醫(yī)療+VR能夠精確操作手術(shù) 真正造福于全世界的患者

醫(yī)學(xué)一直都是最嚴(yán)肅的行業(yè)之一，外科手術(shù)并不像游戲。如果手術(shù)做對(duì)了，患者的人生可能變得更美好。如果手術(shù)做錯(cuò)了，那么后果可想而知。而現(xiàn)在市面上水平魚龍混雜的VR+醫(yī)療培訓(xùn)，總讓人不免對(duì)實(shí)際的應(yīng)用落地評(píng)價(jià)抱有疑慮。

而在海外，有一家享譽(yù)盛名的醫(yī)療+VR團(tuán)隊(duì)，伴隨著技術(shù)的成熟在行業(yè)中逐漸站穩(wěn)了腳跟。這個(gè)由兩名前游戲開發(fā)者和一個(gè)整形外科醫(yī)生攜手合作的團(tuán)隊(duì)，是如何去思考醫(yī)療+VR的應(yīng)用設(shè)計(jì)，以及具體的培訓(xùn)形式？

反思傳統(tǒng)外科培訓(xùn)

Precision OS兩年前在溫哥華的一個(gè)地下室里成立，如今它已經(jīng)成為一家欣欣向榮的企業(yè)，專門以虛擬現(xiàn)實(shí)的方式提供整形外科培訓(xùn)。它的三個(gè)創(chuàng)始人中的兩個(gè)——首席技術(shù)官Colin O’Connor和首席創(chuàng)新官Roberto Oliveira——都曾在電子游戲行業(yè)工作了幾十年。他們?cè)赗adical Entertainment、Black Box Games和業(yè)界巨頭Electronic Arts供職多年，后來與人聯(lián)合創(chuàng)建了United Front Games，憑借《ModNation Racers》和《熱血無賴》等作品取得過輝煌的商業(yè)成功。

在2016年，當(dāng)這對(duì)搭檔正打算涉足一些新領(lǐng)域時(shí)，他們與整形外科醫(yī)生Danny Goel進(jìn)行了一次被Oliveira形容為“非常隨意的會(huì)談”，后者如今已成為Precision OS的首席執(zhí)行官。他們?cè)诋?dāng)?shù)匾患揖起^里進(jìn)行了非正式的聚會(huì)，會(huì)上O’Connor演示了剛剛發(fā)售的HTC Vive，隨后這幫人就著手開始構(gòu)建整形外科手術(shù)的VR培訓(xùn)平臺(tái)。外科醫(yī)生、住院醫(yī)師和設(shè)備公司提供的初步反饋很積極，于是三人全力以赴，并創(chuàng)辦了這家企業(yè)。

傳統(tǒng)上，外科醫(yī)生都是使用塑料模型或者是尸體來進(jìn)行訓(xùn)練的。Goel便是在這樣的培訓(xùn)逐漸形成自己經(jīng)驗(yàn)的老本行，他指出的，這兩種方法對(duì)真實(shí)條件的“模擬”都不足夠準(zhǔn)確。以尸體為例，標(biāo)本的狀況可能給體驗(yàn)造成負(fù)面影響；雖然醫(yī)學(xué)的本質(zhì)就是要處理千變?nèi)f化的病情，但模擬的實(shí)際內(nèi)核應(yīng)該是一致的。與此相似，塑料模型也缺乏真實(shí)手術(shù)的背景特點(diǎn)。醫(yī)學(xué)參考書也有一樣的問題，它不能提供手術(shù)所需的經(jīng)驗(yàn)。

“解剖學(xué)有趣的地方在于，如果你拿起一本醫(yī)學(xué)書來看，會(huì)發(fā)現(xiàn)所有東西都畫得清清楚楚而且分門別類，你可以看到白色的骨頭和輪廓非常清晰的肌肉，”O(jiān)liveira說?！翱墒钱?dāng)你走進(jìn)手術(shù)室，當(dāng)你觀察手術(shù)通道或切口時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)和你預(yù)料中的完全是兩回事。”

對(duì)Precision OS的VR培訓(xùn)而言，目標(biāo)就是盡可能貼切地模擬真實(shí)環(huán)境，讓學(xué)生能夠體驗(yàn)到外科手術(shù)的外觀和感覺。他們鼓勵(lì)學(xué)員在模擬中犯錯(cuò)——反正這并不會(huì)讓患者遇到危險(xiǎn)。為了熟悉手術(shù)程序，從而盡可能貼切地再現(xiàn)它們，Oliveira和O’Connor都曾進(jìn)入現(xiàn)實(shí)中的手術(shù)室，站在Goel身后看他操作。他們還研究了醫(yī)學(xué)書籍和尸體。

