虚拟现实技术在农村医学专业教学中的应用

薛松慧 薛 燕 谭海燕

（江苏省南通卫生高等职业技术学校 江苏·南通 226010）

0 引言

农村医学专业作为职业医学教育的重点，主要面向农村地区或贫困地区的医疗卫生建设，培养出热爱医学并乐于为农村医疗事业贡献力量、具备扎实的基础医学知识与医疗卫生知识、具备专业的诊断治疗能力、拥有对突发病症应急处理能力的有志青年。为了完成这一培养目标，农村医学专业在课程设置中加入了中医学、生理学、药理学、解剖学、诊断学、内科学、外科学等数十种专业课程，并对实践课程时长作出一定的要求，保障学习者在修习期间可以接收系统完备的医疗知识，并通过实践操作将其转化为自身的求职技能。

1 虚拟现实技术概述及其特点

虚拟现实技术又称VR技术，全称Virtual Reality，是随着计算机技术的快速发展应运而生的一种新兴科技，其运作原理为，以现实世界为真实参考，将现实维度转化为数据，在计算机中构建三维模型，尽可能还原现实情景，接着通过计算机输出设备，将计算机与使用者的感知系统建立联系，从听觉、视觉、触觉、嗅觉等方面入手，充分发挥计算机仿真系统的作用，让使用者获得沉浸式体验。虚拟现实技术将现实世界与计算机系统巧妙结合，还具有以下特性：

1.1 沉浸性与多感知性

沉浸性与多感知性是虚拟现实系统不可分割的重要特性，二者相辅相成，是虚拟现实系统的主要特征。虚拟现实系统能够成功运营离不开体验者与计算机仿真系统的相互作用，多感知性依附于计算机系统的技术层次，主要通过传感技术捕捉用户因运动所散发出的信号，由系统感知后进行回应，但由于技术限制，现阶段的传感技术只能感知最基本的生理特征，如运动、触觉、嗅觉、视觉等方面的变化[1]。沉浸性则侧重于体验者的反应，系统在接收到用户信息后，做出与现实环境相似的反应，反馈至使用者，让使用者产生错觉，从心理与思维上沉浸其中。

1.2 交互性与自主性

虚拟现实系统在设计时运用了大量的物理规律，其目的是为了尽可能再现物体在受到力的作用时的真实反馈。交互性指使用者传感技术的辅助作用下，通过触觉或者其他感觉，对于虚拟环境中的物体产生可操作的错觉，如通过推动、拿起等动作，对应物体会发出声响，其位置和状态也发生改变。自主性则是系统对于用户的实际运动，根据设定好的规律，让物体做出合乎物理逻辑的反应。

1.3 构想性与模拟性

构想性的核心在于创新，这也是虚拟现实技术最具有开发潜力的特性。虚拟现实世界在设定时加入了可供探索的认知系统，并非如现实世界一般一成不变，用户在进入虚拟世界后，可以根据自身认知能力创设出客观世界不存在或极难发生的情境，如模拟分子运动、模拟火山喷发等。虚拟现实技术几乎可以完美再现现实情境，并且由于其可设定可操控的性能特点，可以不受空间与时间的局限，在体感系统准备就绪之时，便可进入模拟场景，畅游虚拟世界。

2 现阶段农村医学专业的教学困境

2.1 教学内容陈旧，学生兴趣不足

农村医学专业是中职医学与高职医学的特色专业，其目的在于为社会培养能够胜任农村或边远贫困地区卫生院基础卫生工作的应用型人才，工作范围涵盖了医学预防、常见疾病诊断与治疗、医学康复等方面。同比于本科阶段的医学专业生，农村医学专业的教育对象基础知识相对薄弱，自制力不强，对于学习的积极性不高，并试图用浑水摸鱼通过结业测评，这在一定程度上对教师的教学能力提出了更高的要求[2]。然而，以高职院校为例，其前身多为当地的中专卫校或普通医专，更甚者由成人医学院校演变而来，依旧沿用着以前的教师，然高职医学的培养目标已经从追求系统的知识性转变为注重理论的实践性，这就导致教师的专业能力跟不上学校发展的步伐，依旧停留在过去以理论知识为主的传统教学，继续延续着刻板、沉闷的教学氛围，无法激发学生兴趣，对学生没有任何吸引力。

