基于计算机虚拟技术构建临床诊疗实践教学辅助手段探析

林利， 李春梅， 刘畅

随着科学技术及现代教育事业的发展，传统的教学模式已不能满足信息化时代教育的发展趋向。特别是在医学临床实践教学中，传统的临床实践教学在医学院校招生规模不断扩大、学生对原有教学方法与手段不感兴趣而远离课堂、医生及护士执业许可制度建立、《医疗事故处理条例》出台及病人维权意识增强等因素的影响下，学生的临床实践机会和质量都不能得到很好的保证，教学质量受到很大的影响，抑制了学生的创造能力［1］。为了改善目前的临床实践教学现状，我们在原有的临床实践的基础上，积极探索新的辅助临床实践教学手段。由于虚拟技术具有沉浸性、交互性、真实性、可重复性等优点，它已经成为当今教育技术和计算机多媒体辅助教学的重要发展方向之一。为此，利用虚拟技术进行虚拟仿真教学，特别是在辅助临床实践教学方面具有更大现实意义。本文探索将传统的临床实践教学过程作为一个虚拟的医学诊疗场景，将某疾病的发病机制及诊治过程的全部资料有机地组织在一起，通过虚拟现实技术构建出一个医生为病人诊断和治疗的场景［2］。

1 构建虚拟环境病例的诊断、治疗流程（见图1）

图1 虚拟环境病例的诊断、治疗流程

2 以三尖瓣下移畸形疾病为例构建虚拟医学场景

用3D Max［3］和flash虚拟一个三围空间及病人，当打开某一病例的程序时，虚拟场景中出现一个病人到医生办公室就医的场景，学生通过操作计算机进入医生的角色，开始为虚拟病人诊断、治疗。本研究以三尖瓣下移畸形疾病为例，来探究构建整个虚拟医学场景的过程。

（1）首先利用虚拟现实技术虚拟出病人的体貌特征：通过点击虚拟病人的面部实现下面的描述，点击一次出现一条体貌特征，直到虚拟病人所有体貌特征都显示完毕，系统提示：体貌特征结束（比如三尖瓣下移畸形体貌特征：①生长发育差，体格瘦小；②颧颊潮红类似二尖瓣面容；③有不同程度的紫绀）。

（2）利用虚拟技术虚拟出病人的问诊情况：通过点击虚拟病人的嘴部得到虚拟病人的自身感受，点击一次出现一个症状，直到病人所有感受的症状都出现过，系统提示病人提供的自我感受结束。

（3）利用虚拟现实技术虚拟医生在做触、叩、听等简单检查过程：通过点击虚拟病人的心脏一步步描述各种有关该疾病的现象，点击一次出现一种现象的语音描述或是文字叙述，有一些特殊听诊声音在后期完善时再加入（比如：左前胸隆起；心浊音界扩大；胸骨左缘可扪到三尖瓣关闭不全产生的收缩期震颤等）。

（4）通过上面3步的诊断，我们可以为虚拟病人初步诊断为心脏瓣膜问题，这个结论在程序设计时一定要体现出来，但具体是何种疾病还待进一步确诊。这个过程中，我们应设置出几种容易混淆的病例，让学生通过上面的初步检查得出几个结论，不正确的结论随着后面的检查会被一步步排除。

（5）围绕有关心脏瓣膜的疾病病史及成因分析病情，进一步确定疾病。在虚拟环境中快速出现心脏主动脉瓣、二尖瓣、三尖瓣有关疾病的病史及病因，以及几种疾病的体貌特征、临床表现、发病机制、发病机率等，学生简单地进行比较后，再决定患者需要进一做什么检查来确诊。

（6）根据前期的诊断和分析还不能确诊疾病，所以需要做一些医学辅助检查。本病例需要对下面几项检查内容进行综合分析才能确诊疾病。利用虚拟现实技术虚拟出胸部X线检查、心电图检查、超声心动图检查、心导管检查及心血管造影等检查过程。在虚拟环境中设有辅助检查标记，当用鼠标点击此标记时出现多项辅助检查项目，同学们可根据前面的初步诊断选择合适的辅助检查。当学生选择胸部X线检查时，虚拟环境中出现一个胸部X线片，胸部X线片显示：心胸比率明显增大，右房扩大，整个心影呈倒置的漏斗型，上纵隔影变窄，以及肺血管纹理减少等信息；当选择心电图检查选项时，出现在虚拟环境中一个典型的心电图，在心电图上可以观察到右束支传导阻滞、P－R间期延长、常见P波高大并伴有心律异常、心率增快等现象；同样，当选择超声心动图检查、心导管检查及心血管造影检查等，虚拟环境中都会出现相应的影像或文字资料。以上4种检查根据具体情况，需要同学融会贯通联合检查，最后确诊为三尖瓣下移畸形疾病。

