Documento sobre tecnología de realidad virtual 1500 palabras (2)

Investigación sobre tecnología de realidad virtual médica

La tecnología de realidad virtual médica está tomando forma gradualmente como una disciplina emergente. Es una integración de la medicina, la biomecánica, la mecánica, la ciencia de los materiales, la infografía. Un campo de investigación interdisciplinario emergente que integra visión por computadora, análisis matemático, robótica mecánica y otras disciplinas. La tecnología de realidad virtual médica es una nueva estrategia tecnológica que ha entrado silenciosamente en el campo de la educación médica y definitivamente brindará una perspectiva más amplia para el desarrollo futuro de la tecnología médica.

Filtrado de datos de palabras clave; conversión de datos; visualización de entorno visual virtual; imagen estereoscópica

Resumen: La tecnología de realidad virtual médica (tecnología de realidad virtual médica) se está desarrollando gradualmente como una disciplina emergente. Es un nuevo campo de investigación multidisciplinario que involucra medicina, biomecánica, mecánica, ciencia de materiales, gráficos por computadora, visión por computadora, robótica y análisis matemático. La tecnología de realidad virtual médica se está convirtiendo gradualmente en una parte indispensable del campo médico. Esta es un área importante que conducirá al descubrimiento de nuevas tecnologías médicas.

Palabras clave: filtrado de datos; conversión de datos; imagen estereoscópica VIVED

1. Visualización-animación del entorno visual virtual.

El uso de tecnología de realidad virtual por parte del Centro Espacial Johnson (JSC) de la NASA y otros departamentos proporciona una ingeniosa estrategia de educación médica. Integra todas las tecnologías de realidad virtual, incluidos el cráneo y el corazón humanos, y proporciona a las personas la posibilidad de interactuar con otros multimedia (audio, vídeo, etc.). ) [1].

2. Cirugía virtual (cirugía virtual)

Como dirección de investigación en desarrollo en el campo de la tecnología de realidad virtual médica, su propósito es utilizar diversos datos de imágenes médicas. Al utilizar tecnología de realidad virtual para establecer un entorno de simulación en la computadora, los médicos pueden usar la información en el entorno virtual para formular planes quirúrgicos, realizar simulacros quirúrgicos, realizar enseñanza quirúrgica, realizar entrenamiento de habilidades quirúrgicas, guiar la cirugía durante la cirugía, rehabilitación postoperatoria, etc. . La cirugía virtual refleja plenamente el papel de la realidad virtual como infografía en el proceso médico.

3. Hardware

Una computadora Reality Engine producida por Silicon Graphics, utilizada para abrir cortes de tomografía axial computarizada (CAT/CT) e imágenes de resonancia magnética, y colocarlos en tres. Las imágenes y películas tridimensionales y volumétricas pueden producir el efecto de observación del cuerpo "volando". Vea la imagen final en 3D en una computadora Macintosh IICX con memoria de 16 M. La razón por la que elegí Mac primero es porque su rentabilidad y rendimiento audiovisual son mejores que los de PC similares. Además, se utiliza ampliamente en los sistemas escolares norteamericanos. Se puede decir que es el líder en multimedia de escritorio, con diversos soportes de software y hardware. Las películas de realidad virtual pueden almacenarse en un disco duro o transferirse a un CD y verse a través de gafas rojas y azules. También puede utilizar una pantalla de realidad virtual montada en el casco (HMD) o una pantalla binocular omnidireccional (sistema de brazo) para visualizar. La imagen final se puede almacenar en CD-ROM o disco láser.

4. Software

4.1 Conversión de archivos y preparación de datos

Utilice cortes CAT/CT de cráneo humano de 65438 ± 0,5 mm de grosor y resonancia magnética cardíaca proporcionados por Galveston Company Slices. crear imágenes tridimensionales. Durante la tomografía computarizada del cráneo, se pasa una banda de espuma, por lo que se generan algunos datos inútiles. El resultado de una exploración del cráneo es un conjunto de datos con más de 120 cortes a través del cráneo y 60 cortes a través de la mandíbula (barbilla), mientras que una resonancia magnética del corazón puede exportar un conjunto de datos de 200 cortes. Enviar archivos de datos creados por la División Médica al IGOAL (Laboratorio Integrado de Gráficos, Operaciones y Análisis). Escanea y filtra allí, elimina datos irrelevantes y trata de no perder ninguna información importante. IGOAL desarrolló un software llamado. Cimager? Herramienta para el cálculo de umbrales, eliminando así ruido innecesario y datos irrelevantes de los sectores.

4.2 Filtrado de datos y conversión de datos de volumen en datos de polígonos

¿Usando lo que dijo IGOAL? mostrar? Herramientas de desarrollo que pueden convertir grandes cantidades de datos para que la computadora los muestre directamente. Esta herramienta se utiliza con varios algoritmos de filtrado para preparar un formulario para convertir datos de CT y MRI en polígonos. Generar modelos anatómicos basados ​​en el algoritmo del cubo en movimiento. El filtrado suele implicar establecer un umbral en los datos para eliminar la mayor parte del ruido. Se utiliza un filtro de paso bajo para minimizar la rugosidad irregular de la superficie que se producirá cuando se introduzca ruido de alta frecuencia en el algoritmo. Este proceso produce una superficie relativamente lisa que se aproxima a la muestra escaneada y reduce la cantidad de polígonos que generan ruido. Se crea un filtro único que simplemente suaviza los datos cardíacos entre exploraciones, sin necesidad de otros filtrados [2]. Debido a que el corazón y el cráneo tienen una gran cantidad de rebanadas, se construyeron varios modelos, cada uno de los cuales representa una pequeña cantidad de rebanadas. ¿Un algoritmo de cuadrícula? ¿Mehit? Posteriormente, se desarrolló para mejorar el rendimiento de la pantalla. El algoritmo se transforma en un conjunto primitivo de triángulos de tiras eficientes. En promedio, más de 100 triángulos forman cada tira de triángulos. .

