Purpose: A virtual reality (VR) system, where surgeons can practice procedures on virtual anatomies, is a scalable and cost-effective alternative to cadaveric training. The fully digitized virtual surgeries can also be used to assess the surgeon's skills using measurements that are otherwise hard to collect in reality. Thus, we present the Fully Immersive Virtual Reality System (FIVRS) for skull-base surgery, which combines surgical simulation software with a high-fidelity hardware setup. Methods: FIVRS allows surgeons to follow normal clinical workflows inside the VR environment. FIVRS uses advanced rendering designs and drilling algorithms for realistic bone ablation. A head-mounted display with ergonomics similar to that of surgical microscopes is used to improve immersiveness. Extensive multi-modal data is recorded for post-analysis, including eye gaze, motion, force, and video of the surgery. A user-friendly interface is also designed to ease the learning curve of using FIVRS. Results: We present results from a user study involving surgeons with various levels of expertise. The preliminary data recorded by FIVRS differentiates between participants with different levels of expertise, promising future research on automatic skill assessment. Furthermore, informal feedback from the study participants about the system's intuitiveness and immersiveness was positive. Conclusion: We present FIVRS, a fully immersive VR system for skull-base surgery. FIVRS features a realistic software simulation coupled with modern hardware for improved realism. The system is completely open-source and provides feature-rich data in an industry-standard format.


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虚拟现实,或虚拟实境(Virtual Reality),简称 VR 技术,是指利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身历其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。 实际上现在实用的民用VR技术只有带头部追踪功能的头戴式显示器,只能有限的勉强模拟视觉感官。近年来火爆的VR就是这个。 VR技术重点在硬件方面,尤其是头部追踪技术是重中之重。VR必须要结合硬件与软件一起使用。和大多数人想象的不同,VR在软件方面实现起来简单,几乎只需要很少的一点代码即可实现。
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