2.2 教学方法落后，能力提升缓慢

新时代下，科学技术的崛起不仅带来了生活的便捷，也为教育提供了新思路。然部分院校的农村医学专业依旧沿袭着陈旧的教学观，将教师与教材作为课堂的中心，只重视知识的灌输，不重视学生对于知识的吸收与内化。学生在课堂上只能获得枯燥的理论知识，检验学习成果的方式只能通过识记知识点与书面测评，对于知识只能进行一段时间内的记忆保留，并未将其与医疗实践相结合，自身能力得不到真正意义上的提升，在实际操作时，无法独立完成医疗操作，成为只会空谈理论，不会实践的医学生，不能完成由学习者向职业医疗卫生工作者的蜕变。

2.3 教学设施短缺，实践经验匮乏

中职院校农村医学专业发展不足的重要原因在于师资力量不匹配，教学条件不具备。在中职教育发展前期，因生源能力不能满足国家与社会对于医学类人才的高标准要求，教育部曾颁布文件停止中职教育医学生的招生[3]。但随着国家的不断发展，对于农村医疗越来越重视，急需培养一批专门面向农村卫生所或卫生院，能胜任日常疾病的诊疗，侧重于实践操作，而非医疗科学研究的高质量应用型人才。农村医学专业作为中职教育中仅有的医学专业，在设立前期，没有专业对口的师资力量进行教学活动的开展，教师缺乏实践经验，同时，学校也并未配备专业设施，未建立符合医学规范的实验室，未购买相关的模型器材，二者的共同短缺直接影响了学生实践能力的获得，致使很多学生得过且过，并未通过学业修习成长为专业的职业医师。

3 VR技术在农村医学专业教学中的应用前景

3.1 系统解剖学与局部解剖学课程

在传统的解剖学教学与课堂实验中，教师只能通过动物活体实验与模型向学生教授相关解剖学知识。人体的内部构造复杂多变，包括神经系统、内分泌系统、泌尿系统等，每个不同类别的生理系统又囊括多重器官与组织，与动物的身体构造大相径庭。学生在学习解剖学相关知识时，只能依靠教师对器官模型的讲解，或者通过观看视频演练，往往对所学知识一知半解，在实际操作时也只能借助解剖动物活体了解身体内部器官构造，无法对人体结构做到系统彻底的了解，不能完成理论知识到实践经验的转变。虚拟现实系统的加入，以三维模型与体感技术作为依托，通过建立人体三维解剖模型，让学生能真正融入解剖环境，完成相关知识的学习[4]。人体三维虚拟系统的运作原理为，通过全息图像技术，将人体的三维构造以数字化形式完美再现，不仅可以帮助教师更为细致地讲解人体的内部构造，摆脱了传统模型教学的局限性与失真性，还可帮助学生对人体内部环境进行动态性观察，将课本知识实体化，有利于学生对于系统解剖学与局部解剖学知识的吸收与运用。

3.2 外科手术培训与临床诊疗

在农村医学专业教学中，由于实践操作与医疗设备的局限性，教师无法在课堂上向学生描述与传授相关的手术操作知识，学生只能在就业实习阶段通过观摩学习具体的术中操作，无法将理论知识与实际操作进行有机结合，学习效果不佳。虚拟现实技术可通过影像资料与计算机技术建立虚拟系统，模拟手术环境，甚至可以通过体感交互技术在患者与医生间建立远程连接，突破空间的限制，通过手术操作仪器完成临床远程诊疗[5]。除了突破时间与空间的界限，在应用于手术培训时，虚拟现实技术可做到拟定术前计划与评估操作方案，帮助医生将手术风险降到最低，最大限度地保证患者的健康与生命安全。以外科手术模拟系统为例，VR系统可以在术前通过导入患者的影像数据，对于特定部位进行量化操作，并构建三维信息模型，帮助医生更好地分析手术方案，拟定术中计划。同时，在应对脑部、心脏等关键部位的解剖与治疗时，VR系统还可做到对术中过程进行模拟，对可能出现的意外进行评估，通过各类参考数据帮助医生选择最佳诊疗方案，将术中风险降到最低。

