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虚拟现实有关知识

VR技术可以应用的领域比较多,目前运用较多的领域包括医疗、工程、军事、航空、航海等方面,譬如航空领域,航天飞行员在训练舱中面对屏幕进行各种驾驶作,模拟舱外场景的屏幕图像随之变化,飞行员可得到仿真的训练感受。这种使人置身于图像环境的方式已经在飞机模拟训练中应用了几十年了。还有在娱乐、游戏、教育领域,增强现实的VR技术应用的前景更加广泛。在物理课上,学生们可以自己动手创造出降雨、水蒸气等自然景观,直观有趣、生动形象。这种新颖的教学方式也是通过VR技术得以实现的。可以这样说:VR能创造一个未来的,现在的,过去的,真实的或梦幻的世界。目前很多游戏已率先采用了此项技术,广受年轻人欢迎。

vrml虚拟现实而在人——虚拟环境交互式体验系统中,用户则可用过诸如数据手套,数字手术刀等的设备与虚拟环境进行交互,如驾驶战斗机模拟器等,此时的用户可感知虚拟环境的变化,进而也就能产生在相应现实世界中可能产生的各种感受。技术1

虚拟现实”是来自英文“Virtual Reality”,简称VR技术。早由美国的乔·拉尼尔在20世纪80年代初提出。外科是研究外科疾病的发生,发展规律及其临床表现,诊断,预防和治疗的科学,是以手术切除、修补为主要治病手段的专业科室。虚拟现实技术(Ⅵ)是集计算机技术、传感器技术、人类心理学及生理学于一体的综合技术,其是通过利用计算机仿真系统模拟外界环境,主要模对象有环境、技能、传感设备和感知等,为用户提供多信息、三维动态、交互式的仿真体验

什么是vr,vr全景

由此可见,当“机器人”每进化一个层次,它都更像一个真正的“人”而非单纯机械,都会具有更加强大的功能,也能为作者(外科医生)提供更好的帮助,其应用场景也就更加广泛。 但目前为止,我觉得临床上现有这些机器人都处于个及部分第二个层次,这就限制了其临床应用。

VR是Virtual Reality的缩写,中文的意思就是虚拟现实,虚拟现实技术是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术, 它利用计算机生成一种交互式的三维动态视景,其实体行为的仿真系统能够使用户沉浸到该环境中。

脊柱外科医生行开放手术时,同样需要术者和助手具有较强的空间位置感,通过重要的解剖标志点判断需要减压的位置,如颈椎后路椎管成形术,需根据解剖形态判断椎板和关节突连接部的位置,判断磨钻使用的角度,磨钻位置过高、角度不足可能导致椎板残留,磨钻位置过低、角度过大可能导致磨入侧块内。

VR全景图

如图,就是VR全景,可以上下左右前后720°看到图片的各个地方

扫码看第四,准确性, 机器会根据设定好的空间坐标系,准确的从A点移动至B点,或找到空间坐标系中的任意一点,而人力不论是从A点到B点的移动,或寻找任意一点,都需要较强的空间方位感。全景

需要拍摄VR全景可留言给我,想了解更多VR全景资讯,也可联系我,哈哈

VR全景(Virtual Reality Panorama),是指将现实世界或虚拟场景通过摄像机等设备进行拍摄、处理、渲染,制作成一组连续的高清晰度图像或视频,再通过VR设备,如VR眼镜、VR头盔等,实现用户沉浸式的全景观看体验。简单来说,就是将全景的场景还原到虚拟现实中,让用户可以在虚拟场景中感受到真实世界的体验。

VR全景技术主要应用于虚拟旅游、房地产、文化艺术、教育、医疗等领域。通过VR全景技术,用户可以在不出门的情况下,在虚拟场景中感受真实场景的美景和氛围,如虚拟旅游中,用户可以穿梭在世界各地的旅游景点,欣赏美景、体验文化,这为旅业的发展提供了新的可能性。

在房地产领域,VR全景技术可以将房产实景还原到虚拟场景中,让用户通过VR设备实现远程看房,节约时间和成本,提高购房效率。文化艺术领域中,VR全景技术可以将博物馆、艺术展览等场景还原到虚拟现实中,让用户可以远程参观,提高文化体验。在医疗领域,VR全景技术可以用于医学教育,让学生可以在虚拟场景中进行仿真实验和手术作等训练,提高医疗技能。

