物联网和网络物理系统2（2022）91理解虚拟现实在放射学中Mohd Javaida，*，Abid Haleema，Ravi Pratap Singhb，Shahbaz Khanca印度新德里Jamia Millia Islamia机械工程系b印度旁遮普邦贾朗达尔的B R Ambedkar国立技术学院工业和生产工程系c印度北方邦马图拉GLA大学工商管理学院自动清洁装置关键词：临床放射学影像学虚拟现实（VR）A B标准放射学包括广泛的成像技术，这些技术使用不同的技术来捕获患者的数据。虚拟现实（VR）是一种创新技术，可提供清晰的患者虚拟图像我们看到了VR在放射学领域产生积极影响的巨大潜力大多数关于医疗保健/放射学中虚拟现实的相关论文都来自Scopus，ScienceDirect，Google Scholar和ResearchGate。本文试图从技术上探讨虚拟现实技术及其应用，以提高放射学培训和学习者的参与水平。本文简要介绍了虚拟现实及其在放射学临床治疗中的工作过程步骤。支持功能的虚拟现实在广泛的放射学领域进行了讨论 本文的主要优势是识别和讨论放射学中的13个重要VR应用。VR是一项重要的技术，它对医疗保健是可行的。通过各种组件和软件的集成，它提供了一个完整的虚拟显示。在最初的几年里，这项技术是为了娱乐目的。如今，这项技术被用于可视化内部结构。患者的内部或外部部分用于创建更集成的交互，提供更好的引导程序。放射科医生可以从这项技术中受益，用于学员的程序规划，过程中的指导，检测，诊断和教育。1. 介绍虚拟现实增强了为干预指导、医疗培训和教学提供数字图像的能力。在这项技术的帮助下，放射科医生可以通过适当地分析3D图像中的患病身体部位或完整身体来解决一些复杂的该技术允许放射科医生以3D格式查看组织，器官，血管和其他异常的扫描它提供了对人体解剖学更深入的了解。 3D虚拟成像变换成像数据集，在诊断放射学中有着广泛的应用。 它显示虚拟图像，表现得像全息图。 医生可以从任何角度查看图像，就像真实世界的场景一样。它提供了有关人体部位的深度和精确信息[1该技术使用血管解剖结构的实时3D图像提供全息显示它允许放射科医生看到身体的三维内部图像，这比可用成像工具提供的2D图像要好得多这项技术有助于改善物理治疗方法，并提供有关各种障碍的明确信息。这专门用于放射学、心脏病学和其他引导医疗程序的基于模拟的培训。循证规划也可以进行任何复杂的 程序，处理实时情况，建立医生和患者之间的信心。 它开发了更好的教学临床场景，以解决持续存在的问题[4- 8 ]。这种技术的主要类型是非沉浸式虚拟现实，完全沉浸式虚拟现实，半沉浸式虚拟现实，增强现实和协作VR。VR为放射科医生提供了一个黄金机会，以提高外科手术的效率和精度外科医生可以与其他领域的同事合作，制定成功的手术计划。 这支持外科医生进行眼科，显微手术和神经外科手术。研究人员现在可以比2D扫描更好地分析和呈现复杂的3D图像。该技术可以高效、舒适地进行高精度测量[9本文讨论了VR在放射学领域的重要益处介绍了VR在放射学中的各种支持功能和应用2. 虚拟现实虚拟现实提供3D计算机生成的图像，不同的用户通过使用特定类型的眼镜和耳机等它允许我们与* 通讯作者。电子邮件地址：mjavaid@jmi.ac.in（M. Javaid），ahaleem@jmi.ac.in（A. Haleem），singhrp@nitj.ac.in（R.P. Singh），gmail.com（S. Khan）。https://doi.org/10.1016/j.iotcps.2022.06.002接收日期：2022年5月1日;接收日期：2022年6月2日;接受日期：2022年6月11日2022年6月17日在线提供2667-3452/©2022作者。