應用Haption力反饋設備的增強型手術訓練模擬器通過臨床實

來自開姆尼茨理工大學生產系統和工藝教授職位的科學家與外科醫生一起，成功測試了他們的髖關節手術虛擬現實模擬系統，該系統可在外科手術培訓中使用髖關節假體安全地重復練習。

Zeisigwaldkliniken Bethanien Chemnitz的高級技能顧問、醫學博士迪爾克·扎瓊茨對新開發的髖關節置換手術培訓系統進行了評估。圖片為他正在虛擬世界中鋸股骨的關節頭，感受骨頭的真實阻力。

在髖關節手術中，醫生經常需要施加很大的力。與此同時，手術臺上的精確度至關重要。馬里奧·洛倫茨博士和研究助手塞巴斯蒂安·克諾普進一步開發了一種虛擬手術模擬器，可提供外科醫生真實地訓練髖關節植入手術所需的力和精度。研究人員旨在為外科醫生提供盡可能接近真實手術中體驗的感官知覺，如鋸骨和刮骨治療中骨頭的阻力。虛擬現實和專用觸覺設備的結合使這成為可能。“該技術的實現有可能徹底改變關節置換手術培訓和繼續教育整個領域的未來，”洛倫茲說到。

外科醫生現在可以在虛擬手術中感受到真實的作用力和阻力

“我們不僅可以模擬髖關節窩的銑削，還可以模擬髖關節植入手術的所有五個主要步驟，”克諾普補充道。這些步驟包括鋸掉股骨頭，銑削并插入髖關節窩植入物，銼股骨內側，最后植入股骨柄。觸覺反饋由HAPTION專門為此應用開發的觸覺裝置提供。對于鋸切和銑削，開姆尼茨的科學家們制造了一種手柄，可逼真地模擬手術過程中的振動。此外，研究人員開發了他們自己的沖擊裝置，并申請了專利，因為外科醫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：“我們進行了生物力學測量，發現在外科訓練期間，沖擊裝置必須能夠承受22千牛頓（kN）的沖力。”實驗裝置和測量技術都必須完全重新開發。這項工作是與萊比錫大學肌肉骨骼系統研究中心(ZESBO)和格拉茨醫科大學宏觀和臨床解剖學部門的研究人員合作進行的。不來梅大學開發了新的觸覺反饋方法，用于各種外科手術步驟中的雙手任務，并使其適用于撞擊裝置的操作。

專家遠程連接

完成的訓練系統現在既可以作為完整的手術培訓使用，也可以作為三個不同難度級別的單獨模塊使用。此外，還有遠程醫生協作的多人模式，一個人操作，另一個人指導，觀眾可以參加同一個虛擬手術室。在虛擬現實模擬中，文本和圖像將引導每個手術步驟。此外，FAKT Software GmbH還創造了錄制手術訓練、稍后回放以及通過音頻解說再次練習手術步驟等功能。在私人講師med博士的指導下Zeisigwaldkliniken Bethanien Chemnitz的高級顧問迪爾克·扎瓊茨對虛擬患者的3D模型進行了可視化優化。

全面的用戶研究確保了醫療虛擬現實應用的可接受度

此外整形外科醫生也參與了整個開發過程。他們制定了詳細的要求，并在一項全面的用戶研究中評估了最終的培訓模擬器，以確保醫療虛擬現實應用的可接受度。17名參與者——從醫學院學生到主任醫師——參加了評估?！拔覀兒芨吲d在開姆尼茨的Zeisigwaldkliniken對我們的應用程序進行了順利的評估，測試人員認為我們的系統有用、有意義且切合實際，其仍有改進的潛力?！甭鍌惼澱f到。