VR全景技术通过将真实场景还原到虚拟现实中,为用户提供更加真实、生动、立体的体验,可以广泛应用于多个领域,给用户带来全新的视觉和感官体验。

虚拟现实技术受到了越来越多人的认可,用户可以在虚拟现实世界体验到真实的感受,其模拟环境的真实性与现实世界难辨真假,让人有种身临其境的感觉;同时,虚拟现实具有一切人类所拥有的感知功能,比如听觉、视觉、触觉、味觉、嗅觉等感知系统;,它具有超强的仿真系统,真正实现了人机交互,使人在作过程中,可以随意作并且得到环境真实的反馈。正是虚拟现实技术的存在性、多感知性、交互性等特征使它受到了许多人的喜爱。

5G时代的到来,注定将成就虚拟现实技术。未来的生活趋势将会更多的在虚拟与现实之间切换。

虚拟现实技术是什么

骨质去除少了影响观察,去除多了影响稳定性;黄韧带可能与下方硬膜、神经根粘连;神经根本身位置可能存在各种解剖变异;突出的椎间盘可能对神经根挤压、使神经根偏离正常位置;突出的椎间盘可能位于神经根“肩上”,也可能位于“腋下”,可能向上游离至上位椎体后缘,也可能向下游离至下位椎体后缘。

虚拟现实技术(英文名称:Virtual Reality,缩写为VR),又称灵境技术,是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。

虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体,其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感。

随着生产力和科学技术的不断发展,各行各业对VR技术的需求日益旺盛。

扩展资料:没有多少人能预测未来,未来到底发展到什么科学技术水平,规划设计系统可用于新设施的实验验证,可大幅缩短研发时长,降低设计成本,提高设计效率,城市排水、社区规划等领域均可使用,如VR模拟给排水系统,可大幅减少原本需用于实验验证的经费;但有一点是肯定的,科学技术的发展是让我们的生活变得更加便捷、简单、高效。

分类:

VR涉及学科众多,应用领域广泛,系统种类繁杂,这是由其研究对象、研究目标和应用需求决定的。

从不同角度出发,可对VR系统做出不同分类。

1、根据沉浸式体验角度分类

沉浸式体验分为非交互式体验、人——虚拟环境交互式体验和群体——虚拟环境交互式体验等几类。

该角度

强调用户与设备的交互体验,相比之下,非交互式体验中的用户更为被动,所体验内容均为提前规划好的,即便允许用户在一定程度上场景数据的调度,也仍没有实质 互行为,如场景漫游等,用户几乎全程无事可做;

2、根据系统功能角度分类

系统功能分为规划设计、展示娱乐、训练演练等几类。

展示娱乐类系统适用于提供给用户逼真的观赏体验,如数字博物馆,大型3D交互式游戏,影视制作等,如VR技术早在70年代便被Disney用于拍摄电影;训练演练类系统则可应用于各种危险环境及一些难以获得作对象或实成本极高的领域,如外科手术训练、空间站维修训练等。

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20年前没有多少人会想象自己能拥有一部VR技术也取得了巨大进步,并逐步成为一个新的科学技术领域。属于自己的手提电话机且这部手机在如果将该套系统网络化、多机化,使多个用户共享一套虚拟环境,便得到群体—虚拟环境交互式体验系统,如大型网络交互游戏等,此时的VR系统与真实世界无甚异。一天大部分时间还不用于接打电话,10年前没有多少人会想象我们用手机打电话不仅能听见对方的声音还能看见对方的面容,甚至3年前没有多少人想象到我们连开会都变成在各自手机终端上进行了。

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1961年,Philco公司就率先研发了代头戴式可视设备Headsight,这种头盔式的设备包含一个视频屏幕和追踪系统,采集的所有数据信息与摄像系统相连接。这套设备用来培训飞行员应对各类危急情况,使用者可以通过头盔显示器看到远程危险环境,使用者3、研究结果显示:期刊阅览室的读者群可分为学习型和娱乐型两大类。调整头部角度,摄像机也会同步进行视像调整。

1、关是心脏2、与内科相结合:在外科手术治疗患者病情时,一般为了促进患者身体的快速恢复,还需要配合内科医生通过服用物的方式来辅助治疗,或者是通过放疗和化疗的方式来达到改善病情和促进身体恢复的效果,这样才可以减轻患者身体不适感。移植手术。

期刊的拼音

如图,扫码可以看到整个全友家居的办公楼还有各个地方,这就3、注意几点:血压上升的时候可以按下右上角有一个杠子上面的蓝色按钮,按下去,不多等血压到了80左右就停下。反复进行,别让血压太高,不多150左右按。如果流血过多可以用那个绿色的针管扎进去。是VR全景

期刊的拼音:qī kān

随着智能化和机械化时代的到来,机器人在医疗领域也有着越来越多的应用场景,比如机器人辅助影像学阅片,比如机器人辅助瘫痪患者康复锻炼,比如机器人代替护士为患者发送物等等。其中在外科领域,近年来手术机器人产业也如雨后春笋一般蓬勃发展, 包括以达芬奇为代表的软组织手术机器人,和骨科手术机器人为代表的硬组织导航手术机器人。

释义:(名)定期出版的刊物,有固定名称,用卷、期或年、月顺序编号出版。

期刊的造句:

1、财经是双周期刊,发行量有25万份,相信非常盈利。

2、当日,整理完新书,赵国钧就到期刊室,翻看新上架的保健类杂志,这也开始了他一天的阅读之旅。

4、关于这个题目的论著目前大都散见于许多国内外的期刊杂志中.

