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【独家】罗红:虚拟现实技术在医疗行业中的应用

简介:
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[ 导读] 3月25日,由清华大学数据科学研究院和中国工业经济联合会企业社会责任促进中心共同主办的“虚拟现实技术(VR)应用的社会价值与社会风险”研讨会在北京召开。来自政府、协会、企业、高校、媒体的150多位代表参加了研讨会。嘉宾们围绕VR技术的发展趋势、产业应用前景以及其中可能存在的社会风险进行了讨论。


本文整理自北京一拍科技有限公司创始人兼总裁罗红女士于2017年3月25日在清华大数据RONG系列论坛:大数据与VR伦理讲座上所做的题为《虚拟现实技术在医疗行业中的应用》的演讲。[ 在数据派THU后台(非留言区)回复"清华大数据"即可获取PPT,限时7天~ ]

 

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罗红:各位同学、各位专家大家下午好!我是来自北京一拍科技的罗红。我们公司是一个创业公司,之前专注于虚拟现实内容的开发,做了很多科普内容,给中国科技馆、科协做了很多教育类的内容。如果大家有兴趣可以到中国科技馆看一看,那有一些我们项目的展示。


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最近我们公司转型,就是看到了虚拟现实在医疗行业当中的应用潜力,所以我们在这个方面做了一些探索。今天我跟大家也分享一下。


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虚拟现实是什么呢?它实际上是改变了人的认知方式。在某种意义上来说,它有一定的欺骗性。它实际上是把一个不存在的东西,通过对你视觉各种感官的侵入,让你认为它是真实存在的。或者是让你的认知系统把一些虚拟的事情当作一个真实的感觉,使得你不管是大脑还是动作,都可以相应的做出反应。所以我们认为,虚拟现实是对现实生活的一种重构。你接收到的虚拟现实的最终信号也是通过视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉传入,让你有了身临其境的感觉。这是一个人的认知的闭环。


从虚拟现实认知来看,人在虚拟现实的认知当中,很大程度上和现实世界的认知一样,所以有时候你在虚拟世界做的事情和现实世界做的一样。正是因为这样,我们才可以把虚拟现实用到教育、医疗等很多场景。虚拟现实到目前在游戏、直播、视频、房地产等等行业中都已经有了很广泛的应用。而今天我给大家主要介绍一下虚拟现实在医疗健康方面有些什么样的应用实例。


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虚拟现实它的优越性是不言而喻的。它让人能够有机会看到一些你肉眼看不到或者体会不到的东西。我们之前开发过一款小游戏,叫做月球漫步。实际目前只有很少的人能有机会到月球上漫步,但是通过虚拟现实我们能够提供给你太空漫步这样一个体验。它还可以突破生理限制。比如说咱们不能进入到一个细胞或者一个人的脑里面去看神经、血管的结构等等是什么样的。但是通过虚拟现实这样的手段,医生或者是个人,有可能真的能进到一个房间,这个房间就是我的大脑,然后就可以看我大脑的神经是怎么工作的,血液是怎么流动的等等。虚拟现实在这里就是非常有效的一种手段,能够实现一些在现实生活中没法实现,或者是代价巨大的事情。再比如我们曾经做过一款模拟火灾发生时整个场景的应用,能够让人实际上去体验火灾发生时要怎么找到灭火器去灭火等等情形。这在真正火灾的情况下是比较困难,而且是有危险性的。所以它也可以突破一些资源或者环境的限制。


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虚拟现实为什么在医疗领域有这么大的潜力,为什么我们公司会转过来做医疗?事实上就是因为这些现实我们做了思考。医疗行业是一个非常注重实际操作的领域。它不是靠纸上谈兵或学几本书就能掌握的,它一定要亲手去实践。而现在的医疗教学实践是很难得的,特别是一些复杂的解剖和特殊的病例。因为没有这么多的人体可以作教学解剖用,也没有这么多的机会做相关的手术。比如一些早产儿,在医院里面被叫做珍贵儿童,为什么?因为他的这些病例对于医疗工作者来说是一个难得的经验。所以由于这种实操性,在医疗学习中很多资源是有限的。


