基于虛擬現(xiàn)實技術的病案信息可視化研究

摘 要

虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展和裸眼3D產(chǎn)品的普及為病案信息利用提供了新的模式。將虛擬現(xiàn)實技術和病案管理相結(jié)合是病案管理工作的新方向。本研究從虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展的背景出發(fā)，對虛擬現(xiàn)實技術在病案信息利用上的應用前景進行了分析，探討虛擬現(xiàn)實技術在病案管理上可能存在的問題并提出相關對策。

關鍵詞

虛擬現(xiàn)實技術 病案 信息 可視化

Abstract The development of virtual reality technology and the popularity of naked eye 3D products provide a new mode for the utilization of medical record information. Combining VR technology with medical record management is a new direction of medical record management. Based on the background of the development of VR technology， this paper analyzes the application prospect of VR technology in the utilization of medical record information， discusses the possible problems of VR technology in medical record management， and puts forward relevant countermeasures.

Keyword virtual reality technology; medical record; information; visualization

虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Realilty，簡稱VR）是計算機的仿真系統(tǒng)，它通過生成一種模擬環(huán)境，使用戶借助傳感設備等與虛擬世界中的物進行交互，用戶可以突破某些客觀限制，感受現(xiàn)實世界無法實現(xiàn)的體驗。隨著數(shù)字化時代的到來，病案數(shù)字化的進程已經(jīng)上了一個臺階，部分醫(yī)院已經(jīng)完全實現(xiàn)了電子病案，把虛擬現(xiàn)實技術運用到電子病歷上，是病案信息利用升級的重要方向。本文通過對虛擬現(xiàn)實技術在病案信息利用上的應用前景進行分析，探討這項應用可能存在的問題并提出相關對策。

一、背景

虛擬現(xiàn)實也稱虛擬環(huán)境[1]、人造環(huán)境[2]等。計算機仿真系統(tǒng)通過創(chuàng)造虛擬環(huán)境使用戶沉浸其中并與虛擬世界發(fā)生交互，從而使用戶獲得真實的體驗和反饋。目前虛擬現(xiàn)實技術在國內(nèi)外快速地發(fā)展和應用，如在醫(yī)療、游戲娛樂、教育、軍事及產(chǎn)品設計等多個領域中得到了實際的應用。上海虛擬網(wǎng)上世博展館，逼真地呈現(xiàn)了世博園的三維場景，用戶通過注冊可以扮演自己喜歡的角色，在通過全景、俯視、平視和夜景等多視角參觀世博園之余，還可以和其他玩家實現(xiàn)交互。中國國家圖書館推出“虛擬現(xiàn)實”系統(tǒng)，使用戶仿佛置身現(xiàn)實圖書館中，足不出戶體驗虛擬的搜索室和閱覽室。虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)療領域更多運用在手術模擬、心理治療、醫(yī)學教學上，而在病案利用層面上的應用幾乎為零。

二、應用前景分析

1.優(yōu)化信息檢索。病案的信息檢索一般情況是醫(yī)護人員根據(jù)自身需要在病案信息檢索系統(tǒng)中進行查詢、篩選相關病案信息的過程。與傳統(tǒng)的病案信息檢索相比，虛擬現(xiàn)實技術增加了可視化的功能，從而彌補了用戶信息認知的不足。眾所周知，不同地方對同一疾病的描述存在地域差異，甚至內(nèi)科醫(yī)生和外科醫(yī)生對同一疾病也會存在不一樣的描述，從而產(chǎn)生了同一疾病有多個不一樣的命名，這是人們認知的多樣性造成的。虛擬現(xiàn)實技術就等于把抽象的文字說明變成可視化的過程，把檢索過程中的各種語義進行轉(zhuǎn)化，并且在三維或多維空間呈現(xiàn)出來。這種更為直觀和形象的檢索結(jié)果的呈現(xiàn)，有利于檢索者更為清晰地識別目標信息，最終提高了醫(yī)護人員對檢索信息的認知和理解，提高了檢索的把控能力。除此之外，病案信息檢索可視化，有利于醫(yī)護人員分析和挖掘疾病之間隱藏的關聯(lián)性。虛擬現(xiàn)實技術通過可視化的信息界面，能最大化地呈現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關系、趨勢發(fā)展和模式表達，為醫(yī)護人員從檢索的結(jié)果中提取最為本質(zhì)的信息提供幫助。