5、新英格兰医学期刊刊出文章支持他的观点,外科手术模拟器是一个很有效的教学仪器。

6、本文研究了贵州民族学院图书馆期刊建设资源的现状调查分析,并提出期刊建设服务于学科建设的建议措施。

7、这个时期,依然被怡然自得的天朝心态笼罩着,统治者对几本期刊在大陆的传播,虽不以为然,却也不以为意。

8、学术期刊的编辑要成为学者型的编辑。

9、在半干旱到干旱气候方面,改刊是目前一个不频繁致词的有关水的期刊期刊。

10、稿源的质量直接关系到科技期刊的生存与发展。

虚拟现实: 假作真时真亦假?

所谓虚拟现实,顾名思义,就是虚拟和现实相互结合。从理论上来讲,虚拟现实技术(VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,它利用计算机生成一种模拟环境,使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术就是利用现实生活中的数据,通过计算机技术产生的电子信号,将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象,这些现象可以是现实中真真切切的物体,也可以是我们肉眼所看不到的物质,通过三维模型表现出来。因为这些现象不是我们直接所能看到的,而是通过计算机技术模拟出来的现实中的世界,故称为虚拟现实。

午夜时分,在沉沉的睡梦中,你看到熟悉或陌生的面孔在你面前的奇幻场景中演绎一个个故事。有时你是个亲历者,或许紧张地在追逐中探寻着某个秘密;有时你只是个旁观者,没有看到故事的结尾,梦就戛然而止。大脑为你勾勒的梦结束了,但是科技为你构造的新梦境却时刻等待着你。

3、包含种类:外科包含的种类也是比较广泛的,比如消化外科和心血管外科以及烧伤外科等,都可以选择到外科来做检查并配合医生治疗。

一项类似梦境般的科技正一步步地迈进现实,这项技术就是虚拟现实。虚拟现实是一种由计算机技术辅助生成的高级模拟系统,利用电脑模拟产生一个三维虚拟世界,为用户提供视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让用户如同身临其境一般。穿戴好相关的设备,用户不仅可以多角度观察三维空间内的事物,而且用户进行位置移动时,电脑可以立即进行复杂的运算,将的三维世界视频传回使人产生临场感。该技术集成了多种先进技术,是今后若干年的重点发展领域。

历史小窥

早在上世纪30年代前后,就有人发明了一种飞行模拟器,尝试使乘坐者获得飞行的感觉体验。上世纪50年代,摄影师莫顿·海利希发明了一部视觉、声音、动作和气味的模拟器Sensorama,它运用了多感知技术,是3D电影的早原型。那时候技术尚不成熟,用户只是被动的观看者,但是海利希提出的很多概念至今在虚拟现实领域仍然非常重要。而今天,以计算机为代表的一系列技术的推进,使虚拟现实技术进入高速发展期。

虚拟现实是多种技术的综合,涉及实时三维计算机图形技术,广角立体显示技术,用户头、眼和手跟踪技术,以及触觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出等技术。

视觉方面而言,虚拟现实系统中,用户的两只眼睛看到的不同图像是分别产生的,显示在不同的显示器上,制造出立体视觉。有的系统采用单个显示器,但用户戴上特殊的眼镜后,一只眼睛只能看到奇数帧图像,另一只眼睛只能看到偶数帧图像,奇、偶帧之间的不同也就是视,由此产生了立体感。

并且,虚拟现实设备可以利用头部跟踪来改变图像的视角。这样一来,用户的视觉系统和运动感知系统之间就可以联系起来,感觉更逼真。用户不仅可以通过双目立体视觉去认识环境,而且用户头部动作的变化将使设备显示的视角发生变化,仿佛真实世界一般。

而就声音而言,声音到达两只耳朵的时间或距离有所不同,所以在水平方向上,我们可以靠声音的相位及强度的别来确定声音的方向。虚拟现实利用这一点,通过相应的声音调整,会让用户产生一种自然的方向感,感知到声源由远及近,大小变化等效果。

