5G時代,醫學虛擬仿真是個什么情景

2019-06-17 11:51:23 來源: 科技日報 作者: 喬地

中國科技網·科技日報鄭州6月16日電(記者喬地)“倒退十年,解學絕對離不開尸體;藥理實驗絕對離不開小白兔……但是,醫學虛擬仿真技術的出現,醫學研究和教學再也不受尸源和動物的局限了。”在6月15日由高等學校國家級實驗教學示范中心聯席會基礎醫學組、生物/食品學科組和藥學學科組以及中國解剖學會虛擬現實分會主辦,南方醫科大學承辦的第二屆高等學校(生物醫藥類)虛擬仿真實驗教學項目建設研修班上,河南省虛擬現實與增強現實工程技術研究中心主任趙章紅透露,他們基于5G時代的到來,結合人工智能、大數據分析,打造醫學虛擬仿真一站式在線教學服務平臺,使醫學虛擬仿真建設得到了更大的提升空間。

 

基于5G技術的“紅平果”虛擬仿真教學平臺

趙章紅以恒茂創遠開發的“紅平果”品牌中的機能學為例,介紹了5G時代背景下虛擬仿真教學平臺的功能特點與優勢:

首先是它的引擎技術:當前常見的引擎有Cult 3D、UE4、Unity 3D等。恒茂創遠采用的是最新HTML5三維引擎技術。在性能上、響應速度上、交互能力上,結合5G技術能夠更好的應用和體驗。同時采用了骨骼綁定編輯技術能夠更好地呈現真實實驗操作每一步的畫面。

第二是云端部署:平臺可采用云端直接部署、本地服務器部署和本地云端混合部署等多種部署方式。云端部署訪問無限制,訪問速度快,安全性高。

第三是多終端應用:在5G時代下能夠“秒響應”打開進入虛擬實驗,并且可直接用于在教學一體機、PC端、平板、手機直接打開。

第四是診斷分析與測評:結合大數據智能分析,平臺對實驗數據進行采集、監控、盤點、分析和推送,教師實時動態的全程掌握學生的學習情況。

此外,它還能做到虛實結合:虛擬實驗可以作為真實實驗的模板引導,可以把真實實驗數據填充到虛擬實驗中。臺自帶教學課件PPT,教師在授課的時侯PPT可與虛擬實驗實時切換,可在PPT上進行標注講解,也可上傳自己的PPT課件。實驗報告中可以含有實驗數據的柱狀表統計結果,可下載保存、打印。教師發布課堂實驗考核,即考即出成績,并對考核進行評級可頒布等級證書。圍繞機能學的生理、病理生理、藥理學開發了全新的、完整的、全程交互的實驗,滿足教學應用,已在北京大學、鄭州大學、河南中醫藥大學等高等院校得到應用,反應良好。

趙章紅介紹,“紅平果”平臺還包含有其他學科的虛擬仿真產品,如護理學、解剖學、形態學、中西醫臨床結合臨床思維以及影像學產品等。

國內醫學虛擬仿真已走過十年發展歷程

    

河南省虛擬現實與增強現實研究中心主任趙章紅介紹,醫學虛擬仿真已走過十年發展歷程。2013年教育部提出虛擬仿真中心建設,2017年提出五年時間建設1000個國家級虛仿真實驗教學項目,2018年6月教育部提出打造虛擬仿真“金課”。一系列政策的出臺,極大地促進了虛擬仿真在醫學教育中的發展。

在這十年中,醫學虛擬仿真從應用角度可分為三個階段:第一個階段基于多媒體技術的初創階段,主要展現形式為圖片、動態圖片、錄像視頻,這個階段并沒有三維可視化呈現。第二個階段是利用三維引擎技術的發展階段,三維可視化產品逐步呈現,但僅僅是對三維仿真模型的查看、了解,缺乏互動、交互。第三個是追求沉浸式的交互階段,二維動畫、三維仿真模型相結合、沉浸式交互體驗。目前正處在第三個階段。

醫學虛擬仿真對于改變傳統教學模式、促進醫學教育高質量發展發揮了重要作用。但是,趙章紅說,仍然存在一些亟待解決的問題:比如缺乏設計型實驗及創新型實驗(設計型實驗:比如常規速尿實驗采用家兔實驗,也可以采用其他動物設計速尿實驗)、資源匱乏無法系統學習(資源碎片化缺乏系統關聯)、無法滿足多人協同虛擬仿真實驗(傳統實驗由多人協助完成,現有技術只支持一人獨立完成不存在協同實驗)、平臺建立困難無法實現資源共享(買了打不開、用不了)、硬件渲染之后網絡傳播速度受限等現象(渲染后畫面的高清晰度傳輸困難)、云端應用困難等。

5G時代下醫學虛擬仿真應用前瞻

如何盡快解決這些問題?趙章紅首先回顧了1G到5G的發展歷程。他說,1G時代,大哥大,屏幕都沒有,只能接打電話;到2G時代,可以發短信了,左手諾基亞右手摩托羅拉;3G時代提出移動互聯網,能夠網上沖浪;4G時代可以發一些短視頻、語音、視頻聊天等。到5G,從速度上看,每秒可以達到10Gb,跟4G相比快百倍。一集1G高清電影不到10秒可以下載完畢。除了速度快,還泛在網、低功耗、低時延、萬物互聯、高度安全。

5G對各個行業都會帶來革命性的變化。趙章紅說,針對醫學虛擬仿真,帶來的變化主要體現在以下六方面:云化虛擬現實、人工智能、大數據、云平臺的架構體系都將成為可能;畫面的質感,清晰度、真實感、動感音效、視覺沖擊力會大幅度的提高;不管打開實驗的演示視頻還是進入虛擬實驗項目都是秒響應!無需等待。解決了硬件渲染后網絡傳輸速度受限的問題;多人在線協同實驗可以多人同時進入虛擬實驗進行虛擬實驗操作;多人異地共享創建實驗,不同的學校不同的成員可以共同協助完成;可以多人共享實驗儀器(大型實驗實驗不需要購買,可以在線申請使用其他院校儀器)。

本次研修班由高等學校國家級實驗教學示范中心聯席會基礎醫學組組長、南方醫科大學教授董為人主持。

 

教育部教育裝備研究與發展中心副主任李平,河南省教育廳高等教育處副處長張小茜,國家級實驗教學示范中心聯席會秘書長劉克新,南方醫科大學副校長文民剛,鄭州大學副校長谷振清及來自南方醫科大學、北京大學、復旦大學、武漢大學、鄭州大學等全國100多所高校400余名專家參加了本次研修班。

會上,來自北京大學的孫宏玉、安徽醫科大學的汪思應、上海交通大學的顧鳴敏等三十余位教授分別作了《虛擬仿真實驗教學創新聯盟醫學領域工作委員會護理學組工作規劃》《醫學虛擬仿真實驗教學中心及其項目建設經驗分享》《虛擬仿真實驗教學創新聯盟醫學領域工作委員會基礎醫學組工作介紹》以及“處理好虛擬仿真實驗教學建設中的若干關系”“醫學虛擬仿真實驗教學中心及其項目建設”“醫學虛擬仿真實驗教學項目的創作與應用”“虛擬仿真教學項目實現的技術路線”等數十個問題,進行了探討和交流  

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責任編輯:李麗云
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