2.發(fā)展虛擬教學。虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)學領域發(fā)揮著獨特的作用，計算機仿真系統(tǒng)通過虛擬的環(huán)境幫助醫(yī)學學習者建立人體系統(tǒng)的立體動態(tài)概念、觀察人體內(nèi)部情況、模擬手術實踐等。在國外，某些學者已經(jīng)對虛擬現(xiàn)實技術在解剖學教育中的應用進行了研究[3]。如Grantcharov的研究發(fā)現(xiàn)，接受過虛擬手術仿真培訓的醫(yī)生在手術過程中的表現(xiàn)比沒有接受虛擬手術仿真培訓的醫(yī)生好[4]。將虛擬現(xiàn)實技術用于病案上，可通過虛擬復原和展示將用戶帶入某個特殊的病案當中，用戶在虛擬仿真系統(tǒng)中穿越歷史，回到過去了解病人當時的病情以及當時主診醫(yī)師作出的判定和對應的治療措施。這樣的場景還原比單純閱讀紙質(zhì)病歷更貼近人的思維習慣，從而提高學習的興趣和空間想象能力。通過虛擬現(xiàn)實技術將文字信息轉(zhuǎn)化成模擬仿真的世界，能讓用戶從枯燥的病歷學習中解放出來，沉浸到活生生的例子當中，優(yōu)化了他們的體驗。

3.開展智能咨詢服務?；颊咴诓“纲Y料查詢的過程中遇到困難往往需要即時回答，虛擬現(xiàn)實技術提供人性化的人機交互，利用智能代理技術、模糊查詢、中文分詞技術等為患者提供初步的解決問題的方案，患者面對的不再是冷冰冰的瀏覽器窗口，而是更為友好的人機交互的界面，患者只需向虛擬系統(tǒng)提供問題的關鍵詞即可查詢相關問題的解決方案。社會上某些特殊人群，如社交恐懼癥患者、某些難以啟齒的疾病的患者都可以通過虛擬技術得到相應的幫助，而無需接受真實的面對面交流。虛擬現(xiàn)實技術為人工咨詢提供了一個很好的補充。

三、存在問題及對策

1.軟件和硬件技術。目前，國內(nèi)外已有多家技術公司如Metaio、Infinite Z、Wikitude提供了軟件和硬件方面的解決方案和工具。使用者不需要理解底層SDK復雜的實現(xiàn)方式，只需要在已有的業(yè)務邏輯中嵌入AR模塊，就可以使用原有的平臺工具和現(xiàn)成的開源代碼，開發(fā)適合自己的AR產(chǎn)品。硬件方面，微軟設計了AR（Hololens）眼鏡，只需隨手一撥便可得到不同層次的人體結(jié)構(gòu)。Infinite Z公司開發(fā)了一款3D顯示屏，可以根據(jù)用戶頭部的轉(zhuǎn)動和手的動作，實時調(diào)整看到的3D圖像，并且允許使用者在虛擬世界操縱虛擬物體。中國高等教育數(shù)字圖書館的“大學數(shù)字圖書館國際合作計劃”項目也應用了虛擬現(xiàn)實技術。用戶只需安裝其網(wǎng)站提供的系統(tǒng)程序平臺組件，即可體驗虛擬的搜索室和閱覽室，并且可以運用虛擬現(xiàn)實技術實時顯示、限時繪制某些搜索到的資源。

雖然在軟件和硬件方面都有相應的技術支持，但由于虛擬現(xiàn)實技術處于發(fā)展的初級階段，目前產(chǎn)生沉浸感的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的設備價格普遍偏高，在市場上也不像手機或者平板電腦那么普遍地存在于家家戶戶。對此，使用虛擬現(xiàn)實技術需因地制宜。根據(jù)虛擬現(xiàn)實技術的實現(xiàn)方式以及交互性和沉浸感的不同，可分為桌面式虛擬現(xiàn)實技術、分布式虛擬現(xiàn)實技術、沉浸式虛擬現(xiàn)實技術和增強式虛擬現(xiàn)實技術。而桌面式虛擬現(xiàn)實技術也稱純軟件虛擬現(xiàn)實技術，利用普通計算機、虛擬現(xiàn)實技術軟件和互聯(lián)網(wǎng)就能實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術功能，投入最少但效果顯著。待相關硬件設備逐步平民化時即可迅速轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)真正意義的虛擬現(xiàn)實。