目前市面上的商业化虚拟现实穿戴设备,外形大多像一个大号的护目镜,两个镜片上带有显示屏,通过左右眼看到现实屏幕的异,产生三维立体效果,同时利用陀螺仪追踪佩戴者的头部移动,以更新图像数据,实现360度视角的沉浸式体验。当然,通过手套式的动作传感器,还可以采集手部运动信息,让画面呈现相应的互动效果。

游戏新视界

这项技术也将给领域带来改变。虚拟现实技术将给游戏玩家带来全新的游戏体验,玩家借助头盔、动作传感器等交互设备,能获得如临其境的感觉。从此,他们不再仅仅是游戏情境的局外人,而是深入游戏,成为神奇旅程中的探险者。每一个场景下的交战都如同真实世界里的角逐一般。随着自己视角的变化,所看到的场景也在变化,在游戏中自己可以实现瞬间挪移,自己可以完成各种猛烈攻击,享受更强烈的感官。

身临其境的观影者

3D影视现在对大家来说已经是很普遍的一种观影选择了,随着虚拟现实技术的发展,电影、电视技术会有新的突破。通过虚拟现实技术,观众不仅能从自己的视角看到立体图像,更能够感觉到自己融入影视之中。

自己歪歪脑袋,侧个身子,所看到的视角就会相应地出现一些变化,看着影视剧中的角色就在眼前栩栩如生。感人的动情场景里能够近距离多视角观察主人公蹙眉、滴泪,不错过任何细节。欢乐的场面中,自己也可以随着剧中的人物一起手舞足蹈,仿佛置身其中。随着技术的不断提高,还将可能出现互动式的影视体验,可以和影像中的角色进行对话,或者某种程度上扮演喜欢的角色,开启自己的虚拟舞台。

生命守护者

外科手术通常对医生的手术技术要求比较高,一点点的失误就会给患者带来很(一)清晰的暴露手术术野: 开放手术助手需要将皮肤、皮下组织、筋膜肌肉向周围牵开,显露需要进行手术的关键解剖部位,在外科中俗称“拉钩”;腔镜手术由于存在各种工作通道,助手不需要牵拉肌肉,但需要保持腔镜镜头的稳定,对准需要进行手术的关键解剖部位,在外科中俗称“扶镜子”;同时清晰的显露手术术野还包括吸引器吸血等。大的痛苦。如果将虚拟现实技术和医生的技术训练相结合,在医学院学生培训过程中就可以给予他们更多的机会模拟手术作,在他们参与实习以及正式工作的时候就可以更熟练地完成工作。

对于一些高难度的手术,比如心脏手术,颅脑手术,主刀医生可以在术前将患者的CT扫描结果用计算机技术转化成可以模拟作的手术环境,将各种手术中可能出现的危险情况添加到模拟情境中,通过多次术前模拟作为手术充分做准备。如果某一手术方案在模拟作中危险系数较大,医生就可以及时转换手术方案。通过这样的方式,医生可以有效分析手术的可行性,充分保障患者的生命安全。

模拟驾乘

在航空航天和军事等领域,虚拟现实获得了较早的应用,初期多被用在培训宇航员以及士兵战术演练等环节。

贝尔实验室也曾用过一种类似的头戴式可视设备训练直升机飞行员。他们将头戴式可视设备与直升机底部的红外线摄像头相连接,这样一来即便是光线不足的时候,飞行员也能有一个比较清楚的飞行视野。

虚拟现实和心理治疗

虚拟现实的运用,在一定程度上突破了传统心理治疗的局限。进行心理治疗往往得借助丰富的想象力,但是想象力并不是人们招之即来的能力。有些人缺乏想象力,任凭心理医师如何,也难以进入假想情景,即便短时间进入,也难以维持想象状态,不能达到很好的治疗效果。虚拟现实技术的出现正好可以帮助人们解决这个问题。戴上虚拟现实仪器,就仿佛进入了一场梦境,在治疗师的指引帮助下,在相应的情境中剖析自己遭遇的问题,能更顺利地解决问题。

人们有些时候对自己苛刻,但比较容易对其他个体表示同情。结合电脑游戏和图形技术,可以创建出“与自己对话”的虚拟互动场景,让自己以他人的视角在虚拟世界里遇见自己,与自己的化身沟通,让他们成为开导自己的良医。通过这种沉浸式技术,让本来有严重自我批评倾向的人,在与“自己”交流的过程中学会对自己宽容。这不仅能够减少负面情绪,还能培养积极乐观的心态。

通过虚拟现实技术转换视角,还可以用于其他一些情况的心理治疗,比如创伤后应激障碍(PTSD)。通过这样的技术手段,可以缓解病人的症状,让他们更容易接受现实,突破心理障碍。

