一次非常随意的会谈
Precision OS两年前在温哥华的一个地下室里成立，如今它已经成为一家欣欣向荣的企业，专门以虚拟现实的方式提供整形外科培训。它的三个创始人中的两个——首席技术官Colin O’Connor和首席创新官Roberto Oliveira——都曾在电子游戏行业工作了几十年。他们在Radical Entertainment、Black Box Games和业界巨头Electronic Arts供职多年，后来与人联合创建了United Front Games，凭借《ModNation Racers》和《热血无赖》等作品取得过辉煌的商业成功。在2016年，当这对搭档正打算涉足一些新领域时，他们与整形外科医生Danny Goel进行了一次被Oliveira形容为“非常随意的会谈”，后者如今已成为Precision OS的首席执行官。他们在当地一家酒馆里进行了非正式的聚会，会上O’Connor演示了刚刚发售的HTC Vive，随后这帮人就着手开始构建整形外科手术的VR培训平台。外科医生、住院医师和设备公司提供的初步反馈很积极，于是三人全力以赴，并创办了这家企业。
反思外科培训
传统上，外科医生都是使用塑料模型和真人尸体来训练的。正如Goel——他至今还在干外科医生的老本行——所指出的，这两种方法对真实条件的“模拟”都不足够准确。以尸体为例，标本的状况可能给体验造成负面影响；虽然医学的本质就是要处理千变万化的病情，但模拟的实际内核应该是一致的。与此相似，塑料模型也缺乏真实手术的背景特点。医学参考书也有一样的问题，它不能提供手术所需的经验。“解剖学有趣的地方在于，如果你拿起一本医学书来看，会发现所有东西都画得清清楚楚而且分门别类，你可以看到白色的骨头和轮廓非常清晰的肌肉，”Oliveira说。“可是当你走进手术室，当你观察手术通道或切口时，会发现和你预料中的完全是两回事。”
对Precision OS的VR培训而言，目标就是尽可能贴切地模拟真实环境，让学生能够体验到外科手术的外观和感觉。他们鼓励学员在模拟中犯错——反正这并不会让患者遇到危险。为了熟悉手术程序，从而尽可能贴切地再现它们，Oliveira和O’Connor都曾进入现实中的手术室，站在Goel身后看他操作。他们还研究了医学书籍和真人尸体。
然后他们要做的就是在实时VR环境中重现他们目睹的景象。Oliveira和O’Connor有过使用多种游戏引擎的经验，在United Front还曾自己编写过引擎，而他们最终选择了虚幻引擎。
“我就知道一个事实，虚幻引擎提供的现成支持比市面上任何其它引擎都多，”O’Connor这样解释他的选择。“而且我希望确保我们从一开始就达到3A级的保真度。”
对于具有渲染工程背景的O’Connor来说，虚幻引擎平台的开放性也是一个重要因素。“我也希望确保自己能够访问代码，而且可以直接访问硬件层和内部GPU提交调用，能够把VR体验的每一点性能都发挥出来，”他说。
重现手术台上的真实情景
为了创建虚拟患者，这个团队起初购买了一个解剖学模型集，但他们很快就发现了它的局限性，于是开始自己建模。最近，为了提高真实度，他们扫描了一名患者。在对候选人进行挑选时，他们坚持的标准是，这个患者不能和现有模型一样，而是应该具有需要手术的典型年龄和体形——也就是说，应该是一个年纪较大，具有常见身体特征的人。在涉及到外科手术时，模拟的准确度尤其重要，因为稍有不符合实际之处，都可能造成非常严重的后果。Oliveira和O’Connor运用了他们在游戏开发中学到的全部技巧来确保自己尽可能忠实地再现每一步手术过程，而虚幻引擎4深奥广博的功能集在一定程度上帮助了他们。
“我们借助了蓝图系统、动画系统、变形目标的支持、 顶点动画……虚幻给我们提供了各种各样的技术，我们可以利用它们来解决重现医疗环境的问题，”O’Connor说。
“我们对自己所构建的内容也有道德考虑，”Goel说。“在创建对真实病人可能造成影响的内容时，VR对现实的歪曲和过度乐观都是致命的。我们对这两个问题非常敏感，认真研究了虚拟现实的所有方面。另一个同样值得考虑的重要因素是关于移情作用的问题。必须让学员时刻牢记，他们的做法会影响到患者的人生。”
