作为公认的尖端医疗技术，VirtaMed腹腔镜使用Unity的实时3D数字孪生技术和集成触觉反馈来提供超逼真的手术训练。
总部位于瑞士的医学教育混合现实模拟器开发商VirtaMed提出了一项虚拟现实医学模拟解决方案，该解决方案降低了传统外科培训相关的风险。他们通过利用Unity的数字孪生技术来重现复杂的手术训练场景，VirtaMed的创新性虚拟现实腹腔手术培训方案正在彻底改变医生学习手术的方式。
布劳沃德健康中心FACS项目主任医学博士伊万·普恩特博士（Dr. Ivan Puente）说到：“从走进模拟器的那一刻起，你就可以像在手术室里一样进行训练。模拟器能够精确地模拟真正的病人所反应的症状。模拟器甚至可以模拟出一些极其复杂的并发症，如，可以血管出血或胆汁渗漏等，这可以帮助住院医生为实际手术做出更好、更完备的训练。手术前的模拟训练提升了医生的技能，同时也提高了患者在接受手术中的安全性。”
在这篇文章中，我们将介绍VirtaMed基于实时3D数字孪生技术构建的模拟器训练程序，以及盘点一些模拟手术训练的好处。
建立更好的培训计划
让病人接受更专业更安全的手术治疗
传统的外科培训是基于“看一个、做一个、教一个”的模式。然而，这种模式在一个拥有先进的医疗技术的世界中并不适用。VirtaMed认为，外科医生第一次进行手术绝不应该是在真实的病人身上。腹腔镜混合现实模拟器允许外科医生在超现实和无风险的环境中进行腹腔镜（通过腹壁切口插入小摄像头）和妇科手术的“数字人”培训。
将超逼真的实时三维可视化与提供触觉反馈的创新仿真平台相结合，vir驯服了一个打破传统医学训练模式的腹腔镜训练模拟器。它将医疗培训学习曲线的负担从患者身上卸下，并将其放在模拟器上。
提升培训效果
科学研究已经证明，与传统方法相比，模拟器的应用极大地提高了培训效果。高质量的模拟体验可以让受训者减轻对自己的怀疑，沉浸在培训场景中。例如，如果一个虚拟病人在训练中突发流血症状，它的表现能够让医生从视觉和感官上感受到足够的真实，从而让受训者真正投入到寻求快速解决方案的训练中。
腹腔镜模拟器还可以以毫米精度记录受训者的行为，它不仅能对受训者在手术过程中的表现提供有价值的反馈，还能对模拟患者的潜在行为结果提供反馈。
使用腹部和其他身体部位的数字孪生体进行模拟训练，不仅加快了新手医生对于手术学习进度，让新外科医生能够更快地进入手术室，还通过支持实时多人团队进入训练场景，降低了整体训练的成本。
普及外科手术技能
在传统腹腔镜手术教学中，专业外科医生通过带学徒的方式分享他们的技能。这种训练方法依赖于老师的技能等级。VirtaMed的目标是将一些全球公认的外科手术专家的高超技术转化为模拟器程序，从而让任何使用模拟器的受训者都可以体验并学习这些技术。
通过使用机器学习，VirtaMed的模拟平台使用专家外科医生技术动作数据来量化最佳外科手术技术。专家们的专业知识被转化为模拟数据，并作为衡量学员表现的标准。学员还会收到基于这些专家衍生标准的相关反馈。通过基于数字孪生的模拟培训，众多外科专业手术技能得到了普及。
“我们使用颠覆性技术来改进为患者服务的外科手术培训方案。凭借Unity在其游戏领域的大量经验与先进性的创新，我们终将为未来的手术培训领域创造出更大的贡献。”VirtaMed公司联合首席执行官兼创始人Stefan Tuchschmid说道。
从理论到现实
腹腔镜手术模拟器的创建过程
在创建该解决方案之前，VirtaMed首先确定了他们需要一个实时3D引擎，使其现有技术能够扩展，以支持能够复制真实手术室程序的机制和具有复杂性的最先进的图形。
VirtaMed的高级软件工程师巴兹尔·菲尔兹（Basil Fierz）向我们解释了公司最终选择Unity作为其技术合作伙伴的原因：
Unity致力于创建投资和改进现有技术，VirtaMed通过了解Unity高清渲染管道的潜在功能（HDRP）确定其可以用来表现和显示复杂的图形信息。
Unity引擎与生俱来的可扩展性使VirtaMed能够将其现有的物理模拟工具扩展到Unity中，从而消除了重启另一个物理引擎的需要。
Unity’s Integrated Success保证了VirtaMed团队的整体结构，使其能够从容地推进开发边界。
“Unity开发者关系经理是我们与Unity整个团队联系的桥梁，他帮助我们高效地与从工程到营销的每个人建立联系。我们的定期会议不仅限于日常主题，我们在会议中经常会提到一些我们想要加以改进的内容和一些建议增加的新功能，这有效的改进了我们的工作流程。”VirtaMed高级软件工程师，巴兹尔·菲尔兹，博士说到。
开发超逼真的模拟体验
通过采用Unity，VirtaMed能够将逼真的视觉资产和触觉反馈结合在一起，获得高级的训练体验，这是腹腔镜模拟器所独有的。通过将其现有的物理引擎作为一个模块直接集成到Unity中，VirtaMed能够准确地表示内部器官的实际运作行为以及手术工具与这些器官的互动。
在最初的开发阶段VirtaMed侧重于确保模拟器官的行为与真实器官一样。VirtaMed通过整理信息来源来实现这一点，这些信息源包括如医疗过程的实际视频片段、对手术过程的理解、对手术的观察以及医生的操作行为等。物理模拟能够对与手术工具的互动作出反应，工具计算反馈力并将这些力传递给模拟器套管针工具以提供触觉反馈。
VirtaMed基于Unity创建的平台还为当地培训团队提供了灵活性，以帮助其适应手术实践中的地区差异，例如外科医生将自己定位在患者的哪一边。类似这样的功能可以根据教练的喜好轻松启用或禁用。
在开发阶段，VirtaMed团队使用了Unity’s Furioos内部测试的流式解决方案。Furioos基于云端的流技术使其在网络浏览器中访问复杂的交互式3D应用程序变得非常容易，这帮助其快速进行协作设计审查。
同时，VirtaMed还基于Unity开发了物理模拟机器。通过使用Unity的Furioos解决方案对模拟进行设计审查，避免了模拟器硬件生产中不必要的设计失误导致延迟。
规划未来
基于腹腔镜训练模拟器的成功，VirtaMed计划在未来12个月内将现有产品迁移到Unity，并将Unity投入到未来的产品的开发之中。
通过使用Unity Editor，VirtaMed可以更快地创建内容，并将其优势扩展到更广泛的产品之中，包括为其他行业客户构建更小的定制性项目。未来VirtaMed计划建立培训计划技能库，以涵盖更罕见的案例场景。通过使用Unity的数字孪生技术构建仿真平台，VirtaMed确保其在模拟训练行业中的领先位置。
