如何看待基于Unity开发的数字孪生手术系统获瑞士医疗界大奖 ...

rustum · 发表于 2022-2-14 15:43

为什么能获得医疗大奖？最简单的一句话，解决了医疗痛点。
其实在过去，外科医生的首次手术实践是在活体病人身上进行。新手外科医生先看导师做一次，自己操作一次，导师再教一次，如此循环好几遍。普通的患者打了麻药也迷迷糊糊，不知道什么时候成了手术台上的“小白鼠”。
VirtaMed的虚拟手术培训系统叫LaparoS，使用数字孪生技术来复刻复杂的外科手术场景，目标就是转移患者在医疗培训中所承受的风险。其核心是一款混合现实模拟器，能让新手外科医生在逼真、无风险的环境下对“数字人”进行腹腔镜外科手术（在腹壁切口中插入一个小型摄像机）和妇科手术的训练。自此，外科医生手术学习的方式彻底改变，最大程度避免真人“小白鼠”手术所产生的风险。
不过稍微了解过VR/AR在医疗领域应用的童鞋，应该也知道，这个概念并不新鲜。早在好几年前，国内外公司不少公司，就针对医疗培训场景开发过各式各样的虚拟医疗操作台。所以问题来了，为什么偏偏LaparoS获得了瑞士医疗大奖？

小编看来，主要有以下几个原因：

逼真！逼真！逼真！（重要的事情说三遍）

其实数字孪生的应用场景很多：工厂、机场、港口、矿山等等。虽然以上都是对真实情况的模拟，但是需要的精度不一样很高。真正对精度要求高的，反而是医疗。因为真实器官状态影响医生的诊断，细节反馈影响医生在手术过程中的判断。
LaparoS系统的真实性主要依靠两方面技术：一是用先进的图形渲染技术重现真实的手术流程和细节；二是带有触觉反馈的模拟系统。

真实的医疗场景模拟：使用Unity数字孪生技术

为了保证真实性，LaparoS模拟器开发初期就以器官的物理仿真为主要重点。VirtaMed为此整理了大量的参考信息，包括手术录像、专业手术知识、手术观察资料及从业医生的建议。器官会对工具的触碰作出反应，物理引擎则负责计算反作用力，将其转移到模拟的穿刺套针工具上来产生触觉反馈。
在Unity引擎中，VirtaMed利用先进的图形技术中重现最真实的手术流程和细节，并将逼真的模型和触觉反馈相结合，形成LaparoS特有的杰出培训体验。公司建立的物理引擎可作为模块直接整合至Unity中，用于准确地表现人体器官的物理性质及手术时的反应。
从近期的科学研究数据来看，相比传统训练，模拟训练的效果有显著的改善。高质量的模拟可以在一定程度上打破不真实感，让受训者沉浸到培训场景中。比如，虚拟病人可在培训期间突发“出血”现象，让受训者切实感受到问题的紧迫感，立即投入到“止血”的过程中。
2. 收录顶级专家技术指导内容
传统上，外科专家们都采用学徒制来教授技能，此方法的效果很大程度上依赖于老师的水平。VirtaMed则在模拟手术系统中收录了享誉全球的外科手术专家的技术，并移植到模拟程序中，让每一位受训者都可以跟顶尖专家们进行学习。
3. 数据记录和手术评估
LaparoS模拟器还包含数据记录仪，以毫米级精度记录受训者的操作过程，不仅能对手术表现提供有价值的反馈，还能预测手术操作的潜在危险。 VirtaMed的模拟平台还使用了机器学习和外科专家输入的数据来量化最佳手术实践，用数字化标准来衡量受训者的表现，并为受训者提供标准化的反馈。

在看到LaparoS模拟器取得成功后，VirtaMed计划在未来12个月内将所有产品都移植到Unity，并用Unity开发未来的产品。（虽然咱是Unity官号，但这么说并非夸张，而是的确有这个事情！！）而VirtaMed公司的高级软件工程师Basil Fierz解释了他们为什么选择Unity。

Unity的可扩展性：Unity与生俱来的可扩展性让引擎可以整合现成的物理模拟工具，团队不必从头熟悉一个新的物理引擎
Unity HDRP高清渲染管线：高清渲染管线（HDRP）能实现高精度的需求
Unity提供官方技术支持：Unity有专门的官方技术支持团队，针对VirtaMed团队具体的开发场景提供支持和帮助

“Unity开发者关系经理是我们与Unity联系的桥梁，让我们能轻松与Unity的任何员工沟通，无论是工程师还是市场人员。我们双方定期讨论的内容远不止日常的开发问题，还包括参考内容推荐、工作流改进等，他们为我们提供了极大的帮助。”
——Basil Fierz，PhD，高级软件工程师，VirtaMed

“我们所认为的高质量培训要能为外科医生提供对的工具、让实操在安全的环境中进行、不能给病人带来任何风险。培训流程在数字化的同时也变得更为可控，再加上自我指导、游戏化训练、可自我调节的学习节奏，外科培训将改头换面。”
——Stefan Tuchschmid，VirtaMed联合CEO和创始人

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