應(yīng)用3D技術(shù)模擬胸外科微創(chuàng)手術(shù)的可行性研究分析

陳曉云 康燦 康建勛 周艷杰

【摘 要】目前在我國(guó)，應(yīng)用3D技術(shù)制作三維動(dòng)畫軟件是最普及的技術(shù)，尤其在建筑效果圖、游戲開發(fā)、影視動(dòng)畫方面應(yīng)用更多。如何將功能強(qiáng)大的動(dòng)畫軟件融入醫(yī)學(xué)之中，是每一位醫(yī)學(xué)工作者應(yīng)該認(rèn)真面對(duì)并思考的問題。為此，我們將應(yīng)用3D技術(shù)對(duì)胸外科手術(shù)全過程進(jìn)行三維動(dòng)畫模擬，并實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)加鍵盤的簡(jiǎn)單操作，設(shè)置練習(xí)功能，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤成功的提示，為數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)的普及奠定基礎(chǔ)。本文就應(yīng)用3D技術(shù)模擬胸外科微創(chuàng)手術(shù)的可行性研究做了分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】：3D;胸外科手術(shù);模擬系統(tǒng)

【中圖分類號(hào)】R61【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1005-0019（2020）08--01

1 計(jì)算機(jī)與醫(yī)學(xué)相結(jié)合在手術(shù)方面的應(yīng)用

仿真圖像學(xué)的產(chǎn)生為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的診斷及治療提供了一種新的思維模式。因此，近年來相關(guān)的實(shí)用系統(tǒng)正在不斷地出現(xiàn)，如虛擬內(nèi)窺鏡、計(jì)算機(jī)影像引導(dǎo)手術(shù)和治療系統(tǒng)等;同時(shí)，各種新方法研究和系統(tǒng)開發(fā)也成為近年來的研究熱點(diǎn)，如觸覺等感知仿真、組織建模尤其是動(dòng)態(tài)軟組織建模、各種手術(shù)或教學(xué)仿真系統(tǒng)等。但是計(jì)算機(jī)技術(shù)與醫(yī)學(xué)之間相互的壁壘較高，彼此之間真正的融合較少，缺少計(jì)算機(jī)技術(shù)與醫(yī)學(xué)的無縫對(duì)接。因此，在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，如何契合兩者并使之普及將成為當(dāng)今科學(xué)研究的重中之重。

2 胸外科微創(chuàng)手術(shù)現(xiàn)狀

以胸腔鏡為標(biāo)志的現(xiàn)代微創(chuàng)胸外科手術(shù)在我國(guó)已得到了迅速與活躍的發(fā)展。我國(guó)胸部外科微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)日趨成熟、適用病種及手術(shù)適應(yīng)癥不斷拓寬，各種新術(shù)式新技術(shù)不斷出現(xiàn)，但各級(jí)醫(yī)院的發(fā)展還很不平衡。隨著經(jīng)驗(yàn)的積累、手術(shù)技術(shù)的日臻完善、設(shè)備器械的不斷更新發(fā)展、手術(shù)的適應(yīng)癥和禁忌癥的不斷篩選總結(jié)，胸部微創(chuàng)手術(shù)適用范圍及病種也在不斷的擴(kuò)大和普及。

同時(shí)，微創(chuàng)手術(shù)的發(fā)展也為臨床醫(yī)生提供了一個(gè)新的治療方式選擇和挑戰(zhàn)。由于胸腔鏡手術(shù)操作空間較狹窄，難度較大、對(duì)醫(yī)生的要求也嚴(yán)格;目前多數(shù)普通醫(yī)院醫(yī)生能夠開展手術(shù)的范圍存在很大差別，其發(fā)展規(guī)模急需普及;同時(shí)對(duì)于核心技術(shù)掌握需要較長(zhǎng)的學(xué)習(xí)曲線和基于大量病例的反復(fù)練習(xí)摸索，往往需要進(jìn)行臨床“小白鼠”實(shí)驗(yàn)。所以通過進(jìn)行操作步驟優(yōu)化可以使初學(xué)者快速領(lǐng)會(huì)操作技巧、縮短學(xué)習(xí)曲線，減少“小白鼠”實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也有助于規(guī)范化的向普通醫(yī)院推廣。