2.三維建模。虛擬現(xiàn)實技術的本質(zhì)就是實景還原以及對各類行為的仿真與3D建模的過程，因此用虛擬現(xiàn)實技術增強病案的有效利用，也就是對病案利用的仿真與3D建模的過程。首先，要對原有的病案管理系統(tǒng)進行改造升級，使其具備外接各種虛擬現(xiàn)實硬件設施的條件。其次，對原有數(shù)據(jù)庫和場景進行3D建模，將2D的文字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為3D數(shù)據(jù)，運用影像采集設備如相機、手機或航拍無人機等從多個角度采集物體的影像信息。再次，對呈現(xiàn)的內(nèi)容和場景進行3D建模，虛擬現(xiàn)實技術的關鍵是具有交互性的三維環(huán)境生成于計算機當中[5]，實現(xiàn)建模的三維化。桌面式虛擬現(xiàn)實技術在軟件實現(xiàn)方面可以考慮使用VRML方法或360°全景方法。兩種方法在軟件建模方面開發(fā)難度較低，也不需特別瀏覽設備觀看，只需在計算機瀏覽器上安裝插件即可。最后，病案信息關聯(lián)性的可視仿真和3D建模，對各種疾病之間的內(nèi)在關聯(lián)性進行3D建模，使其可以圖像化地呈現(xiàn)給用戶，便于檢索者發(fā)現(xiàn)潛在的有用信息。

3.信息文化。信息文化（Information Literacy）也稱信息素養(yǎng)，由美國信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會主席保羅·澤考斯基提出，他認為信息素養(yǎng)是指信息人具備的精通信息技術和技巧且可合理選擇信息工具為其自身服務，并解決相關信息問題的能力[6]，這種能力既是一種對信息社會適應的基本能力，又是一種涉及各方面知識、涵蓋面很寬的綜合能力。虛擬技術的應用必然對使用者和管理者的信息素養(yǎng)提出了新的要求。一方面對于使用者來講，這是一種新的查閱病案的手段，他們除了需要了解設備如何使用，還需要了解使用流程以及使用虛擬現(xiàn)實設備查閱的優(yōu)勢。醫(yī)院可以安排工作人員對用戶進行指導，幫助他們利用虛擬現(xiàn)實技術找到病案信息之間的關聯(lián)性，從而找到更多具有潛在價值的信息。另一方面對于管理人員來講，這也是一種新的挑戰(zhàn)，他們必須具備理解和使用虛擬現(xiàn)實技術及其設備的能力，并且還需要面臨不同專業(yè)科室的醫(yī)護人員提出的涉及各個學科領域的問題。

四、結(jié)語

相比傳統(tǒng)的病案信息利用的形式，虛擬技術的誕生使信息呈現(xiàn)的結(jié)果以及信息檢索的過程更為形象與生動。將虛擬現(xiàn)實技術運用到病案信息的利用上，將有利于醫(yī)院在資源建設和服務業(yè)務上向醫(yī)護人員以及病患提供更好的體驗。在數(shù)字化的時代，一些數(shù)碼產(chǎn)品的出現(xiàn)，如裸眼3D電視、裸眼3D手機，為虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展提供了硬件的保障?？梢灶A見，虛擬現(xiàn)實技術作為時下新型的技術，將其應用到病案信息中的探索定將持續(xù)。

參考文獻

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[3]Nicholson D T，Chalk C，F(xiàn)unnell W R J，etal. Can virtual reality improve anatomy education？ A randomised controlled study of a computer generated three dimensional anatomicalear model[J].Medical education，2006，40（11）：1081-1087.

[4]Grantcharov T P，Kristiansen V B，Bendix J，etal.Randomized clinical trial of virtual reality simulation for laparoscopic skills training[J].British Journal of Surgery ，2004，91（2）：146-150.

[5]蔡蘇，王沛文，楊陽，劉恩睿.增強現(xiàn)實（AR）技術的教育應用綜述[J].遠程教育雜志，2016（5）：27-40.

[6]Zurkowski PG. The Information Service Environment Relationships and Priorities[M].National commission on Libraries and Information Science，1974.

作者簡介：鄒雪晶，廣州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院館員，碩士研究生，研究方向為檔案管理。