VR技术的应用
2018-09-25梅其杰郭锦荣段戡郑海军邹旨龙徐家旋李鹏飞袁长深
梅其杰 郭锦荣 段戡 郑海军 邹旨龙 徐家旋 李鹏飞 袁长深
摘要:目前,虽然VR技术技术的应用仍处于探索阶段,但是在娱乐、军事、医疗、教育等方面,VR技术的应用越来越广泛。因VR技术本身具有的360°无死角的3D视觉的优越性,使该技术在教育中经常能够使受教育者场景再现,可获得最佳的教学效果。于是,探索VR技术在骨科手术教育教学中的应用,不仅仅涉及到该技术本身开发,更是教与学双赢的另一个新思路、项目。
关键词:VR技术;教学;骨科手术
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2018)32-0113-02
虚拟现实(Virtual Reality,VR),亦称为视觉模拟(Visual Simulation),具有包括构想性、交互性和沉浸性的特征。西方新进国家预备将VR技术作为竞争未来市场的关键手段,而在我国,依据《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》,教育部2013决定已经启动开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作。当中,医学虚拟仿真实验室亦是医学教学的重要内容之一。
一、VR技术与医疗教育中的应用
众所周知,2016年,被称之为全球VR风暴年,成为全球IT领域创新科技的前沿技术,占据欧美诸国各大创新科技现场,并走进大国领袖视野。目前,VR技术现已在多个产业、学科中得到应用,尤其是休闲、体育健身、教育培训、军事演习[1]、医疗诊断等诸多领域得到应用。其中教育、医疗的占有率,从2007[2]年至2017年[3],其发展速度可谓突飞猛涨,见表1。
二、VR技术在医学教育的优势
VR技术应用先驱者Walter Greenleaf教授指出:医疗培训、临床诊疗、医学干预、健康保健四大块将是VR技术在医学领域的未来。那么。它的优势何在?不可否认,医学教育就是一项费时、费力、费钱的工作。医学的成功在于经验的积累,前辈们的心得+自己的学习心得或者教训。
从出现医学以来,其学习本身特点注定是一个枯燥的漫长的修行之路。不管是师带徒的形式,或者是大众化的教育形式,医学生们大多数学习的形式都是文字+图片学习,流于表面,缺乏活生生3D概念,无法深刻于脑海。那么,VR技术又将是如何呢[4]?
1.缩短培养周期。一个医学生进入本科教育需要5年、本硕7年、本硕博11年,进入临床规培住院医3年,主治医师4年。由此可见,同比其他行业,这是多么长的一个周期。若是应用VR技术,将会大大减少培养周期。著名血管外科专家张强认为:至少在解剖学的学习上课程可缩短80%。一个手术医师的学习曲度若又3年变为1年,那么,医生的培养将变为修理工那样快捷。
2.降低培养成本。场景再现是培养一个医学生的必经之路,如何更真实、直接的场景将是更快、更好学习途径。标本或案例或手术的真实性、可操作性、可重复性是每所大学、每个教师所头疼的事情,例如解剖标本、中草药标本、手术操作。
目前的现状导致了不可能人手一份,大大限制了医学生的学习,降低了学习热情。而VR技术,可直接在虚拟场景里熟悉医院的整个流程,利于医学生更快地掌握解剖结构关系,在不影响患者隐私的同时,还可以大大降低教学成本。
三、VR技术在骨科手术教学演示的价值
自从1979年的Brown开始应用立体定向技术后,三维空间理念就成为了科研的前沿,1989年VR技术由美国科学家Jarson Lanier率先提出。2001年,新加坡Coh KY教授应成功将VR技术应用医学。之后,陆陆续续有相关报道。直到2014年,由谷歌公司推出的Google Cardboard廉價纸质版VR眼镜,之后,Facebook将VR热浪席卷全球,2016年更是被称之为VR年。