3 3D技術(shù)模擬胸外科微創(chuàng)手術(shù)的具體做法

3.1 與臨床建立無縫對(duì)接關(guān)系

線下與臨床建立無縫對(duì)接關(guān)系。走訪三甲醫(yī)院胸外科搜集胸外科微創(chuàng)手術(shù)錄像以及手術(shù)操作方法流程，同時(shí)邀請(qǐng)相關(guān)專家開展相關(guān)學(xué)術(shù)會(huì)議討論并進(jìn)行胸外科微創(chuàng)手術(shù)流程的整合優(yōu)化，解決目前胸外科手術(shù)方法不規(guī)范問題。

3.2 實(shí)現(xiàn)線上模擬所優(yōu)化的手術(shù)方法流程

線上利用計(jì)算機(jī)技術(shù)研發(fā)手術(shù)模擬軟件系統(tǒng)。根據(jù)搜集到的相關(guān)手術(shù)視頻以及整理優(yōu)化后的手術(shù)方法進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)模擬軟件系統(tǒng)的研發(fā)，軟件系統(tǒng)研發(fā)利用Unity建立手術(shù)室場(chǎng)景，利用3D素材構(gòu)建軟件進(jìn)行手術(shù)器械以及虛擬患者的構(gòu)建，須達(dá)到逼真效果，對(duì)手術(shù)操作流程進(jìn)行代碼書寫，使用者每進(jìn)行一步會(huì)給出相應(yīng)提示，同時(shí)對(duì)于操作正確以及操作失敗均需給出相應(yīng)的提示。如操作失誤會(huì)有出血現(xiàn)象出現(xiàn)等。配上相應(yīng)的手術(shù)操作相關(guān)場(chǎng)景燈光特效及聲音特效增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的使用興趣。

4 應(yīng)用3D技術(shù)模擬手術(shù)方法的優(yōu)勢(shì)

目前國(guó)內(nèi)有很多的手術(shù)培訓(xùn)方式，但是師帶徒的這種形式始終沒有根本性質(zhì)的改變，微創(chuàng)手術(shù)方法尚缺乏規(guī)范而且?guī)煄降哪Ｊ綄W(xué)習(xí)曲線期較長(zhǎng)。概括目前國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域中對(duì)3D的應(yīng)用成效，不難發(fā)現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)的以教師為主體，依托教材、電腦、平面課件的“灌輸式”教學(xué)，以3D技術(shù)輔助教學(xué)具有突出優(yōu)勢(shì)：優(yōu)化后的3D微創(chuàng)手術(shù)模擬軟件系統(tǒng)可以使青年醫(yī)生對(duì)微創(chuàng)手術(shù)的學(xué)習(xí)空間和學(xué)習(xí)時(shí)間得到無形擴(kuò)展，減少“小白鼠”實(shí)驗(yàn)的同時(shí)可顯著提高對(duì)微創(chuàng)手術(shù)的學(xué)習(xí)和掌握技能的效率，必將會(huì)受到青年醫(yī)師的青睞。

5 結(jié)語

雖然目前機(jī)器人微創(chuàng)手術(shù)已產(chǎn)生，機(jī)器人微創(chuàng)手術(shù)雖好，但是并非每個(gè)人都適合，其不足主要表現(xiàn)在，費(fèi)用比較貴，并且架設(shè)機(jī)器時(shí)間比較長(zhǎng)。所以機(jī)器人微創(chuàng)手術(shù)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)還不能代替人工微創(chuàng)手術(shù)，所以臨床亟需對(duì)微創(chuàng)手術(shù)進(jìn)行普及，目前國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)教育界對(duì)3D技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育的重視度正逐步加強(qiáng)，所以優(yōu)化后的3D微創(chuàng)手術(shù)模擬軟件系統(tǒng)可以幫助青年醫(yī)生對(duì)微創(chuàng)手術(shù)快速掌握，有助于微創(chuàng)手術(shù)在臨床快速普及發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

余振，于磊，馬山，等.胸外科醫(yī)師腹腔鏡技術(shù)培訓(xùn)的實(shí)踐與教學(xué)模式探討[J];醫(yī)學(xué)教育管理; 2018，4（z1）：105-108.

趙子聰，洪志鵬.外科胸腔鏡的發(fā)展現(xiàn)狀[J];中華肺部疾病雜志（電子版）：2018，11（5）：618-620.

翟長(zhǎng)斌.3D動(dòng)畫模擬技術(shù)在SMILE手術(shù)培訓(xùn)中的應(yīng)用[J];眼科; 2018，27（4）：310-311.

郭聰，王守尊.基于Unity3D的飛行可視化仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2016，（5）.doi：10.3969/j.issn.1674-6236.2016.05.015.