举个例子,前两天我们公司在跟心外科的代表通过虚拟现实技术做一些心脏的三维重建。但是我们的工程师本身没有医疗的背景,所以他在看这个图的时候,很难分辨每一个细小的器官到底是什么。后来我们就把这个困难讲给了跟我们一块工作的大夫。他让我们买了几个猪心,然后把负责做建模的工程师都叫到一起,在办公室做了个现场解剖的教学。就是说在医疗行业,你要工作的对象是一个生命。所以你真的是要有实际的经验,心里有底才敢上手术台。而虚拟现实在这些方面能够提供很大的帮助。 

  

下面我就给大家具体举一些例子,包括国外的一些探索的实验,和HTC  VIVE的一些实验等等。目前可以把虚拟现实在医疗当中的应用分成三大类。第一类是临床辅助,第二类是医疗的教育和培训,第三类,也是目前应用较多的,康复训练。


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虚拟现实用于临床的辅助诊疗,是我们公司目前关注研发的一种应用场景。现在医生的诊断很大程度上依赖于医疗影像所提供的的信息。而CT图它实际上是一个黑白的二维的图,不太易于交互,所以不能很好的满足医疗或者手术的需求。我之前到医院的手术室观摩肺外科的一个胃小结节的手术,当时这个结节体积比较小,位置比较深。病人全麻后,内窥镜已经放进去了,肺已经萎缩了,气已经放掉了,医生就用手把这个肺翻来翻去找结节。找了5、6分钟没有找到,医生就通过墙上一个放CT的装置反复观察,再去找。这个过程大概重复了两次,持续了十多分钟。所以现在的医疗影像,尤其是像CT这样的影像实际很不直观,而且难以理解。这个医生是非常有经验的,但看了这个片子,仍然需要在脑海中做一个三维立体重构,才能想象这个结节真实的在人体上是什么位置。如果借用虚拟现实技术,就能够很有效地辅助医生,更快更直观地找到这样一些病变的位置。这是我们目前在研发的方向。


最右边的这张图展示了通过虚拟现实的技术,使医生在会诊或者在跟患者沟通的时候,能够把患者的心脏、病变很直观的呈现在患者面前。我认为这应该是一个医疗影像技术的革命,是我们将来想要做到的目标。它把这种不直观的、二维的、抽象的医疗影像转换成一种直观的、更清晰的、可以互动、可以按照医生的希望来从各个角度分开看的三维立体。它可以用来模拟各种复杂的手术,使医生真正上手术台操作的时候做到心中有底。这样整个手术的成功率就提高了,这是非常有用的。


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这个是国外一家专门把虚拟现实技术用到医疗临床的一家公司,叫做SurgicalTheater。大家可以看到,它实际上通过戴一个头盔,通过CT,MRI的还原,可以很清楚的看到平常肉眼看不到的事物。这家公司过去几年应该是拿到了上千万美金的投资,其中也有HTC投的。这是它在临床当中的应用。


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还有一种应用场景也属于临床范围。一个医生需要很长的时间与很多实际的手术操练,积累经验,才可能成为一个名医。所以名医是很稀缺的资源,他的时间也非常宝贵。但是由于现在医疗技术的不平衡,尽管任何地方都需要名医,但很多地方是没有的。比如说我有一个同学也算是我们当地的一个名医,他基本上周末都不能在家,都是在各地做手术去指导。在这一方面,虚拟现实技术有助于减少时间成本,从而提高效率。比如现在云南有一个复杂的手术要做。手术有非常关键的几步,手术中的情况是非常复杂、难以预料的,这时候就体现出名医的重要性,他的经验是非常宝贵的。于是就需要北京的医生花十个小时到云南去做这个手术。但借助虚拟现实手段,就能够把现场的情况精确、清晰地实时告诉在北京的医生,他就可以远程做出精确的指导,避免花不必要的时间在路上。这种远程手术和远程手术指导是虚拟现实技术在医疗领域中非常重要的应用。