由Elsevier B.V.代表KeAi Communications Co.出版，这是CC BY许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表物联网和网络物理系统期刊主页：www.keaipublishing.com/en/journals/M. Javaid等人物联网和网络物理系统2（2022）9192人们与3D全息图，并提供了一个身临其境的体验，在虚拟世界。 这项技术是流行的，由于游戏和输入娱乐的目的。如今，其在医疗保健中的应用已成功用于高级成像应用[12，13]。图1显示了放射学所需的VR的主要组成部分。VR创造了一个完全沉浸式的环境，并为医疗保健提供了快速的技术创新它为培训和诊断提供了先进的解决方案通过使用这项技术，可以培养积极的学习者，并提供更好的指导和支持。VR通过消除最严重的问题和沟通错误，为患者提供实时支持。学生可以进行整个无线电摄影检查和提高他们的技能。 这提供了额外的概念信息，并有明确的理解[14，15]。3. 虚拟现实在放射科临床治疗中的工作步骤除了临床放射学领域的虚拟现实方法的理论描述外，重点还在于实现这些概念，使它们在实际情况发生时发挥作用 图 2探讨了在临床放射学应用中进行虚拟现实渐进分析的几个步骤或工作块。 它首先为工作/临床/医疗人员提供适当的培训和学习技能，让他们了解VR工具，设备和套件。应进一步向工作人员提供几个实践课程/术语，使他们在以实时方式/情况为患者服务时更有能力/信心[16VR扫描，手术室，图像分析，realityMIXviewer等， 是在计划将VR理念应用于现有放射护理和支持时可以快速尝试的少数策略之一。处理放射科工作人员的案件的准确性和严谨性似乎是必不可少的，同时针对最终患者的最大满意度。VR专用头戴式融合立方体与三维化身是放射医疗领域虚拟现实实现的新成员4. 虚拟现实在广泛放射学领域的支持性特征典型的临床放射学护理领域已被广泛报道为其患者提供广泛支持这个领域可以进一步添加到最新的技术事实为基础的服务，使其更富有成效的结束门患者[19，20]。在应对COVID-19等某些流行病时，这些特征的服务变得更加必要在那里，病人甚至不被允许到外面去接受治疗。图 3广泛强调放射学服务的各种拟议的虚拟现实元素。虚拟现实技术以其独特的优势，使现有的放射科结构更加优越，促进了住院服务的发展。的基本要素虚拟现实开始与培训，沟通，参考，并协助特质。 这些选择性元素进一步探索智能工具，模拟器，多数据处理，综合解决方案，更好的培训，立体分析，用于扩展护理和支持的智能可穿戴设备等。实施虚拟现实哲学的更具体应用在于为最终门患者开发更仔细和虔诚的治疗，使他们快乐和满足[21-24 ]。 当需要在偏远地区提供服务而不影响患者护理和满意度时，这种虚拟现实概念变得令人印象深刻。5. 虚拟现实虚拟现实将在医疗保健中执行各种职业，包括放射学。放射科医生可以虚拟地解构和重建人体部位，并找到最佳解决方案。这是完成医疗诊断的侵入性和准确的方式。它改善了沟通，加快了医学成像的过程。VR为放射科医生和其他健康专业人员带来了进步，提供了实用而简单的解决方案[25- 29 ]。自愿退休的好处如下：● 降低风险● 有助于模拟● 它有助于执行一个痛苦较小的程序● 改善患者安全● 提高程序● 可视化适当的信息● 提高技能和学习● 查看整个治疗过程● 协助住院患者数据收集● 帮助完成复杂的医疗程序6. 