虚拟现实技术在生物医学领域的应用

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1、虚拟现实技术在生物医学领域的应用陆想想1（SX1203225）（1.南京航空航天大学自动化院生物医学工程系，南京市，210016）摘要：虚拟现实是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统，综合集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术。本文简要介绍虚拟人体、虚拟手术、虚拟实验室以及虚拟现实技术在神经心理学与核医学方面的应用。随着计算机技术的进一步发展，可以预期，在未来几年虚拟现实技术将会成为数字医学最主要的应用工具之一。关键词：虚拟现实；生物医学；数字人；虚拟手术；Applicati

2、onofVirtualRealityTechniqueinBiomedicalFieldLuXiangxiang1(1.Departmentofbiomedicalengineering，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Virtualrealityisahigh-techsimulationsystem,comprehensiveintegrationofcomputergraphicstechnology,co

3、mputersimulationtechnology,artificialintelligence,sensortechnology,displaytechnology,andnetworkparallelprocessingtechnologies.Thispaperistobrieflyintroducesimulatedhumanbody,operation,laboratoryandvirtualrealitytechnologyappliedinneuropsychologyandnuclearmedicine.In

4、thefuture,withthefurtherdevelopmentofcomputertechnology,virtualrealitytechnologywillbecomethemostimportantapplicationofdigitalmedicaltools.Keywords：VirtualReality,biomedical,digitalhuman,virtualsurgery;引言虚拟现实也称灵境技术或人工环境，它是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统，综合集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工

5、智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术[1]。虚拟现实旨在利用计算机生成关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟的人为虚拟的环境，让使用者有如身历其境一般，并能与之“交互”。它最早源于美国军方的作战模拟系统，20世纪90年代初逐渐为各界所关注并在各领域得到进一步的发展[2]。近年来，随着虚拟现实技术研究的发展与深入，其应用也在逐渐扩大，在城市规划、能源勘测、工业仿真、古迹复原、建筑虚拟、交通桥梁、港口物流、旅游仿真、虚拟课堂、园林应用、军事仿真等方面都有广泛的应用。在生物医学领域，虚拟人、虚拟手术等方面的研究也十分活跃[3-5]

6、。本文对虚拟现实技术在生物医学领域的应用做一概括性介绍。一、虚拟现实简介虚拟现实(VirtualReality，简称VR)是近年来出现的高新技术。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。虚拟现实系统分为桌面级的虚拟现实系统、沉浸式的虚拟现实系统、增强现实性

7、的虚拟现实系统及分布式虚拟现实系统。根据目前虚拟现实系统的发展状况，虚拟现实系统主要由4部分组成[6]，见图1。图1虚拟现实系统的组成二、虚拟现实技术在生物医学领域的应用2.1数字人数字人是生命科学与信息科学的结合的一个新的研究领域，即通过信息技术、计算机技术，将人体结构数字化，经过三维重建和虚拟现实技术的处理，得到可以看的见的、能够调控的虚拟仿真人体模型。美国科学家联盟于2001年将人类基因组计划、可视人计划、虚拟人计划、人类脑计划概括综合为“数字人计划”，FAS发起的数字人体联盟提出在约10年内，以10亿美元以上的投入，实

8、现人体从DNA、蛋白质、细胞、组织、器官、系统以及整体生命过程的精确模拟。中国也于2001-11在北京召开的第174次“香山科学会议”，以“中国数字化虚拟人体的科技问题”为主题，并提出中国数字化虚拟人体研究的规划和建议。会后,解放军第一军医大学(现南方医科大学)和第三军医大学