口腔种植牙手术护理虚拟仿真系统软件的研发及应用

目的:研发口腔种植牙手术护理虚拟仿真系统软件并探讨其应用效果。方法:基于Unity3D引擎进行三维场景的搭建,构建口腔种植牙手术护理虚拟仿真系统软件。2021年3月至2022年3月选择口腔医学专业本科四年级学生70名,采用传统理论教学;2022年10月至2023年10月选择口腔医学专业本科四年级学生60名,采用虚拟仿真教学。比较虚拟仿真教学前后学生的考核成绩及对虚拟仿真教学方法的满意度。结果:传统理论教学学生的考核成绩为(90.36±11.96)分,虚拟仿真教学学生的考核成绩为(95.75±3.80)分,差异具有统计学意义(P<0.05)。接受虚拟仿真教学的60名学生中,98.33%的学生对“口腔种植牙手术护理虚拟仿真系统”的总体设计满意,所有学生均认为该软件可以帮助其全面了解种植牙手术的流程,96.67%的学生认为该软件有助于提高其临床操作能力。结论:口腔种植牙手术护理虚拟仿真系统软件的研发和应用,提高了学生学习质效和教学满意度,为今后虚拟仿真实验教学在口腔护理学教学中的开展及应用提供借鉴。

加速康复外科理念在基于三维可视化虚拟手术系统的经皮椎间孔镜治疗患者中的应用价值

目的探讨加速康复外科理念(ERAS)在基于三维可视化虚拟手术系统的经皮椎间孔镜治疗患者围术期护理中的应用价值。方法采用随机数字表法将86例腰椎管狭窄症患者分为试验组(采用基于ERAS的围术期护理)和对照组(采用常规围术期护理),每组43例。比较2组患者术后恢复情况、疼痛程度[视觉模拟评分法(VAS)评分]、腰椎功能[日本骨科协会(JOA)腰痛疾患评定表评分]、康复积极性[匹兹堡康复参与量表(PRPS)评分]、配合度[治疗依从性评分量表(ARS)评分]、生活质量[世界卫生组织生存质量测定简表(WHOQOL-BREF)评分]、并发症情况和满意度。结果试验组术后首次下床时间、术后首次进食时间、住院时间均短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);试验组并发症总发生率为9.30%,低于对照组的27.91%,差异有统计学意义(P<0.05);术后3 d,试验组VAS评分为(1.77±0.58)分,低于对照组的(2.54±0.72)分,差异有统计学意义(P<0.05);干预后,试验组JOA腰痛疾患评定表评分、PRPS评分、WHOQOL-BREF评分、满意度评分均高于对照组,ARS评分低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论将ERAS应用于基于三维可视化虚拟手术系统的经皮椎间孔镜治疗患者的围术期护理中,不仅能够缩短腰椎管狭窄症患者术后首次下床时间、术后首次进食时间和住院时间,提高康复积极性和配合度,显著减轻疼痛,还能促进腰椎功能恢复,减少并发症的发生,有效提升生活质量和患者满意度。

基于VR/AR技术的鼻内镜下泪囊鼻腔吻合手术虚拟培训系统的临床应用效果分析

目的探讨基于VR/AR技术建立的鼻内镜下泪囊鼻腔吻合手术虚拟培训系统(简称虚拟手术培训系统)在慢性泪囊炎患者中的应用效果及和安全性。方法选取2019年1月至2023年1月湖州市第一人民医院收治的25例慢性泪囊炎患者,在组间基线特征可比的原则上,随机分为对照组(12例)和观察组(13例)。对照组常规行鼻内镜下泪囊鼻腔吻合术(En-DCR)治疗;观察组术前通过虚拟手术培训系统进行模拟操作,再进行En-DCR治疗。比较两组患者的手术时间、术中出血量、医患沟通满意度、临床疗效、术后并发症发生情况及复发率。结果观察组手术时间短于对照组,术中出血量少于对照组,医患沟通满意度高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.01)。术后1个月,两组治疗总有效率均为100%;术后6个月观察组治疗总有效率为92.3%,对照组为83.3%,组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。术后随访6个月,观察组发生鼻黏膜出血2例,对照组发生面部肿胀1例、感染1例、鼻黏膜出血2例,观察组并发症发生率(15.4%)与对照组(33.3%)比较差异无统计学意义(P>0.05);观察组复发1例,对照组复发2例,两组复发率比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论通过虚拟手术培训系统模拟操作后再行En-DCR治疗慢性泪囊炎具有医患沟通满意、手术时间短、疗效佳等优点,患者更容易接受,值得临床应用。

