触觉反馈让虚拟现实手术感觉像真的一样

你如何成为一名外科医生?真的,只有一种方法。你可以阅读所有你喜欢的教科书,但迟早你得抓起手术刀开始切片。几千年来,这一直是新外科医生在职培训的首选方法,通常用令人担忧的突然表达“看一个,做一个,教一个”来概括...

你如何成为一名外科医生?真的,只有一种方法。你可以阅读所有你喜欢的教科书,但迟早你得抓起手术刀开始切片。几千年来,这一直是新外科医生在职培训的首选方法,通常用令人担忧的突然表达“看一个,做一个,教一个”来概括

但在伦敦初创公司FundamentalVR的总部,我尝试了未来可能的外科培训工具。它使用廉价的虚拟现实组件,结合触觉反馈,为医生提供当前技术所允许的逼真训练体验。我戴着HTC Vive耳机,挥舞着一对笔形3D操纵器,锯下了一块膝盖骨,并在一个未经测试的虚拟病人的脊柱上钻孔。虽然我还没有足够的信心穿上拖鞋,去最近的或者更安全的地方,但对我来说,模拟不仅仅是一种新奇。这感觉像是一次学习经历。

FundamentalVR首席执行官理查德·文森特(Richard Vincent)解释说,虚拟现实是外科医生的既定培训工具,多年来一直如此。研究反复表明,它对学员有好处:它可以帮助他们更快地执行操作,减少事故。但机构惯性和设备成本高意味着虚拟现实培训师仍然没有得到广泛应用。

“一个很好的比较是商业飞行员,”文森特说飞行模拟器只是训练的一部分,手术也是如此。”

因此,尽管已经有了虚拟现实手术培训师,但今天在美国上市的FundamentalVR公司表示,其技术之所以具有独特的吸引力,有两个原因。首先是触觉反馈的结合,其次是不会超出医院预算的价格。

触觉反馈或“触觉”是指在使用技术时,利用振动或物理阻力来激发触觉。最常见的例子是**的震动功能,当朋友打电话或总统刚刚在推特上发出核代码时,**会发出嗡嗡声让你知道。但在虚拟现实中,触觉反馈做的更多,为模拟世界增加了一个物理维度。

借助FundamentalVR的技术,当你在虚拟现实脊椎上下移动虚拟现实手术刀时,手持外围设备产生的阻力意味着你可以感觉到刀尖从每个脊椎上弹起。这不是一个天衣无缝的体验,如果你足够努力的话,你会直接通过你的患者(公平地说,这在现实生活中也可能发生)。但它肯定比在空旷的空气中操作更具沉浸感。

FundamentalVR已经招募了一个包括活跃外科医生在内的医学专家小组来帮助校准这种体验,调整模拟中的阻力水平,以便他们尽可能地再现物理体验。”手术是关于视觉和触觉的,如果你有一个模拟器只有其中一个,你只有50%的经验,”文森特说。

这是FundamentalVR宣传的一大部分,但该公司还有另一个重要卖点:成本。虽然目前支持触觉的虚拟现实手术模拟器的价格约为10万美元(每年的维护费用为2.5万美元),但运行FundamentalVR系统所需的硬件价格约为7500美元,订阅费高达数百美元。

这一折扣主要归功于最近消费者虚拟现实(VR)的繁荣,它提高了技术基线,同时降低了价格。这意味着FundamentalVR技术的硬件方面可以使用现成的组件,而不是定制模型。您所需要的只是一台中端PC、一对触觉外设和您选择的VR耳机。

FundamentalVR在英国开发技术已有一段时间了(文森特说,在伦敦雇用顶尖人才比硅谷便宜得多),但美国市场才是最大的赢家。美国的许多大医院已经有了某种类型的虚拟现实模拟器,随着其在研发上的更大投入,美国拥有全球约三分之二的虚拟现实设备销售额。FundamentalVR表示,它已经与一些“家喻户晓”的医院签订了一些大型合同,但要到9月份才能宣布。

除了硬件成本低,FundamentalVR的系统似乎更灵活。它计划设计一系列适合3D操纵器的外围设备,虽然目前的模拟只关注骨科手术,但它希望明年扩展到普通外科手术。医院将只能购买他们需要的模拟设备,一件一件地购买。想象一下视频游戏中的DLC模型,你可以得到“椎弓根螺钉植入”和“全膝关节置换术”(目前提供的三种矫形手术中的两种)等热门内容,而不是为访问新任务支付额外费用。

因此,硬件和商业模式已经到位,但FundamentalVR需要做更多的工作来证明其系统的基本功能:它是否使某人成为更好的外科医生?尽管VR模拟器的总体优势已经确定,但FundamentalVR的技术尚未参与任何研究。虽然模拟中的触觉反馈对像我这样的外行人来说确实很有吸引力,但对其效用的科学研究却喜忧参半。

关于虚拟现实中触觉的益处的研究并不一致。一些人发现这种力量反馈实际上对学生来说更糟糕,而另一些人则发现这种反馈的好处有严重的局限性。

《外科教育杂志》(Journal Of Surgical Education)2018年的一份报告发现,触觉反馈有助于学习复杂的手术,但只为“新手外科医生”提供了微小的改进。2012年一项针对缝合VR培训的研究发现,当使用触觉反馈进行培训时,外科医生学会了更快地执行手术,但这种优势只有在训练的前五个小时才显现出来。在这段时间之后,那些使用非触觉系统进行训练的人很快就赶上了。今年4月发表的一份报告甚至指出,可能存在一个“神奇的触觉谷”,当模拟的感觉接近现实生活但仍不完美时,它实际上会成为一种干扰。

如果要吸引客户,FundamentalVR必须证明其技术比这一记录更好。Phil Pucher博士是该公司医学专家小组的一员,他告诉《边缘》杂志,该公司正在与伦敦帝国理工学院(Imperial College London)“模拟研究领域的全球领导者之一”进行新一轮设备测试

“我们将进行研究,评估该系统的有效性,”普彻说你可以把它带到很多整形外科医生那里,看看他们在这个系统上的表现。专家在这方面的表现比新手好吗?”他补充说,虽然测试公司的系统是正确的,但过去对虚拟现实培训师的研究表明,虚拟现实培训师的好处是“不用动脑筋的”

让虚拟现实手术模拟器进入更多的医院可能只是一个开始。文森特说,在未来,建模软件可能允许该公司将患者的数据(如CT和MRI扫描)转换成3D模型,然后**模拟中。这将允许外科医生在患者的传真上进行手术,从而进一步降低风险。文森特强调,这只是技术上可行的一个草图,不是一个活跃的研究领域,但这是一个诱人的概念。古老的格言“看一个,做一个,教一个”可能最终会得到升级。

  • 发表于 2021-08-25 03:20
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SHAN5242882
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