解剖学与骨科手术息息相关,对于医学生而言,在以往的解剖学等学科需要依赖人体和动物的尸体。然而,人体尸源稀缺成本高,动物实验不可避免会对动物造成伤害,这些都严重制约了医学院校教学任务的实施。学生不能通过反复操作完成实训,教学效果不理想,直接影响教学质量。帕梅拉·戴维斯(Pam-ela Davis)院长采用IT-VR技术,进行人体的器官和系统的解剖学教学模式[5],已经走在了前列,并取得了很好的教学效果。
众所周知,80%的手术失误是人为因素引起的,可见手术训练的意义极其重要。年轻的手术医生在真正走向手术台前,均需进行大量精细的训练。VR的多感知性、存在感、超强交互性、自主性、沉浸式的操作体验以及新颖的表现方式可提供理想的培训平台[3]。2016年6月,国内好医术团队与上海六院合作,第一次用APP在国内进行VR手术直播。这次合作,好医术团队通过APP向全国20个省3 000多位执业医师展示了手术现场[6]。
受训医生在应用VR技术时,可观察高分辨率三维人体图像,并通过触觉工作台模拟触觉,让受训者在切割组织时感受到器械的压力,使手术者操作的感觉就像在真实的人体上手术一样。既不会对病人造成生命危险,又可以重现高风险、低概率的手术病例,可供培训对象反复练习。
如同庖丁解牛,VR技术中,筋骨分离,血管、神经、肌肉触手可及。电钻在骨头上的震动感、骨折端的锐利、断离肌腱的回缩、断离血管的活动性出血。只要操作错误,一不留神,鲜血迎面扑来,一片血肉模糊,使操作的感觉就像在真实的人体上手术一样[2]。相信对于看过3D版的《阿凡达》的人来说,震撼感与记忆不言而喻。
四、小结
中国工程院院士赵沁平认为“VR产业”,“未来应该更关注行业应用,比如VR在教育、医疗、装备制造研发、智慧城市的规划等方面的应用”[7]。有专家学者[8]认为:首先,VR技术作为高新科技,需要加大政府投入资助;其次需要医生、患者、教师、技术人员多方面的共同研究、开发、应用。虽然,有着种种不利因素,但是,未来的医疗、教育问题,不可避免要被VR技术占领,如同马云所言:医院在不改革,我将改革医院。微信、支付宝的应用已是事实。VR技术在神经外科[9]、口腔科[10]的应用就是活生生的例子,在骨科手术教学上,亦将是个趋势。
参考文献:
[1]王凯,常祺.虚拟现实技术用于投弹训练及减少训练伤的研究[J].人民军医,2017,60(7):650-652.
[2]孙秀伟,阎丽,李彦锋.虚拟现实技术(VR)在医疗中的应用展望[J].医疗保健器具,2007,(5):17-20.
[3]骆海玉.VR虚拟现实技术在医学院校教育中的运用[J].电子技术与软件工程,2017,(04):10.
[4]唐超.当VR技术遇上医疗[J].中国医院院长,2017,(2):86.
[5]Mark Griswold.CWRU takes the stage at Microsoft's Buildconference to show how HoloLens can transform learning[EB/OL].www.case.edu/hololens/,2017-03-17.
[6]田继红,蒋岱.从虚拟现实(VR)发展看未来医学教育的变革[J].中国管理信息化,2017,20(6):209-210.
[7]青亭网.赵沁平:如果技术跟不上VR大众消费将再遇低潮[EB/OL]http://www.7tin.cn/news/87294.Html,2017-03-25.
[8]傅洪,熊亚平,怀宇,等.VR技术在临床医学中的应用现状及思考[J].中国医学教育技术,2017,31(3):283-291.
[9]孔祥溢,王任直.虚拟现实技术在神经外科手术规划及教学培训中的应用[J].中国医学物理学杂志,2017,34(6):641-643.
[10]石巧,侯建霞.虚拟现实技术在口腔诊疗操作培训中的应用[J].国际口腔医学杂志,2015,42(1)1:69-74.