支持力反馈的鼻腔镜虚拟手术仿真系统

介绍了一个用于外科医生手术操作训练用的鼻腔镜手术仿真系统。该系统基于SensAble公司的PHANTOM力反馈设备，利用虚拟现实技术来表现鼻腔镜手术过程中对鼻腔解剖结构的漫游以及对有关鼻腔组织的手术操作反应。该系统提供的实时高分辨率的视觉和力觉反馈具有很强的真实感，为虚拟现实技术在手术仿真训练中的实用化探索了一条有益的路子。

虚拟现实系统结合手术教学在泌尿外科腹腔镜培训中的应用

近10年来,腹腔镜手术得到快速发展,目前泌尿外科手术已经进入一个腔镜时代[1]。为了减少风险,对于初学者不适宜采用传统的学徒制教学方法,因而迫切需要探索安全有效的培训方法[2-3]。现将本院探索的采用虚拟现实训练系统和手术录像教学相结合的方式进行腹腔镜手术培训的体会报道如下。

基于虚拟现实技术的机器人外科手术模拟与培训系统研究

从中国神经外科手术的具体应用背景出发 ,结合我们研制的机器人辅助无框架立体定向手术系统 (CRAS BH3) ,研究一种基于虚拟现实技术的机器人外科手术模拟与培训系统结构 ,改进和提高三维模型人机交互的显示速度 ,将立体显示HMD设备与自制的人机交互装置相结合 ,建立一个面向临床实际应用的机器人辅助外科手术模拟与培训演示系统。

脊柱虚拟手术系统的构建及功能实现

脊柱疾病的精确诊疗较困难,常规医学影像（CT、MRI等）提供的是二维断层,诊疗过程需要医生的想像去连接,经验丰富的医生固然可对病灶的形状及大小进行估算,但难以精准[1]。

小儿心脏病虚拟手术训练系统构建

虚拟手术系统是虚拟现实技术在医学领域的重要应用,介绍国内外部分虚拟手术系统及其在医学教学、手术导航、手术训练、远程手术等领域的应用。研究基于Web的一体化小儿心脏病虚拟手术训练系统建设,结果证明虚拟手术系统达到初步设计目标,对医生提升临床手术技能、指导手术都有积极意义。

远程虚拟手术仿真实验系统

为提高远程医务培训的真实性与有效性,开发了基于虚拟现实的远程手术仿真实验系统。该系统以C/S模式构建远程通信网络,使其具备视频、语音、文件等实时传输功能;基于虚拟现实技术实现虚拟手术仿真的三维场景渲染和简单手术操作,使系统具备二维医学图像分析、三维重建、器官分割等功能。测试结果表明:该系统可以实现远程用户间视频、语音的流畅通信,也可以在建立连接后进行二维医学图像浏览、三维重建以及简单的切割操作,从而为后续有具体应用的遥操作虚拟手术仿真系统实现奠定基础。

骨科虚拟手术系统辅助前交叉韧带重建手术流程的建立

目的建立骨科虚拟手术系统辅助前交叉韧带重建术的手术流程,以期提高重建韧带骨隧道定位的准确性.方法利用螺旋CT对1名健康志愿者的双侧膝关节进行扫描,扫描结果以DICOM格式导入自主研发的骨科虚拟手术系统(BioMxsf软件),实现对膝关节三维模型的重建,在重建出的三维模型中对ACL股骨、胫骨止点及骨道出口位置进行确定并标记,结合前交叉韧带重建手术的要求,利用VR和MPR成像技术通过MPR轴位、矢状位和冠状位重建,实现在前交叉韧带重建手术中进行骨道长度、角度的测量及骨道定位,并建立骨科虚拟手术系统辅助前交叉韧带重建手术的标准操作流程,进行手术操作模拟,满足前交叉韧带重建手术术前计划的需要.结果建立了骨科虚拟手术系统辅助前交叉韧带重建手术流程:通过术前CT扫描,获得DICOM格式CT数据,然后将数据导入骨科虚拟手术系统并重建出膝关节三维模型,进行术前膝关节相关参数的测量,最后进行手术模拟.结论骨科虚拟手术系统辅助下前交叉韧带重建术的手术流程的建立,能够帮助医生形成更加直观立体的膝关节形象,并提供准确的骨道长度、角度等数据,使前交叉韧带重建手术的骨道定位更精确、手术方式的选择更合理,从而验证了骨科虚拟手术系统支持下前交叉韧带重建手术的可行性.