3.3 中医远程诊疗系统

远程诊疗将虚拟现实技术在医学诊疗中的应用发挥至最优，其最大特点是可以打破空间界限，在有效时间内对患者进行诊疗，不必延误治疗时机。除了可以应用于临床诊疗，还可应用于中医诊疗。中医诊疗法不同于临床诊疗，仅通过各类医学影像便可判定患者的疾病类别，中医诊疗最关键的诊疗步骤在于切脉，这就限制了诊疗环境与诊疗条件，即患者与医者必须面对面近距离接触。虚拟现实技术中的体感交互技术可以打破这一空间局限性，通过计算机输入与输出设备，让医者能获得患者脉象的指端感受，从而进行进一步的诊疗。同时，虚拟现实技术完美加入了计算机的互联作用，允许多人同时在线，因此诞生出的专家诊疗系统可以综合多位专家的问诊经验，对患者病症做出最权威的论断，真正摆脱时空界限，做到足不出户便可看病问诊。然而，该项技术仍然处于开发初级阶段，很多诊疗技术受硬件设施的约束，依旧处于理论阶段，无法真正投入到现实诊疗中。

3.4 康复训练与医疗护理

康复训练作为患者恢复治疗的重要环节，主要应用于机体受损等严重影响身体机能病症的术后恢复，对于患者能否恢复正常生活有着至关重要的作用。传统的康复治疗只能依靠机械训练与医生的经验，对患者的恢复程度进行粗略的判断，但每位患者的身体机能不同，对于机械训练的适应性也不同，在进行机械训练时，常会出现训练效果不佳或使病情加重的情况，延长了恢复周期，加大了治疗难度。虚拟现实系统问世后，研究者通过构建训练情境，将体感技术与人体动作捕捉技术糅合进康复训练系统，可以对患者的肢体动作进行捕捉，与患者的神经系统与感官系统进行连接，通过采集患者的各项体征数据，直观再现患者对体能训练方式的适应性与恢复状况，针对患者的实际病况，制定专属于个人的诊疗方案，将康复训练的治疗作用发挥至最大[6]。同时，还可构建医疗护理系统，通过数据与图像，将不同病症的患者简化为系统模型，帮助初学者进行实际护理操作与实践，既缓解了医疗环境紧张、实习机会有限带来的实训难题，更可以重复利用，在一定程度上避免了医疗资源的浪费。

3.5 精神疾病中的医学干预

由于现代社会的快速发展，人们承受的社会压力愈来愈多，伴随而来的便是各种各样的心理与精神疾病，此类疾病诱发于现实环境，改变人们的思维方式，控制人们的情绪状态，还会伴随一系列的身体病痛，对患者的身心健康带来极其严重的威胁。但由于每个人的成长环境不同，诱发原因多种多样，药物治疗有限，心理与精神疾病的治疗多数只能依赖于心理医生的暗示与疏导，只能起到一定程度的舒缓作用，不能进行根治，致使病情反复，给患者带来更大的痛苦。虚拟现实技术的最大优势在于可以模拟现实情景，尽可能真实地还原过去情境，在发现心理疾病的诱因后，通过再现或改变情境，可以更好地帮助患者克服心理障碍，恢复心理健康，并且可以在一定范围内进行调控，避免对患者产生新的刺激，加重病情。目前虚拟技术可应用与恐高症、焦虑症、密集恐惧症等常见病症的治疗，通过系统脱敏疗法，对患者施以刺激，随着刺激程度的递增，逐渐克服对事物的心里恐惧。

4 结语

虚拟现实技术通过计算机系统真实再现现实情境，并通过体感交互系统、人体捕捉系统等计算机输出设备将虚拟与现实世界巧妙连接，让使用者能够在二者之间进行自由切换。虚拟现实技术的问世，因其仿真性与可控性，可以将实践与实验过程大大简化，降低了对环境的苛求度，节约了生产与实践成本，所以被广泛应用于各行各业。虚拟现实技术的问世可以针对性地解决农村医学专业在教学过程中遇到的现实性问题，如教学方法陈旧、实验设备简陋、实习机会有限等。新兴技术在课堂教学的加入还可以帮助学生真实还原医疗场景，在保障安全的条件下进行医疗操作，既可以激发学生的学习兴趣，又可提升学生的实践操作能力，还可应用于复杂的手术治疗，降低心理治疗的难度，可谓一举多得。