虛擬內視鏡教學系統由國人100%研發上市產學合作跨領域研究成功範例

虛擬內視鏡教學系統研發之成果，有賴於成功的結合了台灣大學的醫學和電腦研究的尖端人才，開創了我國醫療和資訊科技人才跨領域整合成功的典範。同時，這個跨領域研究團隊將進而開發更多的虛擬實境的醫療科技教學技術，不但將大幅提升台灣的醫療教育和病患福祉，同時，也將有效促進電腦科技的醫療應用，增進我國醫療產業的國際競爭力。

為改善內視鏡教學及訓練之效果，同時保障病患權益及醫師安全，張金堅教授於民國九十年擔任台大醫院外科部主任時，即與一般外科李伯皇主任、胸腔外科李元麒主任商議共同研發一套可供醫學生及住院醫師教學及訓練之虛擬實境電腦教學系統。由於虛擬實境技術對於臨床醫師而言是完全陌生之領域，因此積極尋求具有此技術之產業界人士合作。此計畫後來獲得活躍動感科技公司董事長王筱筑小姐鼎力支持，並於九十一年通過國科會補助，進行為期三年的產學合作計畫。

第一年計畫主要的工作是發展虛擬內視鏡教學系統。工作內容包括定位虛擬支氣管、上消化道及大腸的解剖構造，並製造這些器官的內部圖像。團隊成員除了主持人張金堅教授、共同主持人有當時的一般外科李伯皇主任、胸腔外科李元麒主任外科部賴鴻緒副主任外、也包含臺大醫院外科部賴逸儒〈腸胃外科〉、陳晉興〈胸腔外科〉、戴浩志〈整形外科〉、徐紹勛〈胸腔外科〉主治醫師及十餘位住院醫師等。合作團隊固定利用每星期二或星期五開會討論，並有活躍動感科技公司的電腦工程師積極參與。一開始的虛擬內視鏡的畫面相當粗糙，解剖位置、長度及大小也不精確。此現象後來靠參考人體器官模型，反覆研究錄影帶，觀察實際病患接受內視鏡檢查之情況，並與內視鏡專科醫師反覆討論後，終於獲得令人滿意的虛擬內視鏡影像。

虛擬內視鏡影像完成後，第二年主要工作是發展操作虛擬內視鏡之三維控制器，使學習者能利用一支外型、結構、重量皆與真實內視鏡類似之模擬內視鏡控制器來操作虛擬病患，並與病患內建之電腦程式互動，使操作者感覺像實際操作內視鏡一般。內視鏡虛擬檢查系統成功的關鍵在於：(1)螢幕出現之影像是否能真實呈現人體器官（如支氣管或腸胃道）之外觀。(2)操作時系統之回應速度是否能與操作者的動作同步。(3)反應及互動模式是否足夠多樣化，足以模擬複雜的真實情況。(4)操作者本身的操作感覺的真實度，以及是否能將操作虛擬內視鏡所獲得的經驗及技巧應用到實際病患的檢查及治療。

由於研發虛擬內視鏡三維控制器需要工程及電腦資訊背景之專家，因此邀請台大資訊工程學系暨研究所的洪一平教授及賴飛羆教授等參與。第二年研究最困難的部分在於研究團隊分別屬於醫療及電腦工程等不同背景的專家，因此花了很長時間的研究、討論、溝通，最後才將三維控制器及內視鏡影像成功結合，並經研究團隊及台大醫院內視鏡專科醫師反覆測試改良，而有令人滿意的結果。

目前研究團隊除研發虛擬內視鏡教學系統外，也同時進行人體解剖構造（骨骼及肌肉系統）之虛擬實境教學系統。未來將利用現有基礎，繼續研究其他侵入性之醫療檢查及手術，如發展虛擬心導管檢查、虛擬腹腔鏡手術、及虛擬胸腔鏡手術等。本虛擬實境教學系統之建構及完成，除可提升本國醫學教育、醫療科技訓練及電腦科技之水準，其技術平台更可廣泛應用於其他教育、軍事、航空及娛樂等領域，從而創造商機，提高國家競爭力。