燕榮帥　李翔　肖晶晶　王韶亮　樊東力

[摘要]混合現(xiàn)實技術是虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術基礎上發(fā)展起來的新型全息數(shù)字影像技術，作為一種創(chuàng)新型教學方法，在整形外科教學中的應用值得探索和推廣。該技術的應用不僅可以有效彌補傳統(tǒng)教學模式的弊端、提高教學效率，還能逐步推動整形外科教育模式的變革，為整形外科規(guī)范化教學提供強有力的技術支持。本文將混合現(xiàn)實技術與整形外科教學有機結合，在理論教學、手術實訓、遠程培訓等方面進行創(chuàng)新性探索。

[關鍵詞]整形外科；混合現(xiàn)實技術；教學；理論學習；臨床實踐

[中圖分類號]G642 [文獻標志碼]B [文章編號]1008-6455（2018）02-0140-02

近年來，隨著人工智能技術日新月異，以虛擬現(xiàn)實（Virtual reality，VR）及增強現(xiàn)實（Augmented reality，AR）為代表的智能穿戴設備逐漸得到越來越多行業(yè)人士的青睞，在醫(yī)學領域的應用也日益廣泛。越來越多的醫(yī)療機構、醫(yī)務人員選擇在外科手術、臨床教學、技能培訓等領域運用虛擬現(xiàn)實技術，使工作更加高效、精準、直觀?；旌犀F(xiàn)實（Mixed reality，MR）技術是VR及AR技術的進一步發(fā)展，由于概念興起相對較晚，且技術要求相對較高，目前在臨床教學中的應用相對較少，但應用前景值得期待。本文將從整形外科的教學出發(fā)，從以下3方面對混合現(xiàn)實技術在整形外科教學中的應用進行概述。

1混合現(xiàn)實的概念

混合現(xiàn)實包括增強現(xiàn)實和增強虛擬，是合并現(xiàn)實和虛擬世界而產(chǎn)生的新的可視化環(huán)境。在新的可視化環(huán)境里物理和數(shù)字對象共存，并實時互動?；旌犀F(xiàn)實是在VR和AR興起的基礎上提出的一項概念，可視為VR和AR的增強版。將虛擬環(huán)境與真實環(huán)境進行匹配合成，降低了三維建模的工作量，并借助真實場景及實物提高用戶的體驗感和可信度。隨著當前視頻圖像的普及，虛實融合技術的探討與研究更受到更多的關注。該技術實現(xiàn)的重點之一在于將虛擬物體與真實視頻相互融合，為用戶展現(xiàn)虛實一體的畫面。醫(yī)學是一個復雜的學科，不僅需要醫(yī)生掌握人體復雜解剖生理結構，還要有精準的手術操作，而以MR技術為核心的全息醫(yī)學教育模式，無疑在推動著醫(yī)學教育模式的變革，在大幅提高醫(yī)學教育效率方面有著廣闊的應用前景。

2整形外科教學現(xiàn)狀及存在問題

目前我國醫(yī)學教育工作中，普遍存在醫(yī)生成長周期長、成才時間緩慢的問題，這不僅制約了醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展，還進一步惡化了我國醫(yī)療資源短缺的情況。而整形外科作為近年來的一個持續(xù)升溫的熱門學科，以其獨特的學科氣質和廣闊的商業(yè)社會價值，吸引了更多年輕醫(yī)學生的加入。但整形外科不同于其它傳統(tǒng)外科門類，在本科教學期間屬于非主干學科，其學科門類繁雜，教學內(nèi)容龐大，教學時間短而散，尤其對解剖結構的立體構型和手術操作的精準把握要求較高。傳統(tǒng)的教學模式更多的以文字描述為主，結合圖片案例進行講述，對缺少實踐經(jīng)驗的學生來講，不僅會感覺枯燥乏味，同時也不能有感同身受的共鳴，增加了學生知識掌握的難度。長此以往，學生對學習的興趣和主動性會逐漸下降，形成一個惡性循環(huán)。而在實踐訓練中，往往很多病例，無法讓學生在患者身上操作，僅能在一些模擬人體的生物材料上練習，同實際操作相差較大，很難讓學生有手術的壓力感和緊迫感，更無法形成牢固記憶。因此傳統(tǒng)教學手段很難滿足現(xiàn)代醫(yī)學生教學的要求，也無法突顯整形外科教學的個性化。

