模擬器概述。圖源：Munawar等人。
約翰霍普金斯大學(JHU)的研究人員開發了一種基於虛擬現實(VR)模擬器的新系統，可用來提升醫生們複雜外科手術的實操技能。
研究人員Adnan Munawar說：“顱底手術需要外科醫生移除最少的骨頭，同時確保骨骼內神經和血管等重要結構不會受到傷害，這需要高超的技術達到亞毫米級的精度。因此需要對醫生進行嚴格的培訓，以確保患者的安全。”
目前，大多數住院醫會經過初期培訓，然後在有經驗的醫生監督下，在屍體或活人身上完成手術。這種計算機模擬的虛擬環境為住院醫建立了一個安全、真實的實訓環境，也為傳統的培訓模式提供了一種經濟、安全、可行的替代方案。
此外，該系統可以收集與手術相關的有價值的資料，例如手術工具的最佳軌跡、手術過程中施加的力、攝像機/內窺鏡的位置等，這些資料在一般情況下是很難獲得的。
“這些資料有兩個用途，”Munawar解釋說，“首先，它可以用來訓練人工智慧(AI)演算法，在複雜的手術過程中為醫生提供幫助。其次，透過對比學員和專家的結構化手術資料，可以評估他們的技能水平，進而為其制定個性化的培訓方案，提高培訓效率。”
Munawar說:“目前，我們的系統提供了一個沉浸式的虛擬環境，可以讓外科醫生與患者CT(計算機斷層掃描)掃描生成的虛擬頭骨進行互動。醫生可以透過觸覺裝置(或鍵盤)控制的虛擬鑽頭鑽穿虛擬頭骨，利用鑽頭與顱骨之間的相互作用產生力的反饋，從而提供一種觸覺的真實感。在VR耳機中顯示的立體影片則是提供了一種視覺的真實感和深度感知體驗。”
當外科醫生在虛擬環境中操作時，系統可以實時收集操作過程中的一些高質量資料，包括關於外科醫生的手部軌跡、虛擬鑽頭對虛擬頭骨施加的力以及立體畫面/影片片段的資訊。
未來，這種VR模擬器可能會被引入醫學院、醫院和醫療機構，用於對新的外科醫生進行術前培訓。此外，可能會為VR外科訓練工具與結構化資料收集的廣泛整合鋪平道路，進一步訓練人工智慧演算法。
Munawar補充說：“我們計劃在約翰霍普金斯大學耳鼻喉-頭頸外科部署我們的系統，為醫生們提供技術實踐和資料收集的服務。收集的資料將用於建立手術表現的定量評估方案，這是之前從未做過的。我們還將利用這些資料為計算機輔助手術開發新的人工智慧演算法，例如工具/組織跟蹤和3D重建演算法。”
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