随着各项相关技术的成熟,虚拟现实会像当年英特网进入人们的生活一样,改变未来人类的生活、娱乐、工作方式,但是无论这项技术如何发展,都不能用这种虚拟世界完全替代我们的现实生活。如果一个在模拟程式下将手术完成得十分完美的外科医生,一接触真实患者就掉链子,恐怕没有患者敢把生命交付给他。

外科是什么意思

你可能觉得虚拟现实是这几年才兴起的一个产业,但事实上这一概念的提出已经有好几十年了。不过,直到上个世纪90年代,这个概念才慢慢为一些人所知晓。

外科一般是指以手术为主的一种治疗方式。

外科一般就是指以手术为主的一种治疗方式,且需要与内科相结合的方式,才可以达到将病情治愈的效果,另外外科包含的分类也是比较广泛的,这样才可以达到治疗患者疾病和促进身体恢复的效果。

无论是外科还是内科,为了促进身体的快速恢复,在身体出现不适的情况时,就需要及时到医院就诊,并配合医生治疗改善。

随着显微外科技术的应用,外科得到了较大的发展。各医院外科的专科设置原则在交费之后。《打工生活模拟器》是一款全新模拟经营类游戏。游戏采用丰富多彩的2D画风,简单易上手的作玩法,符合大众玩家的需求。在游戏打工生活模拟器中,做手术之前需要先交够费之后才能动手术,根据每一个人的剧情不同,给费的天数也是完全不同的,并且玩家完成任务的快1、手术为主:外科与内科相比,一般主要是通过手术的方式来达到治疗病情和改善病情的效果,比如肿瘤切除和息肉切除等方式,都是通过手术的方式来治疗改善,或者是通过微创手术的方式来治疗,且需要挂外科来做检查才可以治疗。慢也会影响费,提前了妹妹上大学的剧情就可以少给几天费。与内科类同,通常与内科相对应。外科疾病分为类:创伤,感染,肿瘤,畸形和功能障碍。

外科医生需要什么样的智能手术机器人?|医生专栏

2、先用锤子敲断骨头拿出来,再依次拿出内脏的东西,然后把肠子切断,心脏那的血管也切断,所有东西都丢掉,把右上角的箱子打开,里面有新的心脏,放进去就过关。

各种手术机器人都有着其独特的设计初衷与思路,通过不同的工科手段控制机器臂,辅助完成部分/全部临床手术作,满足不同的临床手术需求,希望通过机器臂辅助增加外科手术的精准性,达到提高手术疗效、减少手术相关并发症、缩短手术时间的目的。

虚拟现实的实现

不同的机器人原理不尽相同,从外观到内部构造异巨大,作为一名医生,这不是我的专业,无法准确做出评价。 但外科医生是使用作机器人的主体,医生肯定希望机器人产品好用、实用。 那不如我们换一个角度, 外科医生需要什么样的智能手术机器人呢?我们的需求是否有什么共通之处呢?是否我们的需求有着共同的解决办法呢?下面我就从这个方面谈谈我的想法。

外科主要研究如何利用外科手术方法去解除病人的病原,从而使病人得到治疗。外科和所有的临床医学一样,需要了解疾病的定义、病因、表现、诊断、分期、治疗、预后,而且外科更重视开刀的适应症、术前的评估与照顾、手术的技巧与方法、术后的照顾、手术的并发症与预后等与外科手术相关的问题。

01

智能化手术机器人的层次

在讨论我们外科医生需要什么样的手术机器人前, 我觉得有必要把“机器人”进行一些层次的划分,不同层次的机器人满足不同层次的需求,在不同的临床层次上进行应用。

,重复性, 机器可以按照指令反复完成重复性作,保证每次作的准确性和一致性,重复性作中每次作的异很小。

第二,无疲劳性, 机器主要靠电能驱动,无疲劳感,每次作的力度均匀一致,不像人力作,重复多次作后会产生体力和精神上的疲劳感。

第三,稳定性, 机器拥有足够的稳定性,在完成某些精细作时比人力稳定性更强,人力会受到肌肉的力量、耐力、协调性等影响。

(二)层次2,机器人: 当从层次1的机器进化到层次2的机器人时,就要具备一些特殊的能力。人除了有灵活活动的肢体外,还有视觉、听觉、触觉等感知觉。

因此我觉得机器人这个层次,应该也同样具有这些感知觉,比如机器人 拥有视觉, 可以主动监视机械臂的空间运动轨迹,或者把人体组织进行放大显示,或者通过虚拟影像将重要组织(如肿瘤组织、血管、神经等)进行显示; 具有听觉, 可以接受作者的语音指令信息; 具有触觉, 即力学反馈,告知作者是否触及人体组织,及触及了什么质地的人体组织。

