基于力反饋與沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的脊柱外科手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)研究的開題報(bào)告

基于力反饋與沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的脊柱外科手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)研究的開題報(bào)告開題報(bào)告題目：基于力反饋與沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的脊柱外科手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)研究一、研究背景與意義脊柱外科手術(shù)是一種高風(fēng)險(xiǎn)、高難度的醫(yī)療手術(shù)。手術(shù)醫(yī)師需要充分了解人體脊柱結(jié)構(gòu)、病理變化以及手術(shù)技巧，才能進(jìn)行有效的手術(shù)治療。然而，由于手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大、手術(shù)難度高，脊柱外科手術(shù)醫(yī)師的培養(yǎng)與訓(xùn)練也變得越來(lái)越重要。目前，脊柱外科手術(shù)醫(yī)師的訓(xùn)練主要是在實(shí)際手術(shù)中進(jìn)行。由于手術(shù)本身的風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間限制，手術(shù)醫(yī)師的訓(xùn)練時(shí)間和機(jī)會(huì)相對(duì)有限，而且手術(shù)過(guò)程中對(duì)手術(shù)醫(yī)師的要求極高，這也增加了手術(shù)醫(yī)師的訓(xùn)練困難。因此，開發(fā)符合人體工程學(xué)原理、能夠提供相似手術(shù)體驗(yàn)、且可反復(fù)練習(xí)的脊柱外科手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)是必要的。該系統(tǒng)可以為手術(shù)醫(yī)師提供更充足的訓(xùn)練機(jī)會(huì)，減少手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和手術(shù)時(shí)間的限制，提高手術(shù)醫(yī)師技術(shù)的水平和臨床表現(xiàn)。現(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為實(shí)現(xiàn)高水平手術(shù)訓(xùn)練提供了新平臺(tái)。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以模擬逼真的手術(shù)體驗(yàn)，擴(kuò)大了手術(shù)團(tuán)隊(duì)的可接受訓(xùn)練時(shí)間和機(jī)會(huì)，并允許訓(xùn)練醫(yī)生成為高度熟練的外科手術(shù)醫(yī)師。本研究將利用力反饋與沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，開發(fā)脊柱外科手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)，以提供更加逼真的模擬手術(shù)體驗(yàn)，為手術(shù)醫(yī)師提供更加充足的訓(xùn)練機(jī)會(huì)，并為日后臨床實(shí)踐中的脊柱外科手術(shù)提供有力的保障。二、研究?jī)?nèi)容及方法1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供逼真和人性化的脊柱外科手術(shù)訓(xùn)練模擬體驗(yàn)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)用性和可操作性需滿足實(shí)際外科手術(shù)訓(xùn)練要求。系統(tǒng)將模擬并實(shí)現(xiàn)參與手術(shù)的醫(yī)護(hù)人員、患者和手術(shù)儀器等。2.沉浸式手術(shù)模擬環(huán)境系統(tǒng)將模擬沉浸式的手術(shù)環(huán)境，為訓(xùn)練者提供比傳統(tǒng)訓(xùn)練方式更加真實(shí)、沉浸式的訓(xùn)練體驗(yàn)。使用沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示器技術(shù)（Head-MountedDisplay，HMD），讓使用者感覺像是真實(shí)置身于手術(shù)室中。3.力反饋技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)更為真實(shí)和逼真的手術(shù)模擬體驗(yàn)，力反饋技術(shù)也被引入到系統(tǒng)中。使用力反饋設(shè)備給訓(xùn)練者提供即時(shí)的身體和手指反饋，保證培訓(xùn)者能夠準(zhǔn)確地了解手術(shù)的進(jìn)行情況。4.系統(tǒng)評(píng)估設(shè)計(jì)并實(shí)施評(píng)估系統(tǒng)將來(lái)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)評(píng)估。評(píng)估內(nèi)容包括模擬系統(tǒng)與傳統(tǒng)培訓(xùn)方法的比較，臨床應(yīng)用的效果和過(guò)程改進(jìn)的建議等。三、論文結(jié)構(gòu)與進(jìn)度安排本論文將分為以下幾個(gè)部分：第一章：研究背景、意義和研究目標(biāo)。第二章：相關(guān)技術(shù)原理和方法：涉及到的技術(shù)包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、力反饋技術(shù)等。第三章：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施詳解。第四章：實(shí)驗(yàn)與評(píng)估：模擬系統(tǒng)與傳統(tǒng)培訓(xùn)方法的比較，臨床應(yīng)用的效果和過(guò)程改進(jìn)的建議等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析。第五章：總結(jié)與展望。預(yù)計(jì)完成時(shí)間為6個(gè)月，研究進(jìn)度計(jì)劃如下：第一、二個(gè)月：閱讀文獻(xiàn)，了解在該領(lǐng)域的研究進(jìn)展，明確研究思路。第三、四個(gè)月：系統(tǒng)設(shè)計(jì)、原型展現(xiàn)、初步測(cè)試。第五、六個(gè)月：實(shí)驗(yàn)和評(píng)估、論文撰寫。四、參考文獻(xiàn)1.SaracutuM,RossiM,TalasilaS.Surgerybysimulation:Anewtrainingtoolforspinesurgery[J].Journalofbiomedicalinformatics,2014,48:99-106.2.MengW,ChengC,DasR,etal.DevelopmentofVirtualReality-basedSurgicalSimulatorforSpinalInjectionsUsingHapticFeedback[J].Spine,2015,40(10):E558-E564.3.ChangHY,HuangWH,LiaoWC,etal.Virtualrealitysimulationoflumbarpuncturewithhapticfeedback[J].Studiesinhealthtechnologyandinformatics,2017,245:459-463.5.TangD,GregoryD,CurtisJ,etal.Hapticsimulationofbonecoringanddrilling:towardsimulatingorthopedicsurgicalprocedures[J].IEEEComputerGraphicsandApplications,2005,25-31.6.WeiW,LiY,GongC,etal.Avirtualrealityspinesurgerysimulatorb