來自開姆尼茨理工大學(xué)生產(chǎn)系統(tǒng)和工藝教授職位的科學(xué)家與外科醫(yī)生一起，成功測試了他們的髖關(guān)節(jié)手術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在外科手術(shù)培訓(xùn)中使用髖關(guān)節(jié)假體安全地重復(fù)練習(xí)。

Zeisigwaldkliniken Bethanien Chemnitz的高級技能顧問、醫(yī)學(xué)博士迪爾克·扎瓊茨對新開發(fā)的髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行了評估。圖片為他正在虛擬世界中鋸股骨的關(guān)節(jié)頭，感受骨頭的真實(shí)阻力。

在髖關(guān)節(jié)手術(shù)中，醫(yī)生經(jīng)常需要施加很大的力。與此同時，手術(shù)臺上的精確度至關(guān)重要。馬里奧·洛倫茨博士和研究助手塞巴斯蒂安·克諾普進(jìn)一步開發(fā)了一種虛擬手術(shù)模擬器，可提供外科醫(yī)生真實(shí)地訓(xùn)練髖關(guān)節(jié)植入手術(shù)所需的力和精度。研究人員旨在為外科醫(yī)生提供盡可能接近真實(shí)手術(shù)中體驗(yàn)的感官知覺，如鋸骨和刮骨治療中骨頭的阻力。虛擬現(xiàn)實(shí)和專用觸覺設(shè)備的結(jié)合使這成為可能?！霸摷夹g(shù)的實(shí)現(xiàn)有可能徹底改變關(guān)節(jié)置換手術(shù)培訓(xùn)和繼續(xù)教育整個領(lǐng)域的未來，”洛倫茲說到。

外科醫(yī)生現(xiàn)在可以在虛擬手術(shù)中感受到真實(shí)的作用力和阻力

“我們不僅可以模擬髖關(guān)節(jié)窩的銑削，還可以模擬髖關(guān)節(jié)植入手術(shù)的所有五個主要步驟，”克諾普補(bǔ)充道。這些步驟包括鋸掉股骨頭，銑削并插入髖關(guān)節(jié)窩植入物，銼股骨內(nèi)側(cè)，最后植入股骨柄。觸覺反饋由HAPTION專門為此應(yīng)用開發(fā)的觸覺裝置提供。對于鋸切和銑削，開姆尼茨的科學(xué)家們制造了一種手柄，可逼真地模擬手術(shù)過程中的振動。此外，研究人員開發(fā)了他們自己的沖擊裝置，并申請了專利，因?yàn)橥饪漆t(yī)生需要在植入物插入、骨銼和莖植入過程中施加非常大的力。

洛倫茲說：“我們進(jìn)行了生物力學(xué)測量，發(fā)現(xiàn)在外科訓(xùn)練期間，沖擊裝置必須能夠承受22千牛頓（kN）的沖力?！睂?shí)驗(yàn)裝置和測量技術(shù)都必須完全重新開發(fā)。這項(xiàng)工作是與萊比錫大學(xué)肌肉骨骼系統(tǒng)研究中心(ZESBO)和格拉茨醫(yī)科大學(xué)宏觀和臨床解剖學(xué)部門的研究人員合作進(jìn)行的。不來梅大學(xué)開發(fā)了新的觸覺反饋方法，用于各種外科手術(shù)步驟中的雙手任務(wù)，并使其適用于撞擊裝置的操作。

專家遠(yuǎn)程連接

完成的訓(xùn)練系統(tǒng)現(xiàn)在既可以作為完整的手術(shù)培訓(xùn)使用，也可以作為三個不同難度級別的單獨(dú)模塊使用。此外，還有遠(yuǎn)程醫(yī)生協(xié)作的多人模式，一個人操作，另一個人指導(dǎo)，觀眾可以參加同一個虛擬手術(shù)室。在虛擬現(xiàn)實(shí)模擬中，文本和圖像將引導(dǎo)每個手術(shù)步驟。此外，F(xiàn)AKT Software GmbH還創(chuàng)造了錄制手術(shù)訓(xùn)練、稍后回放以及通過音頻解說再次練習(xí)手術(shù)步驟等功能。在私人講師med博士的指導(dǎo)下Zeisigwaldkliniken Bethanien Chemnitz的高級顧問迪爾克·扎瓊茨對虛擬患者的3D模型進(jìn)行了可視化優(yōu)化。

全面的用戶研究確保了醫(yī)療虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的可接受度

此外整形外科醫(yī)生也參與了整個開發(fā)過程。他們制定了詳細(xì)的要求，并在一項(xiàng)全面的用戶研究中評估了最終的培訓(xùn)模擬器，以確保醫(yī)療虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的可接受度。17名參與者——從醫(yī)學(xué)院學(xué)生到主任醫(yī)師——參加了評估。“我們很高興在開姆尼茨的Zeisigwaldkliniken對我們的應(yīng)用程序進(jìn)行了順利的評估，測試人員認(rèn)為我們的系統(tǒng)有用、有意義且切合實(shí)際，其仍有改進(jìn)的潛力?！甭鍌惼澱f到。