(三)层次3,智能机器人: 当从层次2的机器人进化到层次3的智能机器人时,无疑是要给机器人系统赋予人工智能。

机器人可以具有一定的思维能力, 比如纠错能力,当机器人的视觉系统收集信息,发现机器臂没有按照既定轨迹进行运转作时,及时报警或停止作; 比如规划能力, 机器人可以预先设计好机器臂的运动轨迹,并提交作者进行判断是否准确可行; 比如分析能力, 机器人可以通过听觉系统识别作者的命令要求,可以通过触觉系统识别触碰到的人体组织类型。

02

外科医生需要什么样的智能化手术机器人

追求更高层次的机器人,肯定能更好的服务于临床。但具体上,外科医生需要什么样的机器人呢?外科医生对机器人有什么具体要求呢?要回答这个问题, 首先要明确一点,我们到底需要一个独立完成手术的机器人、医生仅仅作为旁观者和监控者,还是需要一个辅助完成手术的机器人、医生还是作为主导者和作者。

不能否认,随着技术的发展,未来的某一天,机器人可以通过,独立完成手术作,但就目前短期来看,恐怕我们还是需要后者更多一些。如果按照这个思路去想,外科医生到底需要什么样子的机器人呢?既然医生是作者,机器人是辅助者,那就像手术台上主刀和助手的区别。 我想一个的手术助手的标准,就可以作为机器人的需求标准。

我现在是北京市三甲医院的副主任医师,既当过学生做过助手,也作为主刀医生要求过我的助手。下面我就通过自身体会,结合机器人特点,谈一谈我对一个好的手术“助手”的认识和需求。手术助手分为一助、二助、三助、甚至四助,机器人刚才说了同样分为不同的层次,两者之间有很多相互对应的地方。

这些作往往由三助、四助,即低年资医师完成。可是别小看这些作,保持术野清晰是提高手术速度、保证手术精准的前提要素。许多大外科主任腔镜手术都有“御用”“扶镜子”的助手;我在当低年资医生时次得到我师父的赏识,也是由于一次手术过程中准确的“拉钩”,显露出关键的解剖部位,我师父说我看懂这种手术了,知道上级医师需要什么。

但就像上面我谈到的,人力是会疲劳的,助手的手部力量不足,或术中注意力不集中,会导致“拉钩”拉不到位,“扶镜子”扶不稳,从而影响手术进度。而机器臂方面则可以克服这些不足,机械臂不会疲劳,可以提供持续、恒定的牵引力或把持力;机械臂还可以比人手更加灵活,通过增加机械臂的关节,术者可以根据自己需要随意调整用力方向,更好的满足手术需要。同时可以引入智能化,如自动追踪术者手术作部位,调整机械臂的方向角度;通过术者语音控制,调整机械臂角度;自动识别出血,进行吸血作等。

(二)精准化作: 不论是主刀,还是助手(特别是一助),都需要精准化的作,外科医生基本的素质就是胆大、心细、手巧,其中手巧就表现在精细化的作。

就拿我们脊柱外科医生行腰椎减压手术为例,有些部位减压、骨质去除作(如去除棘突、部分椎板、下关节突等)可以大刀阔斧,但一旦到了神经周围,如去除椎板内层和黄韧带、去除上关节突、扩大神经根管,这些作就要精雕细琢。

这其中机器人可以进行参与很多,一些风险性低、重复性强的作可以交给机器人完成,如将椎板逐层磨削、打薄;而一些风险性高的作可由机器人辅助完成,如机械臂可以通过规划定位,或光电感受器,寻找硬膜、神经根位置和走行,协助术者避开神经根,从相对安全的位置开始进行减压作,逐步扩大减压范围。

外科医生手术中还很强调手感,比如我们脊柱外科医生行椎弓根钉置入过程中,需要靠开路锥感受椎弓根内的松质骨,锥子进入的过程中会有一种“踏雪感”,如果阻力突然增加,那有可能触碰到了椎弓根的皮质,需要调整方向,如果阻力突然消失,那有可能穿破了椎弓根的皮质,造成置钉失败或灾难性的损伤。

机器人辅助置钉也可以按此思路进行新的手术器械的研发,机器人可以带有触觉功能,即通过各种应力或光电传感器,感受应力或电信号的变化,并将这些数据反馈给机器人,从而由机器人判断螺钉是否穿破椎弓根皮质。

(三)更好的显示效果: 主刀或者助手(特别是一助)还希望术中有更好的视觉显示效果,能够清晰的显示手术部位的重要解剖结构(血管、神经、肿瘤瘤体、骨骼解剖标志点等)。

而有些重要的血管、神经都很细小,人肉眼的分辨率是有限的,加上外科医生可能存在各种视力问题(如近视、散光、老花等),这些因素都会影响医生的判断,造成血管、神经损伤。

