虚拟现实创奇迹

3虚拟现实创奇迹

虚拟现实（virtual reality，VR）系统是一种能使人进入由计算机生成的高度逼真的模拟世界，并通过人的视觉、听觉和触觉三维地与模拟世界相互沟通的技术，并使人感到有一种身临其境的体验。它能为参与者提供一些视、听、触觉的专用装置，参与者通过这些装置能对虚拟环境中三维物体或对象进行相互操作与考察，与对象进行交谈等。例如，有这样一个虚拟现实的情景：由计算机生成一个野生动物园，参与者可以驾驶一辆旅游车去参观动物园，沿途所见的森林、草地、河流、野生动物都是高度逼真的三维体，能像真实世界那样，听到自己所开的汽车的声音、河流的流水声以及各种飞禽走兽叫声。当你下车时，会产生下车的感觉；当你走向一群小鹿时，小鹿的各种反应形态如同真实一般；当你触摸小鹿时，能获得真实触摸小鹿那样的感觉。

虚拟现实可以使化学系的学生在实验室做实验时，不用担心因化学品引起中毒或爆炸；物理系的学生可以在虚拟现实的环境下，观看原子弹、氢弹爆炸的场景；音乐系的学生可以坐在高雅的音乐厅，欣赏聆听贝多芬的交响乐曲；医学生上解剖课和外科时，可以清楚地看到人体各部位结构：如神经、血管、肌肉、骨骼等，并且还可以进行外科实习。

虚拟现实技术是由人工智能、计算机图形学、传感器技术、信息影像工程学、人机接口技术以及高度并行的实时计算机技术等一系列高新技术集成起来而生成的一个虚幻而又非常逼真的人机交互式的“真实世界”。

1993年4月在伦敦召开的“国际虚拟现实会议”上，美国著名的外科医生理查德·萨塔瓦博士预测：到20世纪末，医生们将利用计算机虚拟现实仿真系统和新的外科技术进行学习和科学研究。虚拟现实在医学上的应用主要体现在医院管理、医学科学研究、临床诊断治疗、康复医学、医学教育等等。

虚拟医院：采用因特网的通信标准和超文本技术的万维网（worldwideweb，WWW）技术来管理医院，把整个医院各个科室的内部医疗环境以及与外部环境的联系，以多媒体知识库系统的方式尽可能逼真地在网络上反映科学化管理的先进性、实效性。虚拟医院的出现为医生、患者、医务工作者、从事卫生保健事业的人员带来了极大的方便。以真实的医院科室环境为基础的多媒体知识库不仅可以为患者提供良好的医疗、保健、咨询服务，它还为医务人员及边远地区的医生提供生动的医学继续教育的学习条件。

医学科学研究：医学界对于心脏疾病的诱发因素已获知不少，但对于心脏发育过程的机械原理却所知不多。美国纽约州的曼彻斯特大学技术学院机械工程师、计算机专家和心脏病学专家共同合作，利用虚拟现实技术来建立一个人体心脏发育过程的三维立体计算机模型，以实时显示细胞生物机制和机械动力对单个细胞的影响。这样可以帮助探索纠正心脏缺陷的方法。这种虚拟现实三维模型还能应用到大脑、肺、肾等发育过程研究中。

虚拟解剖学：虚拟人体（voxelman）解剖图谱是医学计算机应用领域的基础研究。解剖学的空间探索是这一模型最明显的应用。就三维脑图谱而言，医学生可以先做横切进行研究，从头部图谱的表面图像开始探索脑模型；而解剖学专家需做深入研究就进行一层层地剥离。到目前为止，最精致的模型是胎儿、肌肉骨骼系统和腹部生成图谱。

临床诊断治疗：利用计算机VR系统生成的人体模型，医生们将可以到人体内部去“漫游”，去检查身体各部分的病灶，从而制订准确的治疗方案。例如在VR系统帮助下制订治疗癌症的方案，确保放射治疗的辐射只聚焦到肿瘤上，而不致伤害到人体的健康组织。治疗后医生再次漫步肿瘤世界，检查接受放射治疗部位的变化。

虚拟外科学：利用虚拟人体可以模拟外科手术和立体定位干预或开洞。例如模拟颅骨切开术并访问感兴趣的区域；也可以模拟立体定位手术。据报道，新加坡国立中央医院自1992年底开始运用这一新技术，通过计算机为149名患者做手术，其中6名患者接受了虚拟现实技术治疗。有一名患者接受虚拟现实手术，切除左脑肿瘤。整个手术从准备到完毕仅用了5小时，手术非常成功。虚拟现实技术还可以应用于腹腔镜检查疾病等，并取得了研究成果。

康复医学：虚拟现实技术还将应用于帮助残疾人进入虚拟世界，以克服他们在现实世界所受到的限制。医学系统公司生产一种能评估四肢运动的VR产品，这对于康复和治疗是有益的。还有一种VR产品，将使大脑麻痹一类疾病而导致行动不便的人，使用数据手套在计算机上进行操作物件。康复训练的VR系统帮助残疾人改变生活方式的有：轮椅系统、会说话的手套、聋哑人电话、虚拟训练机等。

医学教育：由美国政府资助的，使用虚拟现实技术研究解剖学和进修外科实习的VR项目，是美国国立医学图书馆（NLM）主持的可视人类（visible human）计划。该项目将最终生成一男一女两具“虚拟尸体”并存储在NLM的数据库中。以便教学时进行磁共振图像扫描和CAT图像扫描分析。日本政府已建立基于虚拟现实技术的“癌症综合支持系统”，该系统能将计算机人体断层扫描（CT）等装置扫描记录下来的癌症患部的图像输入计算机处理，构成鲜明精确的彩色立体图像，保存起来供医学生学习、医生继续教育、研究人员检索查询，同时也供患者了解病情，配合医生诊断治疗。

通过万维网系统，可以实现虚拟医学图书馆，把全世界的医学、生物学、药学信息资源有机地组织起来，网上检索资料，遨游知识的大海洋。

虚拟现实技术可用来制造一些旅游城市及旅游景点等虚拟环境，参观虚拟的博物馆，看大海波涛的起伏、听海浪拍岸的声音。虚拟训练系统，如飞行员模拟训练后可直接飞上蓝天，宇航员训练模拟器，可带你去星球、月球，乃至整个宇宙遨游。