以影像形式教授解剖学
Goel还希望确保这些模块能够以影像形式教授解剖学，他认为这门学问对于他在手术台上的工作很重要。“在外科手术中，虽然不能看到每一块肌肉，但是经验丰富的外科医生对解剖景观是了如指掌的，”他说，“在手术中，我看到的是手术的解剖结构，而我想到的是解剖学课本上的插图。虽然从来都不能完整地看到某些神经、血管和肌肉，但是在脑子里我会想象这些结构在什么地方，从而避免把牵开器放错地方或造成意外伤害。”
“解剖学是一种三维的概念，但我们却是通过二维的图片来学习的。如果我不能经常自由自在地解剖尸体，那我要怎么学习并巩固我的解剖学知识呢？我们Precision OS认为这一点很重要，所以我们特别重视以3D形式尽可能逼真地再现解剖学影像。对解剖学的深刻理解和认识是所有专业的外科手术的基础。”
不仅是视觉效果
除了视觉方面，这个应用还具有听觉反馈功能，因此用户可以听到麻醉机的声音，或者使用骨钻或锤子时的声音。应用中还使用了触觉反馈，不过仅限于对培训有关键意义的地方。Goel解释说，在培训中作出决定和犯错的功能构成了他们的双环模拟体验，而这种体验是Anders Ericsson所说的“刻意练习”的必要环节。“医生在手术前和手术中做出的决定都会对患者的结果产生影响，”他说。“我们将这种决策过程嵌入到了我们的模拟模块中。”
选择硬件
说到触觉反馈，支持它们所需的硬件的成本和便携性也会反过来影响它们的使用范围。公司的许多客户都会带着教学设备旅行，要求这些设备能够快速设置和拆解。而且团队也很重视减少世界各地医疗条件的差异所带来的影响。“增加比较复杂的硬件会限制能够使用它的人数，”Goel说。“世界上某些地方医疗条件的差异所带来的影响对我们Precision OS来说是一个重要的考虑因素。因此我们始终关注的重点是，在创建最有影响的教学软件的同时，确保它使用最便于携带的硬件，从而实现全球发行。”
提高便携性也是为了让受训医生能够方便地接受培训，无论是在自己家里、办公室还是学校。目前的硬件实现方式是用一台笔记本电脑连接一个头显，这给搬运增加了一点麻烦，不过团队计划在明年改用Oculus Quest之类的移动VR设备。
培训新一代外科医生
那么这种培训技术的应用是否遇到了阻力呢？“说来很有意思，”Oliveira说。“我们有时会在一些意想不到的地方遇到少许阻力，比如在比较年轻的学生或医生中间，而我们本以为在年纪较大的群体中会有阻力，结果有时候却能得到难以置信的良好反应。事实上我们从来不需要花力气推广这种技术。大家似乎都明白，这就是外科培训的未来。大多数组织只是想要找到引进它的最佳方式。”
总的来说，随着这种技术的经济性、易用性和便携性变得越来越高，它正在被广泛接受。由于这种系统还可以用来收集表现数据并在后端为学生提供评判指标，显然它也能令那些负责培训和教育新一代外科医生的人受益。
如今，Precision OS已在作为公司原始合作伙伴的十家北美大学和研究机构中被数百名住院医生使用，而在公司其他客户的配合下，它还传播到了日本、瑞士、法国和澳大利亚等遥远的国度。他们计划通过为一家名为AO Foundation的国际组织提供的产品和一种新型的术前规划工具，在北美地区教育数千人，然后在全球教育数万人。
在2019年5月，Precision OS通过加拿大皇家内外科医师学会的一家供应商获得认证，从此他们的培训能够在外科医生的继续医学教育（CME）中用于成绩评估。这个来自声名显赫的机构的认证是对这家公司通过VR实现最高质量培训的努力的认可。
医学与技术的结合正在颠覆内外科医生的传统教学方法。正因为明白这一点，Precision OS的整个团队正在本着高度的社会责任感创作内容。“作为一个执业外科医生，我深知我们在上述细节上花费的时间和精力可能有很重要的意义，”Goel说。“学员的学习内容和学习方式对我们来说至关重要。我们的合作伙伴和用户对我们的信任都反映在我们的内容中，原因只有一个——为了让他们能够在虚拟现实中有目的地进行练习，从而使他们在手术中能够精确操作，真正造福于全世界的患者。”
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