在放射学中实施虚拟现实的典型障碍将任何新提出的技术功能扩展或实现到现有技术中总是会遇到一些实现障碍在放射护理领域实施虚拟现实的情况也是提出用于放射治疗的虚拟现实工具时的重大障碍或障碍具体而言是：VR应用程序的人体工程学设计和开发在整个文化中开发VR环境时所涉及的初始成本，对高度创造性和受过教育的劳动力的需求，开发基于VR的设施和工具时内容的可用性等。[30图 4举例说明了在实现VR事实时出现的各种实际障碍和障碍。典型的成本涉及案例是关于通过虚拟现实概念设计培训和学习放射学护理时所图1.一、放射学VR的主要组成部分。M. Javaid等人物联网和网络物理系统2（2022）9193图二. 用于揭示VR在放射培训和护理中的应用的渐进块。图三. 放射学服务虚拟现实的具体元素。7. VR在医疗领域的主要应用7.1. 用于疾病检测的虚拟现实是一个现代的创新概念，它在医学诊断领域的发展将医学诊断推向了一个新的高度。 VR支持早期检测一些疾病，如乳腺癌，结肠癌和阿尔茨海默氏症，比传统的测试方法更精确。几项研究表明，虚拟现实通过VR成像和准备在诊断和治疗不同疾病方面效果良好[34治疗应用中的VR包括改进的图像监测、改进的图像报告理解、改进的检查和系统的手术准备。 VR可以访问患者的实时图像，这将有助于检测疾病并在正确的时间做出适当的决定。此外，VR技术也有助于检测乳腺癌。它有助于医疗团队正确地看到肿瘤，并开发更好的治疗和药物设计[377.2. 用于患者3D成像的随着新技术的出现，一些先进的技术，如VR，增材制造，CAD和机器人技术被集成到制造中。与此类似，VR和3D打印在医疗领域结合在一起。VR使用计算机模拟另一种3D环境，并使用户能够在此空间内进行交互。 从VR数据来看，3D打印是一个将医学成像数据转换为数字文件的多步骤过程，这对于放射科医生和其他医疗专业人员了解患者状况至关重要[41，42]。与在二维屏幕上显示医学图像相比 因此，为了创建3D模型，解剖结构从医学数字成像和通信（DICOM）数据中分割出来，以创建用于3D打印和VR的患者特定模型，并将生成的结构转换为交互式3D模型。首先，这些文件必须以3D打印机或/和VR系统可以识别的标准三角测量语言格式存储。放射科医生和医疗从业者必须了解如何将医学成像数据转换为数字文件，以有效地构建3D打印医学模型，并将其安全地用于医疗目的[437.3. 用于详细断裂分析的由于骨骼的复杂设计，3D解剖结构，如骨盆和髋臼骨折，是具有挑战性的识别。3D打印允许识别髋臼骨折类型并准确区分它们[46，47]。3D虚拟现实可能具有类似的优势，可以用于以低成本了解骨折 通过X光片识别正确的骨折模式是治疗骨折的第一步。 通过VR技术，从2D图像外推3D结构，理解简单的X线摄影对于外科医生和学生进行详细的骨折分析至关重要。使用VR技术，外科医生和医学生可以详细分析复杂骨折，并相应地制定治疗方案此外，VR还帮助他们开发M. Javaid等人物联网和网络物理系统2（2022）9194见图4。 在放射科护理中应用VR概念的几个限制。用于骨置换的骨植入物[48VR允许医生/医学生犯错误，因为VR创建了一个虚拟环境，这种学习将有助于实际实践。8. 虚拟现实在放射学在各个行业，VR似乎有助于存储数字信息和减少文书工作。 VR具有最突出的放射学应用，通过适当地实时查看3D图像，并且可以从不同角度与图像交互。放射科医生可以访问其他信息并从远程位置查看患者图像。在放射学中存在因此，在放射学中出现了对这种技术的需求，以便通过先进的成像来查看详细的信息。 它为物理世界中的成像应用提供了显著的进步。该技术可以解决关于患者成像的各种问题，并减少成像过程的传统方式它允许手术团队通过VR 3D图像和视频学习手术过程。 这项技术提高了手术团队的表现。这种无线技术可以研究和分析患者身体运动的各个部分，并识别异常[51医生可以借助详细的3D图像快速分析患者的状态。