（7）确诊疾病后再根据具体情况制定治疗方案：三尖瓣下移疾病必须通过手术的方法治疗，需要根据超声检查情况制定手术方案。在这个过程中，学生必须考虑到不同手术方案的适应证及禁忌证问题，然后再根据具体情况确定采用哪一种手术方案。程序设计时，当确定手术治疗方案时，虚拟环境中分别出现手术适应证和手术禁忌证的各种选项，需要学生完全选择正确的适应证及正确的禁忌证方可进行手术方案的确定。当确定手术方案后，虚拟环境中就会显示下面的提示信息：近年来，随着手术技巧的日趋成熟，临床上一经明确诊断且伴有心慌、气急、心律失常及紫绀、心力衰竭的出现即应及早手术治疗，而不应受到诸如年龄及心功能等方面的限制。经过相应的手术治疗后，往往都能取得比较满意的临床效果。

三尖瓣下移畸形手术分为三尖瓣成形及ASD修补术、三尖瓣置换术、上腔静脉 －肺动脉吻合术等几种手术方式。在虚拟环境设计的初期由于技术力量有限，只能把每种手术的步骤用文字或是图片表示出来。随着计算机软、硬件及虚拟现实技术深入发展，尝试着把每种手术方法都虚拟成与现实临床操作感觉相似的医学场景，比如：给心脏手术时，虚拟的心脏就会流血，需要操作者去止血，能看到心脏内部的结构及心脏各个房、室的工作情况等，这需要很强大的技术与人力、物力支持［4］。这也是我们今后努力的方向。

（8）利用虚拟技术虚拟出治疗过程中出现的问题及对策医学场景：针对不同的手术方案把每一种手术过程中容易出现的问题及相应的对策都虚拟出来。

（9）预测治疗效果及康复。通过虚拟场景让学生有身临其境坐在办公室为病人看病的感觉，并且在病例虚拟的过程中有步骤、有次序地将有关三尖瓣下移疾病涉及的全部医学知识合理地设置在虚拟场景中，并努力做到与现实的诊断、治疗情境完全相符。在这种虚拟的临床诊疗环境中，学生有足够的时间发挥自己的想象力，利用此虚拟场景，学生可以不受时间和空间的限制，随时随地都可以进行虚拟的临床实践学习，而且还可重复地使用此虚拟场景。并且在程序设计的过程中还添加了情境设计，同时设置一些任务和激励机制，让学生带着任务且迫切地想完成的思想主动去为虚拟病人诊断治疗，这样学生有充分思考问题的时间和主观能动性，使学生更全面深刻地掌握理论知识和临床技能，激发学生创造性思维的发挥［5］。学生在虚拟场景中对此类疾病的整个诊疗过程学习的非常透彻，再去临床实习时接触此类疾病就能做到有的放矢、举一反三，这样临床实习生才能更好地把握有限的临床实践机会，必将得到较好的临床实践效果。

虚拟现实技术的出现有助于培养学生的学习兴趣，并且学生能沉浸在虚拟环境中认真地思考解决问题，培养学生的临床思维、临床技能等能力。在虚拟临床实践中，如果学生能把虚拟环境与真实实践相比较，并能从虚拟真实情境迁移出来，必将产生很大的医学教育价值［6］。

［1］ 于洁，李雅杰，王松华.现阶段临床实习质量影响因素的思考［J］.中国医学高等教育，2007，（10）：85－86.

［2］ 张劲.利用虚拟现实技术创建教学新模式［J］.常州工程职业技术学院学报，2007，（3）：26－27.

［3］ 陶丽，王俊伟.3DS MAX 2008中文版标准教程［M］.北京：清华大学出版社，2008.29－49.

［4］ 付万袭，岳成，李寒，等.三尖瓣下移畸形的治疗［J］.海军总医院学报，2009，22（2）：94－95.

［5］ 孙宏卫.应用VRML建设虚拟医学教学环境的构想［J］.中国医学教育技术，2006，20（5）：408－410.

［6］ 刘小泓，张鹏.虚拟现实技术在教学应用中的探讨［J］.中国医学教育技术，2007，21（4）：283－286.