基于分布式虚拟现实技术的耳显微手术仿真系统

耳鼻喉头颈外科医师是通过对人体颞骨进行实体解剖,来训练耳外科手术,由于解剖教学用颞骨标本来源很有限,因此,基于虚拟现实技术的耳显微外科仿真系统对年轻医师的手术操作技能培训,术前的预测与术中的辅助都具有广阔的应用价值。该文设计并开发一种并行多图形卡工作站的分布式耳显微外科虚拟现实系统,自行建立了逼真的颞骨组织三维模型,不仅可以在虚拟环境下体验和学习耳显微手术中常见场景与处理操作,还可以实现通过网络通信进行计算机远程教学与手术会诊。

虚拟手术教学系统在外科学基础实践教学中的应用研究与探讨

虚拟手术教学系统是一个较新的网络教学平台。文章总结了虚拟手术教学平台在外科学基础实践教学中的应用经验,研究结果显示,相比于传统模式手术教学,利用虚拟手术平台进行辅助教学可以提高学生的考试成绩,满意度方面可激发学生的学习兴趣,增强学生学习的自主性和参与性,促进学生对知识的理解和掌握。总之,可以提高外科学基础实践教学效果。

腹腔镜手术虚拟系统在外科住院医师规范化培训中的应用效果

目的探讨腹腔镜手术虚拟系统在外科住院医师规范化培训中的应用效果。方法选择安徽医科大学第一附属医院2015届规培生20名作为对照组,采用传统手术教学模式;2016届规培生20名作为试验组,使用腹腔镜手术虚拟系统进行培训,比较两组腹腔镜胆囊切除术完成情况。结果试验组腹腔镜胆囊切除的手术操作考试平均成绩为(9.48±0.20)分,对照组为(7.83±0.30)分,两组差异有统计学意义(P<0.05)。试验组教学满意度、提高学习兴趣、提高实践操作能力、知识理解记忆深度、综合临床思维能力等方面均优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论对于外科住院医师的规范化培养,使用腹腔镜手术虚拟系统有助于规培生快速掌握腹腔镜手术技巧,值得临床教学推广应用。

虚拟膝关节镜系统培训临床医生的手术技能

背景:虚拟膝关节镜系统在国内外已有初步的研究成果,但价格比较昂贵,目前还无法得到推广应用,有鉴于此,作者设计、开发了一套虚拟内镜仿真设备,它可以让外科医生运用模拟手术操作器械在虚拟的关节腔环境中进行手术,获得训练效果。目的:评估本虚拟关节内镜系统对关节镜外科初学者的手术技能训练效果。方法:选择来自5所不同大学的实习医生和不同医院的医生24名,其中无关节镜操作经验的实习医生16名,有关节镜操作经验的专家8名,16名实习医生随机分为受训组和未受训组,每组各8名。在对受训组进行系统培训之后,使其分别在虚拟关节镜系统操作中和临床手术操作中与未受训组以及专家组作对比;将对比结果进行统计处理。结果与结论:在虚拟内镜系统操作中:未受训组与受训组人员之间的得分差异有显著性意义(P<0.001);未受训组与专家组之间差异有显著性意义(P<0.001);而受训组与专家组之间的差异无显著性意义(P=0.115)。在临床关节内镜手术操作中,未受训组和受训组人员之间差异有显著性意义(P<0.001);未受训组成员与专家组成员之间差异有显著性意义(P<0.001);受训组与专家组之间差异有显著性意义(P=0.03)。表明虚拟关节镜系统对初学者的手术操作技能起到良好的培训效果。同时也表明虚拟手术操作技能的提高与临床操作技能的提高具有一定的相关性。

虚拟手术外科软件结合移动医疗查房系统在口腔颌面外科本科生教学查房中的应用研究

目的探讨虚拟手术外科软件结合移动查房系统在口腔颌面外科本科生教学查房中的应用效果。方法以上海交通大学口腔医学院30名本科学生为研究对象,随机分为试验组和对照组,每组各15人。试验组采用虚拟手术外科软件Proplan结合移动医疗查房系统进行教学查房,对照组采用传统教学查房;两组教学病种包括颌面部骨折、牙颌面畸形、颌骨良性肿瘤。教学结束后对两组学生进行相应考核及问卷调查,比较两组的教学效果。结果两组学生的理论考核成绩无显著差异,但试验组学生在综合能力考核及认可度调查中均优于对照组。结论虚拟手术外科软件结合移动查房系统在口腔颌面外科本科生教学查房中能有效提高学生对相关专业知识的学习效果,提高学生的认可度和学习兴趣,有一定的应用价值。

