作為公認的尖端醫療技術，VirtaMed腹腔鏡使用Unity的實時3D數字孿生技術和集成觸覺反饋來提供超逼真的手術訓練。

總部位于瑞士的醫學教育混合現實模擬器開發商VirtaMed提出了一項虛擬現實醫學模擬解決方案，該解決方案降低了傳統外科培訓相關的風險。他們通過利用Unity的數字孿生技術來重現復雜的手術訓練場景，VirtaMed的創新性虛擬現實腹腔手術培訓方案正在徹底改變醫生學習手術的方式。

布勞沃德健康中心FACS項目主任醫學博士伊萬·普恩特博士（Dr. Ivan Puente）說到：“從走進模擬器的那一刻起，你就可以像在手術室里一樣進行訓練。模擬器能夠精確地模擬真正的病人所反應的癥狀。模擬器甚至可以模擬出一些極其復雜的并發癥，如，可以血管出血或膽汁滲漏等，這可以幫助住院醫生為實際手術做出更好、更完備的訓練。手術前的模擬訓練提升了醫生的技能，同時也提高了患者在接受手術中的安全性?！?/p>

在這篇文章中，我們將介紹VirtaMed基于實時3D數字孿生技術構建的模擬器訓練程序，以及盤點一些模擬手術訓練的好處。

建立更好的培訓計劃

讓病人接受更專業更安全的手術治療

傳統的外科培訓是基于“看一個、做一個、教一個”的模式。然而，這種模式在一個擁有先進的醫療技術的世界中并不適用。VirtaMed認為，外科醫生第一次進行手術絕不應該是在真實的病人身上。腹腔鏡混合現實模擬器允許外科醫生在超現實和無風險的環境中進行腹腔鏡（通過腹壁切口插入小攝像頭）和婦科手術的“數字人”培訓。

將超逼真的實時三維可視化與提供觸覺反饋的創新仿真平臺相結合，vir馴服了一個打破傳統醫學訓練模式的腹腔鏡訓練模擬器。它將醫療培訓學習曲線的負擔從患者身上卸下，并將其放在模擬器上。

提升培訓效果

科學研究已經證明，與傳統方法相比，模擬器的應用極大地提高了培訓效果。高質量的模擬體驗可以讓受訓者減輕對自己的懷疑，沉浸在培訓場景中。例如，如果一個虛擬病人在訓練中突發流血癥狀，它的表現能夠讓醫生從視覺和感官上感受到足夠的真實，從而讓受訓者真正投入到尋求快速解決方案的訓練中。

腹腔鏡模擬器還可以以毫米精度記錄受訓者的行為，它不僅能對受訓者在手術過程中的表現提供有價值的反饋，還能對模擬患者的潛在行為結果提供反饋。

使用腹部和其他身體部位的數字孿生體進行模擬訓練，不僅加快了新手醫生對于手術學習進度，讓新外科醫生能夠更快地進入手術室，還通過支持實時多人團隊進入訓練場景，降低了整體訓練的成本。

普及外科手術技能

在傳統腹腔鏡手術教學中，專業外科醫生通過帶學徒的方式分享他們的技能。這種訓練方法依賴于老師的技能等級。VirtaMed的目標是將一些全球公認的外科手術專家的高超技術轉化為模擬器程序，從而讓任何使用模擬器的受訓者都可以體驗并學習這些技術。

通過使用機器學習，VirtaMed的模擬平臺使用專家外科醫生技術動作數據來量化最佳外科手術技術。專家們的專業知識被轉化為模擬數據，并作為衡量學員表現的標準。學員還會收到基于這些專家衍生標準的相關反饋。通過基于數字孿生的模擬培訓，眾多外科專業手術技能得到了普及。

“我們使用顛覆性技術來改進為患者服務的外科手術培訓方案。憑借Unity在其游戲領域的大量經驗與先進性的創新，我們終將為未來的手術培訓領域創造出更大的貢獻。”VirtaMed公司聯合首席執行官兼創始人Stefan Tuchschmid說道。

從理論到現實

腹腔鏡手術模擬器的創建過程

在創建該解決方案之前，VirtaMed首先確定了他們需要一個實時3D引擎，使其現有技術能夠擴展，以支持能夠復制真實手術室程序的機制和具有復雜性的先進的圖形。

VirtaMed的高級軟件工程師巴茲爾·菲爾茲（Basil Fierz）向我們解釋了公司最終選擇Unity作為其技術合作伙伴的原因：

Unity致力于創建投資和改進現有技術，VirtaMed通過了解Unity高清渲染管道的潛在功能（HDRP）確定其可以用來表現和顯示復雜的圖形信息。

Unity引擎與生俱來的可擴展性使VirtaMed能夠將其現有的物理模擬工具擴展到Unity中，從而消除了重啟另一個物理引擎的需要。

Unity’s Integrated Success保證了VirtaMed團隊的整體結構，使其能夠從容地推進開發邊界。

“Unity開發者關系經理是我們與Unity整個團隊聯系的橋梁，他幫助我們高效地與從工程到營銷的每個人建立聯系。我們的定期會議不僅限于日常主題，我們在會議中經常會提到一些我們想要加以改進的內容和一些建議增加的新功能，這有效的改進了我們的工作流程?！盫irtaMed高級軟件工程師，巴茲爾·菲爾茲，博士說到。

開發超逼真的模擬體驗

通過采用Unity，VirtaMed能夠將逼真的視覺資產和觸覺反饋結合在一起，獲得高級的訓練體驗，這是腹腔鏡模擬器所獨有的。通過將其現有的物理引擎作為一個模塊直接集成到Unity中，VirtaMed能夠準確地表示內部器官的實際運作行為以及手術工具與這些器官的互動。

在最初的開發階段VirtaMed側重于確保模擬器官的行為與真實器官一樣。VirtaMed通過整理信息來源來實現這一點，這些信息源包括如醫療過程的實際視頻片段、對手術過程的理解、對手術的觀察以及醫生的操作行為等。物理模擬能夠對與手術工具的互動作出反應，工具計算反饋力并將這些力傳遞給模擬器套管針工具以提供觸覺反饋。

VirtaMed基于Unity創建的平臺還為當地培訓團隊提供了靈活性，以幫助其適應手術實踐中的地區差異，例如外科醫生將自己定位在患者的哪一邊。類似這樣的功能可以根據教練的喜好輕松啟用或禁用。

在開發階段，VirtaMed團隊使用了Unity’s Furioos內部測試的流式解決方案。Furioos基于云端的流技術使其在網絡瀏覽器中訪問復雜的交互式3D應用程序變得非常容易，這幫助其快速進行協作設計審查。

同時，VirtaMed還基于Unity開發了物理模擬機器。通過使用Unity的Furioos解決方案對模擬進行設計審查，避免了模擬器硬件生產中不必要的設計失誤導致延遲。

規劃未來

基于腹腔鏡訓練模擬器的成功，VirtaMed計劃在未來12個月內將現有產品遷移到Unity，并將Unity投入到未來的產品的開發之中。

通過使用Unity Editor，VirtaMed可以更快地創建內容，并將其優勢擴展到更廣泛的產品之中，包括為其他行業客戶構建更小的定制性項目。未來VirtaMed計劃建立培訓計劃技能庫，以涵蓋更罕見的案例場景。通過使用Unity的數字孿生技術構建仿真平臺，VirtaMed確保其在模擬訓練行業中的領先位置。