然后他們要做的就是在實(shí)時(shí)VR環(huán)境中重現(xiàn)他們目睹的景象。Oliveira和O’Connor有過使用多種游戲引擎的經(jīng)驗(yàn)，在United Front還曾自己編寫過引擎，而他們借助虛幻引擎來實(shí)現(xiàn)他們想要的效果。

思考VR重現(xiàn)與實(shí)際手術(shù)臺(tái)上操作的差異

為了創(chuàng)建虛擬患者，這個(gè)團(tuán)隊(duì)起初購買了一個(gè)解剖學(xué)模型集，但他們很快就發(fā)現(xiàn)了它的局限性，于是開始自己建模。最近，為了提高真實(shí)度，他們掃描了一名患者。在對(duì)候選人進(jìn)行挑選時(shí)，他們堅(jiān)持的標(biāo)準(zhǔn)是，這個(gè)患者不能和現(xiàn)有模型一樣，而是應(yīng)該具有需要手術(shù)的典型年齡和體形——也就是說，應(yīng)該是一個(gè)年紀(jì)較大，具有常見身體特征的人。

在涉及到外科手術(shù)時(shí)，模擬的準(zhǔn)確度尤其重要，因?yàn)樯杂胁环蠈?shí)際之處，都可能造成非常嚴(yán)重的后果。Oliveira和O’Connor運(yùn)用了他們?cè)谟螒蜷_發(fā)中學(xué)到的全部技巧來確保自己盡可能忠實(shí)地再現(xiàn)每一步手術(shù)過程。

“我們對(duì)自己所構(gòu)建的內(nèi)容也有道德考慮，”Goel說?！霸趧?chuàng)建對(duì)真實(shí)病人可能造成影響的內(nèi)容時(shí)，VR對(duì)現(xiàn)實(shí)的歪曲和過度樂觀都是致命的。我們對(duì)這兩個(gè)問題非常敏感，認(rèn)真研究了虛擬現(xiàn)實(shí)的所有方面。另一個(gè)同樣值得考慮的重要因素是關(guān)于移情作用的問題。必須讓學(xué)員時(shí)刻牢記，他們的做法會(huì)影響到患者的人生?！?/p>

Goel還希望確保這些模塊能夠以影像形式教授解剖學(xué)，他認(rèn)為這門學(xué)問對(duì)于他在手術(shù)臺(tái)上的工作很重要。

“在外科手術(shù)中，雖然不能看到每一塊肌肉，但是經(jīng)驗(yàn)豐富的外科醫(yī)生對(duì)解剖景觀是了如指掌的，”他說，“在手術(shù)中，我看到的是手術(shù)的解剖結(jié)構(gòu)，而我想到的是解剖學(xué)課本上的插圖。雖然從來都不能完整地看到某些神經(jīng)、血管和肌肉，但是在腦子里我會(huì)想象這些結(jié)構(gòu)在什么地方，從而避免把牽開器放錯(cuò)地方或造成意外傷害?！?/p>

“解剖學(xué)是一種三維的概念，但我們卻是通過二維的圖片來學(xué)習(xí)的。如果我不能經(jīng)常自由自在地解剖尸體，那我要怎么學(xué)習(xí)并鞏固我的解剖學(xué)知識(shí)呢？我們Precision OS認(rèn)為這一點(diǎn)很重要，所以我們特別重視以3D形式盡可能逼真地再現(xiàn)解剖學(xué)影像。對(duì)解剖學(xué)的深刻理解和認(rèn)識(shí)是所有專業(yè)的外科手術(shù)的基礎(chǔ)?！?/p>

醫(yī)療+VR不能只是追求視覺效果

除了視覺方面，這個(gè)應(yīng)用還具有聽覺反饋功能，因此用戶可以聽到麻醉機(jī)的聲音，或者使用骨鉆或錘子時(shí)的聲音。應(yīng)用中還使用了觸覺反饋，不過僅限于對(duì)培訓(xùn)有關(guān)鍵意義的地方。Goel解釋說，在培訓(xùn)中作出決定和犯錯(cuò)的功能構(gòu)成了他們的雙環(huán)模擬體驗(yàn)，而這種體驗(yàn)是Anders Ericsson所說的“刻意練習(xí)”的必要環(huán)節(jié)。