4.3 Generar imágenes estereoscópicas

Una vez establecido el modelo, renderice la secuencia estereoscópica.

IGOAL desarrolló una herramienta llamada OOM (Manipulador orientado a objetos) para almacenar cada cuadro renderizado en el disco. Estas imágenes son imágenes estereoscópicas representadas por separaciones de rojo y azul. Una vez que estas secuencias se graban en el disco, el formato de datos se convierte al formato Macintosh.pict y las secuencias de imágenes a todo color se transfieren a la Mac para su visualización no estereoscópica.

4.4 Imágenes estereoscópicas y multimedia

Edite imágenes de Mac para producir los efectos deseados, como superposiciones de cadáveres digitales o inserte texto para describir lo que está viendo. Usando la extensión QuickTime de Apple, las imágenes se convierten en animaciones de películas QuickTime en Mac.

5. Conclusión

La imagen médica de la cabeza se escanea mediante TC y la información de la pantalla del casco o del sistema del brazo se procesa a través de una computadora Macintosh para finalmente generar alta calidad. Imágenes de realidad virtual. Actualmente, los científicos están intentando utilizar datos de imágenes de vibraciones magnéticas para generar modelos de realidad virtual del corazón.

Los resultados preliminares muestran que este tipo de datos de imágenes se pueden utilizar para desarrollar modelos de alta resolución. Sin embargo, para mantener los objetivos de imágenes de realidad virtual de alta calidad, se describe una gran cantidad de datos mediante secuencias de cuadros, lo que causará algunos problemas. Para aliviar este problema, los científicos están explorando soluciones alternativas de hardware y software.

Otro problema es que esta tecnología está dirigida a los sistemas de visualización HMD. Para mantener una experiencia de realidad virtual de alta calidad, la pantalla LCD no tiene requisitos de resolución. Los monitores CRT pueden cumplir con los requisitos de resolución en varias plataformas educativas, pero el costo es demasiado alto. La simulación quirúrgica puede convertirse en una rutina, especialmente cuando se planifican cirugías complejas y raras.

6. Estado actual de las aplicaciones e investigaciones de VIVED

Las investigaciones actuales destacan la importancia de crear simuladores de realidad virtual humana de alta resolución con fines educativos. La aplicación de esta tecnología debe comprender plenamente sus complejas relaciones tridimensionales, como en los siguientes campos: educación anatómica, diversos equipos mecánicos, bioquímica, investigación patológica, cirujanos, cirugía plástica simulada y formación de cirujanos con endoscopios.

7. Otras aplicaciones

Con el desarrollo de la tecnología de realidad virtual médica, están surgiendo nuevas soluciones y estrategias educativas. ¿Como la radioterapia de imagen dinámica creada por la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill que utiliza ultrasonido, resonancia magnética y rayos X? ¿predecir? Modelo. La Facultad de Medicina de Dartmouth creó modelos matemáticos del rostro humano y las extremidades inferiores para estudiar la eficacia de los procedimientos quirúrgicos. ¿Greenleaf Healthcare Systems desarrollado en Palo Alto? ¿EVALAR? Entonces qué. ¿Los guantes hablan? ¿Sistema, como implementación? ¿Evaluar argumentos? sistema. Los guantes y trajes de datos con sensores están encontrando un uso más amplio y miden de manera efectiva el alcance de las lesiones en pacientes con lesiones deportivas y discapacidades. ? ¿Los guantes hablan? Es un dispositivo de lenguaje de señas para guantes de datos que ayuda a los pacientes a recuperarse. Las personas no necesitan emitir sonidos (personas con derrame cerebral o parálisis cerebral), solo usan gestos que la computadora pueda entender. El uso de pantallas montadas en cascos permite a los pacientes que necesitan rehabilitación volver a aprender tareas como abrir y cerrar puertas, caminar, señalar o girar [3].

8. Conclusión

Al utilizar una pantalla montada en el casco o un sistema de brazo en una computadora Macintosh, se pueden generar imágenes de realidad virtual de alta calidad. Actualmente, los científicos están desarrollando un modelo de realidad virtual del corazón basado en datos de imágenes de resonancia magnética. Los hallazgos preliminares indican que se pueden lograr modelos de alta resolución utilizando la tecnología de datos de imágenes de este método. Para mantener imágenes de alta calidad de los objetivos de realidad virtual, estos deben ajustarse adecuadamente. ¿Pasar volando? La cantidad de datos en la secuencia de cuadros. Otras civilizaciones han desarrollado soluciones de hardware y software para explorar y mitigar este problema. Luego está la tecnología del sistema de visualización de HMD. Porque en varias plataformas de educación médica, las pantallas LCD no implican la cuestión de mantener la realidad virtual de alta calidad y el costo de lograr una pantalla CRT de alta resolución es demasiado alto.

Referencias

[1] "Transferencia de tecnología de la NASA a aplicaciones comerciales de tecnología espacial", NASA, Aplicaciones tecnológicas.

[2] Porter, Stephen, "Virtual Reality", Computer Graphics World, (marzo de 1992), 42-54.

[3] Sprague, Laurie A., Bell, Brad, Sullivan, Tim y Voss, Mark, "Virtual Reality in Medical Education and Assessment", Tecnología, diciembre de 2003, 1993.

Corresponsal: Lou Yan.

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