کاربردهای واقعیت مجازی در حوزه پزشکی

 

بیشترین كاربردهای واقعیت مجازی در یكی از این سه مقوله جا می گیرد: شبیه سازی، ‌تجسم، واقع‌گریزی. شبیه‌سازی به معنای وانمود كردن، حل كردن یــــا تــقـلـیـــد چـیـــزی اســـت. دنـیـــاهـــای مـجـــازی برگردان‌های دنیای واقعی اند، مانند شبیه سازی پـرواز یـا رانـنـدگی در محیط های مختلف مثل محیط فیزیكی فضایی و... . تجسم به معنای مجسم كردن، قابل مشاهده ساختن دنیاهای مجازی كه با نشان دادن اطلاعات به صورت تصاویر سه‌بعدی آسان‌تر فهمیده شوند. مثل تجسم‌های مـجــازی از فـعــالـیــت‌هـای پـزشـكـی، نـظـامـی و آموزشی. واقع‌گریزی به معنای تمایل به خلاصی از واقـعـیــت دنـیــاهــای مـجـازی كـه بـا تخیـل خلـق مـــی‌شـــونـــد. از مـشـخـصـه‌هـای اسـاسـی واقعیت مجازی حس حضور واقعی در مكان شبیه‌سازی شده و كنترل روی آن محیط شبیه‌سازی شده است كه بیشتر با اسـتـفـاده از ابزارهای مختلف بر اساس هدف كاربران و پیچیدگی فنی محیط آن‌ها است.

مهمترین كاربرد واقعیت مجازی در آموزش، تـجـارت اكترونیكی، پژوهش‌های تجربی ، عملی و آزمایشگاهی، معماری تولید صنعتی و موارد زیر است :

  1. فروشگاه‌های مجازی برای استفاده بهتر از تجارت الكترونیكی
  2. دانـشـگــاه‌هـای مـجـازی كـه كـلاس‌هـا و آزمایشگاه‌های آن مجازی است و شاگردان آن در نقاط مختلف دنیا قرار دارد.
  3. شبیه‌سازی حركت وسائل نقلیه و آموزش رانندگی، خلبانی، انواع ورزش و...
  4. جراحی از راه دور
  5. كتابخانه و مراكز اطلاعاتی
  6. بــازی‌هــای واقـعـیــت مـجــازی چنـد نفـره و ابزار‌های سرگرمی مجازی


مزایای استفاده از محیط مجازی ( Virtual Environment )

* در این محیط كاربر امنیت بیشتری احساس می كند.
* در اغلب موارد هزینه طراحی و پیاده سازی كمتری دارد.
* انعطاف پذیر است و می توان آن را به راحتی براساس شرایط و اهداف تغییر داد. 

 

تكنیك های پیاده سازی VR در پزشكی

با بیانی ساده، واقعیت مجازی در پزشكی در واقع مشاهده داده‌ها (Datas) كه عموما تصاویر پـزشكی و آنـاتـومیـك هستند، بـه صـورت سه‌بعدی و در بعضی موارد ایجاد تعامل با محیط سه‌بعدی شبیه‌سازی شده‌است. درادامه سعی می‌شود به طور خلاصه انواع تكنولوژی‌های پیاده‌سازی VR در حوزه پزشكی را نام برده و به اختصار شرح داده شود.

  • بدن و اعضای مجازی 

در برنامه ریزی های جراحی ، جراحان در واقع با مدلی شبیه‌سازی شده از اطلاعات بیمار سر و كار دارند. در آموزش جراحی، برای یك شبیه‌سازی دقیق و واقعی نیاز به  داده‌های بسیار دقیق و با جزئیات است . اطلاعات بیمار كه در VR استفاده می‌شود ، از منابع گوناگونی از جمله توموگرافی كامپیوتری  CT-Scan، تصویربرداری با روش تشدید مغناطیسی MRI، اولتراسوند، physiological Imaging‌و ...  ممكن است جمع آوری شده‌باشند. بعد از جمع آوری تصاویر و اطلاعات با تكنیك‌های گرافیك كامپیوتری ، مدل سازی  و  Rendering تبدیل به تصاویر سه‌بعدی شبیه سازی شده بدن انسان می‌شوند.

  • تكنولوژی تصاویر حجمی (Volume Imaging Technologies)

در این تكنولوژی مجموعه ای از داده ها شامل   Voxelها( Volume elements)  از تكنیك‌های مختلف  CT،  MRI ،  MRA ، اولتراسوند یاPET ،SPET ،FMRI  به دست می‌آیند‌. علاوه بر این مزیت، می‌توان تصاویر مختلف از منبع‌های مختلف را با هم تركیب كرد. در نتیجه به طور همزمان می توان اطلاعاتی به عنوان مثال از استخوان‌ها (X-ray) و رگ هــای خــونــی (MRI) یــك عـضــو بــه دسـت آورد.

  • روش Surface Rendering

 Surface rendering یا در آوردن سطح، در واقـع حـجـم هـا را بـه اجـزاء اولـیـه ( مـخـتـصات هندسی ) تبدیل می كند كه در واقع بر پایه نوعی قـالـب كـانــتـوریـنــگ (iso contouring) اســت. ایزوكانتورینگ بر پایه حد آستانه  است كه در آن نیاز به اطلاعات داده‌ها می‎باشد. وجود نویز باعث مات شدن مرزهای ناحیه‌ها در تصویر می‌شود كه این پدیده خود باعث از بین رفتن مقداری از اطلاعات نسبت به داده‌های اولیه می‌گردد. این روش بسیار رایج است چرا كه كاملا با ساختار گرافیك‌های كامپیوتری سازگار است .

  • مدل های هیبرید  Hybrid models

ایــن روش كــه بـسـیــار مــورد اسـتـفــاده اسـت تركیبی از مدل های سطح كثیرالاضلاع است كه بافت دو بعدی روی آن ها نگاشت شده است . از آنجا  كه مختصات تصویر شی از زوایای مختلف در  بعضی ارگان ها با یكدیگر متفاوت است ، این روش در واقع تصویر با مشخصات ثابت و دقیق از ارگان به فرد می دهد.

واقعیت افزوده Augumented Reality

در كنار واقعیت مجازی مفهومی  بــا عـنـوان واقعیـت افـزوده وجود دارد. بـرای تـوصیـف ایـن مفهوم می توان گفت بر خلاف واقعیت مجازی كــه كــاربــر را كــامــلا در مـحـیــط مـجـازی غـرق می‌سازد، كاربر در حالت واقعیت افزوده، به صورت آزادانه با محیط در تعامل است و اشیاء مجازی مسائلی را كه از حواس فیزیكی كاربر پنهان است به او می نمایاند  به صورتی كه دنیای حـقـیـقـــی و مـجـــازی با هم در تعاملند.

برای رسیدن به هدف واقعیت افزوده از نوع خاصی HMD كه به كاربر اجازه دیدن محیط را می‌دهد استفاده می‌شود . این نوع  HMD ها در دو نوع نوری و دوربین دار یافت می‌شوند . مشكل نوع دوربـیـــن‌دار تـــاخـیـــر آن اســت كــه بــایــد حـتـمــا در محاسبات سیستم در نظر گرفته شود. نوع نوری نیز بعضی از طول موج های نور مرئی را جذب مــی‌كـنــد، در نـتـیـجــه نــور مشـاهـد شـده واقعـی نخواهد بود.