基于力反馈与沉浸式虚拟现实技术的脊柱外科手术训练系统研究的开题报告

基于力反馈与沉浸式虚拟现实技术的脊柱外科手术训练系统研究的开题报告开题报告题目：基于力反馈与沉浸式虚拟现实技术的脊柱外科手术训练系统研究一、研究背景与意义脊柱外科手术是一种高风险、高难度的医疗手术。手术医师需要充分了解人体脊柱结构、病理变化以及手术技巧，才能进行有效的手术治疗。然而，由于手术风险大、手术难度高，脊柱外科手术医师的培养与训练也变得越来越重要。目前，脊柱外科手术医师的训练主要是在实际手术中进行。由于手术本身的风险和时间限制，手术医师的训练时间和机会相对有限，而且手术过程中对手术医师的要求极高，这也增加了手术医师的训练困难。因此，开发符合人体工程学原理、能够提供相似手术体验、且可反复练习的脊柱外科手术训练系统是必要的。该系统可以为手术医师提供更充足的训练机会，减少手术风险和手术时间的限制，提高手术医师技术的水平和临床表现。现在，虚拟现实技术为实现高水平手术训练提供了新平台。沉浸式虚拟现实技术可以模拟逼真的手术体验，扩大了手术团队的可接受训练时间和机会，并允许训练医生成为高度熟练的外科手术医师。本研究将利用力反馈与沉浸式虚拟现实技术，开发脊柱外科手术训练系统，以提供更加逼真的模拟手术体验，为手术医师提供更加充足的训练机会，并为日后临床实践中的脊柱外科手术提供有力的保障。二、研究内容及方法1.系统设计与实现本系统的设计目标是提供逼真和人性化的脊柱外科手术训练模拟体验，采用虚拟现实技术为基础，实用性和可操作性需满足实际外科手术训练要求。系统将模拟并实现参与手术的医护人员、患者和手术仪器等。2.沉浸式手术模拟环境系统将模拟沉浸式的手术环境，为训练者提供比传统训练方式更加真实、沉浸式的训练体验。使用沉浸式虚拟现实头戴式显示器技术（Head-MountedDisplay，HMD），让使用者感觉像是真实置身于手术室中。3.力反馈技术为了实现更为真实和逼真的手术模拟体验，力反馈技术也被引入到系统中。使用力反馈设备给训练者提供即时的身体和手指反馈，保证培训者能够准确地了解手术的进行情况。4.系统评估设计并实施评估系统将来对该系统进行实评估。评估内容包括模拟系统与传统培训方法的比较，临床应用的效果和过程改进的建议等。三、论文结构与进度安排本论文将分为以下几个部分：第一章：研究背景、意义和研究目标。第二章：相关技术原理和方法：涉及到的技术包括虚拟现实技术、力反馈技术等。第三章：系统的设计与实施详解。第四章：实验与评估：模拟系统与传统培训方法的比较，临床应用的效果和过程改进的建议等方面进行实验和数据分析。第五章：总结与展望。预计完成时间为6个月，研究进度计划如下：第一、二个月：阅读文献，了解在该领域的研究进展，明确研究思路。第三、四个月：系统设计、原型展现、初步测试。第五、六个月：实验和评估、论文撰写。四、参考文献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