临床上目前通过各种术中设备将这些重要结构放大显示,如脊柱外科、耳鼻喉科、血管科医生应用的镶嵌式放大镜,神经外科医生应用的显微镜,普外科、泌尿科、胸外科、妇产科医生应用的腹腔镜,骨科关节镜、脊柱内镜等,都是通过不同的设备将术野放大,清晰的显示原本细小的解剖结构,达到提高手术精度的目的。

术野放大的好处是手术细节的清晰度增加,但缺点是观察范围的缩小。 机器人可以整合这些设备,通过不同的临床需求调整适宜的放大率,并通过机械臂的高自由度调整观察角度,为医生提供的术野显示。 有时外科医生还需要有一双“眼”,比如肺恶性肿瘤都藏匿于正常肺组织内,突出的椎间盘位于脊髓、神经根下方,医生需要通过自身经验和术前影像学检查,判断病变组织位置。

就拿我们脊柱外科为例,就是常见的腰椎间盘突出症手术,我们外科医生首先需要去除部分椎板和关节突,切开黄韧带,分离开神经根,才能看见突出的椎间盘。这些作每一步都存在很多“陷阱”。

为了规避这些“陷阱”,目前大都依赖于医生对患者术前影像学资料(如CT、核磁等)的观察,通过人脑对各种组织结构进行重建,并术中根据自身经验进行分析判断。机器人对图像的重建、整合能力肯定优于人脑,可以术前准确重建出病变组织的空间位置,及其与周围正常组织的毗邻关系,并可以整合虚拟现实VR、增强现实AR等技术,通过这些技术进行术中图像输出,为术者和助手提供病变组织位置,及其与周围重要组织(血管、神经等)位置关系。

这些特殊的显示效果可以提高手术的精准度,提升手术速度效率,减少术中副损伤的发生率。 将来更加智能的机器人系统可能能自动根据术者当前作过程提供相关的术野显示效果,并可以按照术者的要求对术野进行放大、缩小显示,或三维组织结构信息显示。

(四)空间位置提醒: 作为一名好的外科医生,除了良好的手术技巧之外, 空间位置想象能力也很重要。 如刚才所述,外科医生需要通过大脑对患者术前影像学资料进行重建、整合判断病变组织位置,分析患者解剖结构有无变异,如何通过解剖标志寻找到病变组织。

比如我们脊柱外科医生行椎弓根钉置入前,需要术前分析患者CT资料,在脑海中规划置钉入点、置钉角度,患者关节突增生可能影响入点选择,椎弓根倾斜度、椎体旋转度可能影响置钉角度。脊柱外科医生行脊柱内镜手术时,内窥镜放大细节的同时会出现术野的缩小,需要准确判断内镜位置,在有限的视野内分辨重要的解剖标志点,如不准确时医生要判断需要向头、尾、内、外哪个方向调整内镜角度,满足手术需求。

再如腰椎椎管减压术,需要准确判断椎板、下关节突、上关节突的相对位置关系,判断各个部分去除的范围,既保证减压充分,又尽量保留关节突、程度维持腰椎术后稳定性;就连常见的腰椎间盘突出切除术,都需要准确判断椎间盘与神经根之间的关系,避免遗漏脱出的髓核。

外科医生的空间感来源于手术经验的不断积累、阅读并重建术前影像学资料能力的不断提升、以及一些空间位置感的天赋。如果术者或助手位置感不强,手术经验少,不能准确在大脑中重建出患者的影像学资料,那就会造成手术失误,或者手术时间延长。

而机器人, 特别是骨科机器人,设计上就标配有空间位置判断能力,能够根据患者术前或术中的CT扫描,获得患者重要组织结构的全部空间信息。 包括重要解剖标志点、标志点与标志点之间、标志点与手术靶点之间的空间位置关系,并将这些空间位置关系在机器人的电脑中进行合成、分析、定位。

可是就目前而言,机器人虽然存储有患者重要组织的全部空间信息,但无法全部输出给术者或助手,比如脊柱手术机器人,其输出的仅仅是椎弓根的信息(椎弓根钉的入点、轨迹、角度等),但其实机器人还存储有椎板的厚度、倾斜度,关节突的增生、内聚程度,椎间盘的高度,神经根的位置、走行,突出的间盘与神经根间的关系等等,这些信息对于术中减压过程很重要,对于提高手术疗效和安全性也很重要,却没有很好的将其进行输出。

如果能将这些重要组织结构的空间位置信息进行恰当的输出,通过可行的方法手段进行显示,可以弥补术者及助手空间想象力不足的缺陷,可起到事半功倍的效果。 将来更加智能化的机器人可能能自动跟踪手术进程,为术者提供当前作步骤所需的三维空间信息。