3混合現(xiàn)實技術在整形外科教學中的應用探索

3.1全息解剖教學庫的構建：整形外科診治范圍涉及全身，包括創(chuàng)傷、先天性缺損和畸形的修復重建，各類體表良惡性腫瘤切除后組織缺損的修復重建，以及人體各部位形態(tài)的再塑造。除了要求整形科醫(yī)生具備嫻熟的操作技能，還要有扎實的基礎知識，尤其是對解剖學習要求更高，同時也是整形外科教學的難點。全息解剖教學庫為教學提供全息3D授課、全息瀏覽數(shù)字解剖標本、全息學習和時間操作為一體，實現(xiàn)高科技高效率醫(yī)學教育。醫(yī)生和教師收集在醫(yī)院臨床上的CT、核磁共振等數(shù)據(jù)，利用工作站重建，通過云端存儲和編輯后，將混合現(xiàn)實全息影像呈現(xiàn)給學生。不僅可以摒棄在傳統(tǒng)醫(yī)學教育中依賴的昂貴的解剖模型、遺體、實體道具等的功能，并能根據(jù)將不同的患者局部解剖結構個性化的展示，使教學更加形象、立體、真實。而且展現(xiàn)的內(nèi)容，可根據(jù)課程需求重建并按需編輯顏色等屬性，學生觀看時可從任意角度瀏覽空間中的3D模型，可利用平板電腦任意隱藏、顯示、調(diào)整大小，可以利用大屏幕共享自己第一視角，且可第三視角錄制和直播，達到3D模型和視野共享的目的，大幅提高學習效率，降低教學成本，增加學生的學習興趣?？剖疫€可以根據(jù)自己的實際病源情況建立本學科的全息模型庫，并進行建檔成庫，逐步降低對實體模型的需求，利用高科技的高效率學習優(yōu)勢整體提高學科教育水平。

3.2在整形外科手術實訓中的應用：整形外科手術要求操作精細、準確、手術創(chuàng)傷小，尤其是顯微外科和面部輪廓的整形，需要系統(tǒng)的術前設計討論、準確術中分析定位及完善的術后評價。而學生很難在短時間內(nèi)熟練掌握，并得到親身操作機會，往往是初窺門徑，淺嘗輒止。利用混合現(xiàn)實技術構建的全息模型可以在術前設計、術中定位分析及術后效果評價上大幅度提高教學效率和教學效果，使學生共享全息視野，更好地參與到手術的各個環(huán)節(jié)中。筆者在面部輪廓整形及顯微外科手術中使用MR全息影像技術，在術前可以根據(jù)CT、MRI檢查結果，通過混合現(xiàn)實技術進行全息影像呈現(xiàn)，更直觀、多角度、量化觀察目的血管走行及毗鄰，教師可以結合全息模型優(yōu)化手術設計，還可以根據(jù)實際病例結合手術方案進行講解，達到更好的教學統(tǒng)一，大幅度提高教學效率。而在術中操作時可以將全息投影同患者術區(qū)進行重合，可以更加精準地尋找穿支血管，減少手術出血，縮短手術時間，并可以共享全息視野，形象地講解手術操作過程，令學生更高效、準確地掌握手術流程。筆者還在下頜角截骨成形術手術效果評價中應用術前、術后全息模型對比，更加直觀、準確地評價手術效果，不僅達到了更好的患者滿意度，還可以令學生對手術效果有更直觀地認識，進一步增強了學生的學習積極性和主動性。

3.3在遠程醫(yī)學教育培訓中的應用：利用MR全息醫(yī)學教育系統(tǒng)可以使用第三視角錄制軟件把頭戴空間站的醫(yī)生以及在他視角中的全息模型采集到屏幕，可錄制講解過程并利用網(wǎng)絡進行遠程傳播共享。同時使用全息直播與解說為遠程用戶提供主控醫(yī)生的全息視角，提高醫(yī)學信息傳輸效率，對遠程醫(yī)學教育培訓有重大意義。教師可以把在課堂、醫(yī)學會議上要講解的病例，利用工作站進行三維重建，把講解病例、手術方案、影像信息、手術操作過程與全息3D模型相結合，針對全息個性化模型進行講解，學生則在大屏幕和投影儀上觀看全息PPT，實現(xiàn)醫(yī)學信息二維傳輸?shù)饺⒘Ⅲw傳輸?shù)母锩?，大幅提高醫(yī)學信息交流效率，使聽眾更自然而全面地獲取主講人的內(nèi)容。不僅能提高教師和學生的信息流動效率；還能使學生更加自然地獲取醫(yī)學信息，提高學生主動性和學習效率。

隨著科技的進步和教師隊伍理念的不斷更新，尤其是近年來隨著谷歌眼鏡、微軟HoloLens眼鏡等AR、MR智能穿戴設備在醫(yī)學應用中應用越來越廣泛，以人工智能、仿生模擬、精準醫(yī)療為代表的創(chuàng)新教學模式正悄悄改變著整形外科的教育模式，并將在提高醫(yī)療教育的質量和效率、培養(yǎng)具有科學家氣質的專業(yè)人才、解決當前整形外科人才分布不均等問題上發(fā)揮重要作用。

[收稿日期]2017-12-07 [修回日期]2018-01-02

編輯/朱婉蓉