺入疗法。德国在20世纪90?年代初用人体切片重构为数字人体，逼真地重现了手术室现场。汉堡大学医学院还构造了一套人体虚拟现实系统，训练者带上数字头盔就可以进行模拟手术。
虽然，国内这项技术起步较晚，但得到了政府科研部门的高度重视，虚拟可视化技术已经在多所医科大学手术中得到临床应用。除了建立在人体整体器官可视化建模研究之外，国内一些大型专科医院、科研院所积极开展口腔周围等器官的虚拟现实研究。3D虚拟仿真在四川大学华西口腔医学院教学中的应用，成为引领我国口腔实验教学发展的方向。他们在示范中心的平台上专门建设了数字化3D虚拟口腔解剖实习平台和数字化虚拟口腔技能的培训系统。2009年第三军医大学基础医学部人体解剖学教研室,建立了喉区器官结构的VRML?虚拟现实模型，通过VRML?插件实现了远程喉区解剖结构的三维显示与虚拟仿真解剖操作。2010年中国科技大学开展了针对虚拟人舌运动和嘴部表情的研究，该项目对舌部肌肉模型的建立及发音舌位运动点的数据分析，有许多独到之处。
二、人体解剖3D模拟仿真APP软件的革新应用。
移动数字交互媒体的出现，APP软件成为热点。医用APP软件开始逐渐流行起来，产品既可以满足专业人事的需求，也可以满足大众对医学知识的普及。国外人体解剖软件较多，其中代表性有Google公司与visible公司开发的产品。例如：《Google Body》是2011年由Google实验室的工程师利用开发了的一款人类身体结构的APP软件，可以帮助学习美术、解剖和其他医学科目的学生更好的了解人体结构，同时也可以作为医生和科研工作者的专业研究工具。《Visible Body》 是由Visible Body公司开发的，它是一家内容和软件公司，专门制作获奖的解剖和生理学习产品。他们与世界一流的制药、生物技术、医疗设备和教育出版公司开展合作。专门开发医疗插图和生物可视化方面的项目，所有解剖制作内容均由专家小组进行准确审核。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆与Visible Body同属姐妹公司，ZY Bright公司开发儿童产品的《My Incredible Body》软件，是一款适用于教育孩子们的3D身体构造图软件，软件的画面和语音文字解说都做得很详尽，内容包括人体的八个部分，使用一个仿真的可透视人体模型来介绍，像一个3D的身体构造图，模拟得非常真实，例如创造感知的大脑、从食物上摄取能量的胃、进行呼吸运作的肺、支撑身体的骨骼、为身体排污的肾脏、感受世界的五官、控制身体运动的肌肉、抽送血液的心脏等等。
国内研究，由上海海归胡博士和相关公司共同设计完成的3DBody可视化虚拟人体解剖学软件，这是一款基于可视化人体工程的解剖学教学软件，软件包括了人体解剖学，临床解剖学，表面解剖学，局部解剖学和中医针灸经络穴位内容，通过人体结构的计算机三维重建及软件工程的设计，实现了解剖学教学以及相关实验的人机交互与虚拟可视化。
三、3D虚拟可视化在言语障碍康复医疗领域的创新应用。
虚拟现实技术在康复医疗领域近年来得到广泛的应用，特别是在言语障碍康复训中的应用，目前在国内外还是一个创新研究应用领域。口吃是言语障碍中的一种常见病，由于口吃者在矫正过程中很看不到自身人体呼吸的真实状况，很难找到病根提高矫正效果。2016年本人带领技术团队与口吃矫正专家林岚教授合作开发基于3D虚拟技术口吃矫正训练数字化康复平台，创新性的将3D虚拟可视化口吃矫正软件系统与移动端平台相结合，为用户提供方便便捷的移动端的APP医疗教育口吃矫正系统。
基于3D虚拟口吃矫正系统的设计，在实际应用中，不仅是口吃者用户需要这样的软件服务，而且对需要提高语言能力、锻炼口才、美化声音的人群也有很多的应用前景。随着这几年，新媒体的不断出现，也降低3D虚拟体验的硬件设备的要求，用户在有网络服务的情况下，提供网络客户端下载，在移动端平台安装该APP，由于它直观可视化、所以非常易懂、易学、口吃者及普通用户都可以轻松自主随时随地训练体验。它分别由三个层面，分别适合不同程度的需求：
1、文本图片的对知识理论的讲解2、可以交互的三维可视化的呼吸发声器官结构3、矫正错误性动作的交互动画演示。不仅方便口吃者用户自我矫正训练中使用，而且还可以对矫正师在矫正培训过程中提供科学可视化的教范。因为，在本软件开发设计中配有3D模型，声音文字旁白讲解、灵活的交互方式，所以用户可以很好的理解呼吸发声器官以及发生时各器官的配合，在提升口吃矫正效果在大大提高口吃矫正效果的同时，还可以对预防口吃的广大人群提供一个很好科普教育的作用。
结语
3D虚拟可视化技术是前沿医疗人体领域一种新技术，它能够帮助患者和医生建起一座沟通的桥梁，帮助医生提供更好的医疗技术服务。因而本文通过对虚拟可视化技术的三次人体医疗革新应用全面介绍得以被社会公众所关注，并将这种可视化虚拟技术优势与现代医疗相结合。在虚拟现实技术快速融合大众医疗服务的今天，运用数字化三维可视化手段 进行病症的治疗与康复，突破了传统医疗手段的局限，在医疗信息内容的科学性和视觉完整性、准确性、传播性等方面都具有无法替代的优势。
参考文献：
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[5]洪炳镕,蔡则苏,唐好选.虚拟现实及其应用[M] .国防工业出版社,2005
论文作者:严磊
论文发表刊物:《科学与技术》2019年13期
论文发表时间:2019/12/5
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