虚拟现实手术大观

【导语】外科医生的首次主刀之旅挑战重重，即便历经多年学习与训练，实际操作时仍感准备不足。Fundamental VR公司凭借虚拟现实（VR）技术，正革新外科医生的培训方式。通过高度仿真的手术模拟，该平台不仅提供了安全的试错环境，还融入了实时反馈与智能辅助，极大地提升了学习效率与练习频率。英国皇家外科学院已将其纳入继续教育学分体系，标志着VR技术在医学教育领域的重大突破。未来，随着技术的不断演进，手术模拟将更加个性化与真实，为外科医生的专业成长开辟新路径。

外科医生的第一次主刀手术往往充满挑战。即使经过多年的学习和训练，在实际进行开腹手术或骨科截骨时，仍可能感到准备不足。手术成败很大程度上取决于操作的精确程度。

Fundamental VR公司致力于通过虚拟现实（VR）技术加速外科医生(shēng)的(de)培(péi)训(xun)进(jìn)程(chéng)。该(gāi)技术使医生能够随时进入模拟手术室的高压环境进行训练。使用者只需佩戴头戴设备和手柄，即可进入虚拟手术场景，选择特定手术类型后，相应解剖部位的数字化模型便会呈现，供其进行手术操作。

Fundamental VR平台为外科医生创造了一个安全的手术试错学习环境，医生可以观察模拟人体对各类手术操作的真实反应，而无需担心对真实患者造成伤害。该平台通过实时数据仪表盘提供精确的操作反馈，并能够根据使用者的实际水平智能调整辅助程度，有效解决了传统外科培训中专家指导受时空限制的难题——所有操作过程均可完整记录供专家后期评估，同时也为罕见病例的练习提供了随时可用的模拟机会。值得注意的是，英国皇家外科学院已正式将该VR培训系统纳入继续教育学分体系，这意味着医师可以通过此平台获取部分所需的50个年度继续教育学分以维持执业资格。

VR技术将让外科医生学习更富效率、更能频繁练习，并获得来自专家的实用意见

VR技术正在革新外科医生的培训方式，通过高度仿真的虚拟现实系统显著提升学习效率和增加练习次数，同时实现专家指导的即时获取。这一被业界称为“全感官VR手术模拟平台”的系统，其核心价值在于精确还原了各类手术场景，从精细的微创手术到传统的开放手术，其数字模型库持续扩展更新。平台采用先进的触觉反馈技术，经过长达一年的研发周期，成功模拟了手术过程中组织纹理、器官重量变化等关键触觉体验。平台创始人强调，正是这种触觉模拟技术将系统从单纯的视觉模拟提升为真正具有教学价值的专业工具，使其区别于普通的VR游戏。

在手术模拟的真实性方面，该系统特别注重还原那些视觉盲区的触觉反馈。例如在骨科手术中，能精确模拟骨锯、骨钻等器械与骨骼的交互感觉；在组织分离操作时，力反馈装置(zhì)会(huì)真(zhēn)实(shí)再现器械夹持组织时的阻力变化。这种高度仿真的设计旨在最大限度接近真实手术体验，克服了传统医学人体模型只能单次使用、无法模拟血流动力学等缺陷。系统甚至还原了动脉破裂时的血液喷溅场景，虽然视觉效果冲击强烈，但这对训练医生处理紧急情况至关重要。

开发团队整合了多方面专业资源来打造这一系统，包括真实手术影像资料、器械力学参数、组织工程学数据等，同时结合手术室环境音效营造沉浸式体验。通过精确模拟器官重量、组织质感和术中声响，该系统为外科医生提供了前所未有的高仿真训练环境，使医生能够在零风险的情况下积累宝贵的手术经验。英国皇家外科学院已正式认可该平台的教学价值，将其纳入医师继续教育学分体系，这进一步验证了其在专业医学教育领域的重要地位。

“多人手术”设定可让外科医生像在现实中一样协作

该团队由制造专家和经验丰富的专科医师组成。触觉工程师等会与这些专业人员密切合作，打造高度精确且符合现实的手术模拟体验。

来自全球各地的医学专家积极参与其中，为设计师和工程师提供专业建议和反馈。开发团队将手术过程分解为多个步骤，力求每个环节都尽可能贴近真实操作。外科专家不仅指导开发过程、测试设备性能，还负责指出需要提升准确度的具体环节。

触觉工程师根据反馈意见进行修改，调整用于生成触觉反馈的数字网格，并将其与对应的3D模型精准对接。医学专家同时确保每个训练模块都能达成既定的学习目标。

头戴式显示器的空间定位功能允许使用者自由选择观察位置，通过头部移动获得最佳视野，这有助于从不同角度查看手术切口。在传统培训中，实习医生往往只能站在主刀医生身后，从有限的角度观摩手术。

手术影像可能很快就会在市面上的VR头戴式显示器上出现，任何人都可以在家看到手术步骤

未来，手术教学影像很可能通过商用VR头显普及，让更多人能够在家中学习手术流程。虽然创建通用虚拟人体模型很有价值(zhí)，但(dàn)若(ruò)能(néng)针(zhēn)对(duì)具(jù)体(tǐ)患(huàn)者(zhě)生(shēng)成(chéng)个(gè)性(xìng)化(huà)手(shǒu)术(shù)模(mó)拟(nǐ)则(zé)更(gèng)具(jù)临(lín)床(chuáng)意(yì)义(yì)。通(tōng)过(guò)下(xià)载(zài)特(tè)定(dìng)患(huàn)者(zhě)的(de)术(shù)前(qián)数(shù)据(jù)，医(yī)生(shēng)可(kě)以(yǐ)在(zài)实(shí)际(jì)手(shǒu)术(shù)前(qián)进(jìn)行(xíng)多(duō)次(cì)演(yǎn)练。

系(xì)统(tǒng)部(bù)署(shǔ)完(wán)成(chéng)后(hòu)，多(duō)名外(wài)科(kē)医(yī)生(shēng)可(kě)以(yǐ)预(yù)先(xiān)练(liàn)习(xí)当(dāng)天(tiān)计(jì)划(huà)的(de)所(suǒ)有(yǒu)手(shǒu)术(shù)。对(duì)于(yú)复(fù)杂(zá)或(huò)罕(hǎn)见(jiàn)的(de)病(bìng)例(lì)，其(qí)他(tā)医(yī)生(shēng)可(kě)以(yǐ)在(zài)术(shù)后(hòu)下(xià)载(zài)手(shǒu)术数据，评估自己是否具备处理类似病例的能力。

目前已有厂商研发专用触觉手套，旨在让医生能够用手指直接感知虚拟患者的体内状况。现有技术在模拟膝关节手术等操作时仍存在局限：现实中医生需要用另一只手固定患者膝盖，而未来的触觉手套将支持这种交互效果，使VR模拟更加真实可信。

虽然VR应用种类繁(fán)多(duō)，但(dàn)医(yī)学(xué)领(lǐng)域因(yīn)其(qí)保(bǎo)守(shǒu)特(tè)性(xìng)而(ér)具(jù)有特殊要求，需要充分的实证支持。严格的验证和认证对该平台至关重要。其核心目标是让所有外科医生都能便捷地使用VR技术，同时帮助资深医师掌握新的治疗方法。

文中图片均来源于《How it works》杂志

本文为·星空计划扶持作品

作者：《how it works》科普团队

审核：孙轶飞 河北医科大学医学教育史研究室主任 中华医学会医史分会委员