脊柱虚拟手术系统辅助下颈椎椎弓根置钉的临床评估

目的:评价脊柱虚拟手术系统(spinal virtual surgery system,SVSS)辅助下行颈椎椎弓根置钉的准确性。方法:对收治的有术后多层螺旋CT(MSCT)复查资料的27例行椎弓根螺钉固定的下颈椎疾患病例,分为SVSS 3D技术辅助手术组(A组,10例)和MSCT 3D技术辅助手术组(B组,17例)。两组病例术前均行螺旋CT扫描,A组原始数据导出CT工作站,格式转换后导入SVSS系统行三维重建;B组原始数据直接在CT工作站行三维重建。两系统都选择VR和MPR重建,开展术前个体化评估以指导手术。术后螺旋CT复查评估置钉准确性,螺钉穿破评价参照Richter分级标准。结果:A组术后10例共50枚螺钉中44枚(88%)完全位于椎弓根内;6枚(12%)穿破椎弓根,其中1级穿破5枚(10%),2级穿破1枚(2%)。B组术后17例共76枚螺钉中67枚(88.16%)完全位于椎弓根内;9枚(11.84%)穿破,其中1级穿破6枚(7.89%),2级穿破3枚(3.95%)。两组间穿破率比较差异无显著性(P>0.05)。结论:SVSS可应用于实施术前个体化评估、个体化治疗方案制定及术后疗效评估和康复锻炼指导等。

虚拟教学系统在胸外科老年性疾病手术示教中的应用

外科实践教学是培养医学人才的重要环节,但传统教学方式受到法律法规、患者配合程度以及教学资源等的限制,学生无法进行反复、规范的操作,难以保证外科时间教学的效果.胸外科作为独立的学科,其手术操作的技巧和方法,尤其像肺癌等老年性疾病的手术更是难以学习和教授.现代高等医学教育要求培养新型高素质人才.怎样才能借助现代化教学手段完成较难完成的肺癌等老年性疾病的手术示教是摆在胸外科教师面前的一道难题.我科借助虚拟教学系统向本科生、研究生进行胸外科疾病的手术示教取得了良好的效果.

计算机虚拟隆鼻手术系统的研发应用

目的研发可用于隆鼻手术术前设计、手术模拟及假体制作的计算机三维模拟软件系统。方法提取20例单纯隆鼻术求美者手术前后的头部螺旋CT数据。应用DICOM格式数据进行三维重建和图像分割，分析手术前后面部轮廓的变形情况，建立数学模型。应用三维数字建模方法和软组织虚拟变形技术，开发计算机三维虚拟隆鼻手术系统。使用此系统预设隆鼻效果、模拟隆鼻手术，并将获取的植入体参数用于假体模型的制作，应用于实际的临床手术。结果建立了鼻假体与鼻外形改变之间关系的数学模型，经过20例隆鼻实例数据的校验，证明具有很高的精度。结论本课题组研发的Pureplastic虚拟整形系统，能够完成隆鼻手术的术前设计及术后效果模拟，并提供植入体参数用于假体制作，证实了计算机技术辅助隆鼻术的可行性。

腹腔镜手术视频联合虚拟现实训练系统在妇产科教学中的应用价值

为适应现代医学发展需求,本科室以提高学生临床实践能力为目的,更快、更好地为临床输入优秀妇科人才为目标,在妇产科课堂及临床带教中,融入腹腔镜手术视频联合虚拟现实训练系统,为学生提供沉浸式学习模式,能够使学生更好地理解所学的理论知识,提高对妇产科学的学习兴趣,提高学生的临床操作能力。此文从课堂及临床教学2个方面阐述腹腔镜手术联合虚拟现实训练系统在妇产科教学中的应用价值。

虚拟手术系统中软组织建模研究

虚拟手术系统可为实习学生和医生提供一个虚拟的手术环境,在视觉与触觉上为用户真实再现手术场景,可用于制定手术计划、术中引导、手术教学、手术技能培训和医生临床能力训练等,因此对该领域的研究在医学领域具有广泛的应用前景。在虚拟手术系统中,用户对视觉临场感和触觉真实感的要求日益增高,为了使虚拟手术仿真更逼真,提高仿真精度,本文对生物软组织的几何建模、物理建模和碰撞检测等关键技术进行了研究和对比。通过研究,虽然目前已经取得了很大的研究成果,但仍需在不同的虚拟手术环境中,综合考虑材质的特殊性,灵活运用不同的模型进行建模,以实现更佳的仿真效果。