(五)风险预警和纠错能力: 手术过程是一个术者与助手,术者与护士,术者与麻醉师交互的过程,在人与人不断的交流中可以互相提醒,查缺补漏,避免错误、失误的出现。特别是术者与助手的沟通,更显得尤为重要,好的助手可以帮助术者避免很多医疗事故的发生。

我们脊柱外科开放手术,往往是术者站在患者一侧,助手站在患者另一侧,由于观察角度的问题,骨质结构会造成视野造成干扰,术者会产生视觉盲区。比如腰椎减压手术去除上关节突这一作,术者站在患者左侧去除左侧的上关节突,但此时残留的下关节突可能会对视野产生干扰,就像打一口井,要深入到井下打水,井壁会阻挡视线。此时助手就显得尤为重要,他站在对侧,视线不受干扰,当术者进行椎管减压,特别是神经根管减压时,助手可以帮助术者分离神经根与周围组织的粘连,协助观察手术器械(椎板咬骨钳、磨钻等)是否会对硬膜及神经根造成损伤。

助手因年资、手术经验、手术专注度等的异,会造成风险预警和纠错能力的不同,从而直接或间接影响到手术的安全性。 此时如果引用机器人,能够通过各种机器人相关视觉系统,观察到手术全局,并在不同角度反馈给术者,术者便可以更好的掌控手术全过程。

还拿腰椎减压手术举例子,在术者同侧引入观察机器人,可以判断术者是否按照既定轨迹进行减压作,减压范围、深度、手术器械与神经根关系都可以得到精准化、个体化控制;而在术者对侧的机器人,可以通过显示屏显示助手视野,术者在一些风险性较高的作时可以利用对侧图像进行参考,避免副损伤的发生。

再比如椎弓根钉置入过程,术者会预先设计好螺钉置入的入点、轨迹、角度、深度等信息,并将这些信息传递给机器人,机器人可以监视整个置钉过程,当螺钉置入偏离这些预定值时即出现报警,提醒术者进行进一步判断,置钉过程是否准确。

这就像我们开车时的后视镜上的并线辅助、道路偏航提醒、影像等,有经验的司机可能用不到,但在一些特殊情况下,这些风险预警和纠错能力系统可以避免很多事故的发生。 将来加入人工智能的机器人甚至可以做到人机交互,机器人对手术过程中的错误、危险进行预警,并提出相应的解决方案,使机器人更像一个拥有丰富经验的手术助手。

(六)更便捷的作方式: 机器人需要更加便捷、符合术者习惯的作系统。智能手机之所以能取代传统按键手机,除了智能手机采用了更强大的芯片处理器,更大量的触屏作,更人性化的作系统,更快的图像处理能力,更快速的网络连接外,很大程度上在于智能手机包含有更多专门为其设计的应用程序,这些应用程序方便了我们的生活,也改变了传统的手机仅仅是通讯工具这一属性。

我们前一秒钟还在看微信、刷微博,下一秒钟饿了需要各种外卖小程序进行点餐作,或者在下一秒钟因出门办事需要打开导航小程序,又或者在下一秒钟需要听音乐放松一下而打开音乐播放器小程序。这些都拓展了手机的应用场景,使其不仅仅是打电话发短信这么简单。

机器人系统也是一样,可以整合的因素太多太多了,不应该仅仅把它当成是机械臂,或者是导航的工具。它可以根据手术进程呈现不同的应用场景,比如现在术者需要进行椎弓根置钉,那机器人可以作为导航机械臂,下一步术者需要了解脊柱畸形的程度,机器人可以呈现患者术前的三维脊柱模型,再下一步术者可能需要进行截骨矫形,机器人可以呈现出截骨方案,并预估截骨后的矫形程度。

这些可以由不同的机器人完成,当然是一个机器人包含不同的模块,需要哪种模块就调取哪种模块,完成不同的功能。 总之一个机器人拥有越多的功能,且拥有在不同功能间自由切换的能力,其就可能拥有更广阔的应用市场。

以上就是我从一名临床医生需求的角度,对医疗手术机器人及其发展的一些不成熟的想法和体会,这其中有些可能是向往的乌托邦,有些可能需要凝练出具体的科学问题加以解决,有些可能是需要更专业的工科设计得以实现。

同样我们医疗手术机器人也应该如此,机器人应该要使我们的手术作变得更加简单、精准、高效,机器人的设计应该更加的小巧、便捷,机器人应该整合更多的功能和感知系统,机器人应该有更加强大的逻辑运算和人工智能,这样才能使机器人拥有更加强大的生命力和更广阔的应用场景。