“醫(yī)生在手術(shù)前和手術(shù)中做出的決定都會(huì)對(duì)患者的結(jié)果產(chǎn)生影響，”他說?！拔覀儗⑦@種決策過程嵌入到了我們的模擬模塊中?！?/p>

說到觸覺反饋，支持它們所需的硬件的成本和便攜性也會(huì)反過來影響它們的使用范圍。公司的許多客戶都會(huì)帶著教學(xué)設(shè)備旅行，要求這些設(shè)備能夠快速設(shè)置和拆解。而且團(tuán)隊(duì)也很重視減少世界各地醫(yī)療條件的差異所帶來的影響。

“增加比較復(fù)雜的硬件會(huì)限制能夠使用它的人數(shù)，”Goel說。“世界上某些地方醫(yī)療條件的差異所帶來的影響對(duì)我們Precision OS來說是一個(gè)重要的考慮因素。因此我們始終關(guān)注的重點(diǎn)是，在創(chuàng)建最有影響的教學(xué)軟件的同時(shí)，確保它使用最便于攜帶的硬件，從而實(shí)現(xiàn)全球發(fā)行。”

提高便攜性也是為了讓受訓(xùn)醫(yī)生能夠方便地接受培訓(xùn)，無論是在自己家里、辦公室還是學(xué)校。目前的硬件實(shí)現(xiàn)方式是用一臺(tái)筆記本電腦連接一個(gè)頭顯，這給搬運(yùn)增加了一點(diǎn)麻煩，不過團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在明年改用Oculus Quest之類的移動(dòng)VR設(shè)備。

醫(yī)療+VR實(shí)際落地是否遇到了阻力呢？

當(dāng)說起應(yīng)用實(shí)際落地的經(jīng)驗(yàn)，Oliveira表示。“這個(gè)說來很有意思，我們有時(shí)會(huì)在一些意想不到的地方遇到少許阻力，比如在比較年輕的學(xué)生或醫(yī)生中間，而我們本以為在年紀(jì)較大的群體中會(huì)有阻力，結(jié)果有時(shí)候卻能得到難以置信的良好反應(yīng)。事實(shí)上我們從來不需要花力氣推廣這種技術(shù)。大家似乎都明白，這就是外科培訓(xùn)的未來。大多數(shù)組織只是想要找到引進(jìn)它的最佳方式?！?/p>

總的來說，隨著這種技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性、易用性和便攜性變得越來越高，它正在被廣泛接受。由于這種系統(tǒng)還可以用來收集表現(xiàn)數(shù)據(jù)并在后端為學(xué)生提供評(píng)判指標(biāo)，顯然它也能令那些負(fù)責(zé)培訓(xùn)和教育新一代外科醫(yī)生的人受益。

如今，Precision OS已在作為公司原始合作伙伴的十家北美大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)中被數(shù)百名住院醫(yī)生使用，在2019年5月，Precision OS通過加拿大皇家內(nèi)外科醫(yī)師學(xué)會(huì)的一家供應(yīng)商獲得認(rèn)證，從此他們的培訓(xùn)能夠在外科醫(yī)生的繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育（CME）中用于成績?cè)u(píng)估。這個(gè)來自聲名顯赫的機(jī)構(gòu)的認(rèn)證是對(duì)這家公司通過VR實(shí)現(xiàn)最高質(zhì)量培訓(xùn)的努力的認(rèn)可。

這種醫(yī)學(xué)與技術(shù)的結(jié)合正在顛覆內(nèi)外科醫(yī)生的傳統(tǒng)教學(xué)方法。

“作為一個(gè)執(zhí)業(yè)外科醫(yī)生，我深知我們?cè)谏鲜黾?xì)節(jié)上花費(fèi)的時(shí)間和精力可能有很重要的意義，”Goel說?！皩W(xué)員的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式對(duì)我們來說至關(guān)重要。我們的合作伙伴和用戶對(duì)我們的信任都反映在我們的內(nèi)容中，原因只有一個(gè)——為了讓他們能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)中有目的地進(jìn)行練習(xí)，從而使他們?cè)谑中g(shù)中能夠精確操作，真正造福于全世界的患者?！?/p>