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第二大类应用,是医疗教学领域。目前在很多地方,我相信国内应该也有医院开始在这一领域应用虚拟现实技术了。我们现在也在与一家医院合作,把一些典型的病例,包括典型的手术资料做成虚拟现实的教材,然后让他们能够对年轻的医生进行培训。现在医患矛盾是一个很突出的社会问题,我觉得其中很大一部分原因是在于信息不对称。也就是说医生所了解的病情信息都非常抽象和复杂。病人没受过专业训练,实际上是很难跟医生对等交流的。所以如果借助虚拟现实技术,也许病人能够更好地了解自己疾病的情况,也更理解医生的极限在什么地方。而不再每个人都简单直接地认为只要找到医生,病就可以医。有些情况,医生自己都是很难控制和预料的,他们还需要在术前沟通中跟患者讲清楚,这是非常困难的。如果能借助这样一些比较直观的技术手段,可能医患沟通这个矛盾也可以迎刃而解。


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上图中是国外关于虚拟现实技术在医疗教育和培训领域中应用的一些实例。第一个是一个护理的培训,比如说怎么样在别人晕倒的时候进行抢救。第二个大家会觉得,虚拟现实都是看不见摸不着的东西,我怎么能够让你真正有触觉,比如说打针打多深,或者我做一个介入的手术,到底穿刺应该是一个什么样的手感。其实第二张图看到的就是虚拟现实它实际上增加一个纬度,比如说通过用触觉,握力的测量,实际上是能够模拟真的操作的手感的。第三个就是一个虚拟人。这个技术让医学院的学生不用再通过很难获得的人体进行解剖的学习,反而通过一个虚拟的人体就可以完成这样的教学。


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第三类就是康复的训练。康复训练分为心理方面和生理方面。心理调节有个实例,是NASA的一个研究成果。宇航员在太空中黑暗寂静无声的环境下,独自在宇宙飞船上待上一段时间,是很容易抑郁的。这样他们就将一些自然的事物,比如360度的全景图,通过VR的形式给他播放,缓解他思念地球、思念大自然的情绪,对他进行心理上的关爱和帮助。还有一种虚拟现实技术应用是针对心理疾病患者的。比如被害妄想症患者。他认为他走到人群当中是很危险的,有人要害他。于是他们虚拟了一些场景,比如说在电梯里或者在地铁上,由工作人员或者医生来控制。首先让被治疗的患者知道他是在一个安全的环境下来接触其他人,再慢慢地增加人群。慢慢的让他适应走到社会的人群当中来进行交往。相比较真的把患者带到真实场景中,这样一个环境相对就比较安全和可控。


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再举一个很有意思的例子。图中的《Snow World》是一个VR止痛游戏。在做一个小手术的时候,你通过看这个片子,玩这个游戏,就可以达到和使用麻药同样的效果,忘记掉疼痛。这个我没有试过,但通过他们的资料可以了解。比如右边这张图就是通过监测使用者的神经活动来比对,观察玩这个游戏是否真的达到止痛的效果。这样得到的数据是能够明确表示这个游戏是有用的。


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还有就是一些体能,身体、肌肉这些方面的康复,比如说把AR用来做视力矫正,通过给双眼播放不同的视频信号,调整你的视力,治疗弱视。还有比如说老人他不小心摔伤了胳膊,需要经常抬胳膊才能达到训练。但这是一个很枯燥的运动,把它变成一种游戏就能使得他的锻炼或者康复的过程不是那么枯燥,更有趣、更乐于接受而且容易坚持。


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总的来说,虚拟现实的技术能够为医疗领域带来很多很多的革新。它能够让医疗影像呈现更直观。还能够突破原材料或者实体等昂贵、难得的限制条件,使原本稀少的实训机会增多,达到改善医疗、改善治疗的目的。所以,其实我也很希望在座的有志于医疗或者是虚拟现实行业的同学或者朋友,能够勇敢地投身到虚拟现实在医疗领域的应用,使这个产业能够很快发展起来。

谢谢大家!


原文发布时间为:2017-04-11

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