放射科医生现在可以看到和分析内部病人部分的清晰图像。 VR提供了强大的模拟，可用于解决各种心理问题。这项技术可以通过从业者学习虚拟治疗过程来加快患者的康复时间。 这也有助于提高医疗程序的准确性。 医生可以在这个虚拟世界的帮助下学习更好的经验。 学生可以更灵活地从错误和现实生活中的外科手术中学习。与传统成像技术相比，它使手术对从业者安全，并降低了手术成本[54- 56 ]。 表1显示了VR在放射学中的重要应用。学生现在可以适当地查看介入手术使用他们的智能手机。医生现在可以与他们的同事沟通，并改善复杂手术任务的计划[121VR用于执行各种任务，并有助于支持其他创新技术。这项技术有助于提高疾病意识，并提高放射科医生的知识[126-128 ]。这增强了远程监测、规划和医学成像检查，帮助您从任何角度查看图像 患者可以通过虚拟现实了解手术步骤[129-131 ]。通过应用该技术，可以快速辅助和可视化介入放射学手术9. 研究报告的主要贡献VR用于捕获复杂形状产品的数据并用于设计内部和外部复杂形状几何形状。它能够捕获医疗仪器的数据外科医生现在可以戴上眼镜，通过虚拟3D图像了解患者的状态并专注于手术领域复杂解剖结构手术的重大挑战可以轻松完成。在这些真实虚拟图像的帮助下，手术结果有所改善[132医学生可以在学术和临床环境中达到很高的满意 在放射学中，该技术用于提高放射科医师的知识、疾病意识、患者放松、降低总体支出、医学成像检查、从任何角度访问患者图像、更清晰的血管图像、远程监护、术前计划、患者异常、肿瘤分析、决策制定和介入放射学治疗。VR为增强的外科手术提供了实时场景 医生可以分析病人的病情。 现在开放式或封闭式血管内手术可以很容易地进行，为病人提供最好的照顾。 这允许显示大量的信息，并减少患者对未知治疗过程的恐惧。10. 未来范围在未来，放射科医生可以利用这项技术来提高他们的技能，并教育患者和医生。医生、患者和学生将获得有意义的学习，并能对治疗结果做出适当的预测。这种3D成像技术可以创建更好的全息图，以帮助计划患者的移植和手术。 通过这项技术，患者的解剖结构可以用不同的颜色适当地可视化。患者体内的肿瘤可以从各个角度观察，以更好地了解肿瘤位置。 这是治疗过程中的最佳选择。在未来，VR将在诊断放射学中发挥M. Javaid等人物联网和网络物理系统2（2022）9195表1虚拟现实在放射学中的应用表1（续）S应用描述参考S应用描述参考编号没有访问患者图像● 放射科医生现在可以访问患者1提高放射科医生的知识● VR改善了放射科医生获得患者解剖结构相关知识的信息方式。● 它允许指导学生进行培训和更好的学习过程● 放射科医生可以获得更好的经验，并允许虚拟模拟● 了解新的成功手术● 医生可以提高他们的临床前技能，以更好地保护病人的安全。[57从任何角度7更清晰的血管图像在任何角度以3D格式成像● 更好地了解患者身体部位● 复杂的解剖结构和心脏结构可以很容易地精确可视化● 也用于评估患者的呼吸问题● 大脑结构几乎被破坏● 这提供了血管的适当图片● 用于观察患者的心血管内部● 适用于解决各种健康[892疾病意识●VR用于提供疾病意识疾病在人民● 完整详细的视图，以便更好地进行培训和手术● 它允许手术计划几乎了解和治疗病人● 提供每次患者访视的相关信息，并促进患者互动● 随着这项技术的应用，探索了对新疾病的正确认识3●VR提供了一个诱人的解决方案，放松病人并处理各种情况● 有助于加快和更好地恢复物理治疗● 允许通过应用该技术[62[66更好的治疗和临床问题手术● VR用于模拟血管、脑组织和肿瘤● 一张清晰的血管图片为医学生8远程监护●在COVID-19疫情期间，该技术用于远程监控患者。● 放射科医生可以将日常医疗程序的实时信息● 可以进行远程辅助治疗，以便更好地治疗患者● 使用数字健康诊所提供虚拟治疗，并进一步为患者[944减少总支出● 它通过选择最喜欢的景观来● 数字化改善患者体验，可进一步减轻实际治疗和手术过程● 减少治疗的整体开支和病人住院时间● 该技术可以降低医疗产品● 医学界可以决定[719例术前规划● VR用于术前不同护理周期点● 可以定期对患者进行筛查，这可以帮助确定任何疾病● 用于室间隔缺损的● 这种虚拟技术用于执行有效的手术，有助于改善患者护理● 有助于在复杂病例[985医学影像检查在一个安全的环境和容易实践必要的任务，而不会面临任何问题● 这提高了医院的安全水平，降低了医院管理成本● 使用VR数据，可以在不同角度● 这有助于快速分析骨折的身体部位● 这是一种用于审查和分析成像数据● 通过检查图像为临床研究和实践● 为医学生在虚拟环境中更好地实践创造一种便捷的信息途径● 在放射学[7710患者异常●该技术用于识别病人的异常● 放射科医生可以快速分析各种医疗病例● 随着成像质量的提高，该技术可以进行初步分析和分割过程● 这项技术还有助于识别精神健康障碍的症状，并进一步有助于其治疗11●VR帮助医生分析肿瘤大小肿瘤，这可以进一步有助于更好的化疗。● 这提供了关于肿瘤● VR增强了研发过程，也适合成功的临床试验● 用于正确分析肿瘤的水平，[102[106[83借助传统成像技术（接下页）M. Javaid等人物联网和网络物理系统2（2022）9196表1（续）S应用描述参考编号[4] A. Iannessi，P.Y.Marcy，O.Clatz，A.S.贝特朗，M。Sugimoto，现代放射学现有和潜在计算机用户界面的综述，Insights Imag。9（4）（2018年8月）599- 609。[5] D.B.道格拉斯，D.韦内茨角Wilke，D.吉布森湖Liotta，E.彼得里库安湾贝克12●这项技术可以适当地以3D格式显示患者信息，这有助于放射科医生进行适当的决策过程● VR为医生和患者提供舒适性，同时在精确捕获的数据的帮助下执行治疗过程● 患者可以很容易地了解手术步骤和整个治疗过程● 通过将患者与现实[110R. 道格拉斯，增强现实和虚拟现实：诊断放射学的初步成功。最先进的虚拟现实和增强现实技术，2018年5月 23日。[6] K.D.霍珀，A.T. Iyriboz，S.W. Wise，J.D. Neuman，D.T. Mauger，C. J.Kasales，CT虚拟现实中的粘膜细节：表面与体积渲染，放射学214（2）（2000年2月）517- 522。[7] H.S. Cramer，V. Evers，E.V. Zudilova，P.M. Sloot，支持虚拟现实应用程序开发的上下文分析，虚拟现实。7（3- 4）（2004年6月1日）177 - 186。[8] F. King，J.Jayender，S.K.Bhagavatula，P.B.Shyn，S.Pieper，T.Kapur，A.套索，G. Fichtinger，用于诊断成像的沉浸式虚拟现实环境，J。Med. 罗伯Res. 1（1）（2016年3月10日），1640003。[9] C.S. 翁湾，澳-地Deib，P.Yesantharao，Y.Qiao，J.Pakpoor，N.Hibino，F.阿辉，J.R. Garcia，神经干预中的虚拟现实，J. Vasc。干预。Neurol. 10（1）（2018年6月）17.[10] M. 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