虚拟现实技术在医学教育中的应用

2022-03-17苏宓

科教导刊·电子版 2022年11期

苏宓

（成都大学临床医学院/附属医院四川·成都 610081）

现代信息技术日新月异的发展，也推动着教育模式的逐步变革。《教育信息化2.0行动计划》指出信息技术不再仅是教学的工具和手段，而是将成为与教育共生的整体[1]。虚拟现实技术作为信息化时代的产物，近年来也越来越多地被运用于教学之中。在医学教育领域，虚拟现实技术可用于基础医学实验教学及临床技能培训等。

1 虚拟现实技术简介

虚拟现实技术是一种用来代替或增强使用者真实体验的仿真系统。该技术通过计算机模拟出一个三维逼真的虚拟世界，使用者通过特殊的交互设备来感知该虚拟世界[2]。虚拟现实技术具有三个显著特点[3]，其一为沉浸性，即使用者将沉浸于数据空间中感受虚拟世界；其二是交互性，即使用者可通过使用一些传感设备与数据交互；其三为构想性，即虚拟现实技术由设计者基于目标构想而设计的。目前虚拟现实技术在医学教育领域已有广阔应用，其模拟真实场景的能力可有效地弥补医学院校实验教学资源的不足，并能显著缩短医学生学习临床技能的时间。

2 虚拟现实技术在医学教育中的应用

2.1 虚拟现实技术在基础医学实验教学中的应用

2.1.1 解剖课实践教学

解剖学是医学生了解人体结构的重要课程，而解剖实践又是解剖学课程中最为重要的环节。标本是解剖实践的基础，但目前人体尸源稀缺，且成本昂贵，难以满足每个学生拥有一具尸体可供解剖的条件。而虚拟现实技术的应用使得医学解剖实践课变得简易。虚拟仿真技术可构建虚拟标本代替传统尸体标本，其形态结构均与正常实体相仿，能够完整地描述出人体的细胞、组织、器官、系统的解剖构成情况，还可以根据需要任意放大、旋转、移动[4][5]。同时，学生可利用虚拟的解剖手术器械来模拟解剖动作，并能通过专业的交互设备给予的力回馈来感受人体组织的不同质感，虚拟解剖软件还可提供剥离和透视功能以实现对数字人体分层次结构的显示[6]。“虚拟人体”虽不能完全替代实物标本，但其使其可使学生不受时间和空间限制全方位、立体地了解人体结构，是传统教学模式强有力的补充手段。

2.1.2 机能实验学教学

机能实验学是一门多学科交叉融合的实验学科，旨在训练学生的动手实践能力。机能实验教学中综合性实验操作通常比较复杂，需要使用器械设备较多，因此实验过程中突发问题通常较多。虚拟现实仿真技术可以实现将机能学实验器械和设备进行拆解，将组装、整合的流程直观地呈现在学生眼前。虚拟现实技术还可模拟出一些场景，让学生用模拟出的实验器材进行简单的实验工作，学生在此过程中可以实现无限次的操作与修正，且不用担心错误操作引发的实际后果。蒋淑君等人[7]发现基于虚拟仿真实验平台的模式与传统实验教学模式相比，前者可更有效地激发学生兴趣，提高学生动手能力，更能显著提高实验成功率。因此，虚拟现实技术能做到较为真实地还原机能学实验过程，并在可控的成本之下实现高质量的教学效果。

2.2 虚拟现实技术在临床技能培训中的应用

2.2.1 外科技能培训

目前，我国已有较多高等院校将虚拟现实技术应用于外科手术教学之中。虚拟现实模拟系统可以模拟手术场景、器械使用、中心静脉置管、打结、缝合等基本操作场景，操作者可利用触觉交互设备与之进行交互，从而在虚拟环境中进行演习操作。此外，系统还能通过交互设备及时地给予受训者反馈，让其能随时根据反馈调整操作。目前虚拟现实技术在神经外科、胃肠外科、骨科、心血管外科、眼科等领域都有广泛应用。如在神经外科教学中[8]，虚拟现实技术可利用患者头颅和血管影像信息重构建虚拟手术标本模型，且能提供一些能实现切割、移动等操作的特殊模拟工具，让操作者可在虚拟环境中复现切开头皮、钻颅骨、开骨窗、暴露病变部位等完整的手术过程。该训练可使操作者能身临其境地感受到神经外科手术定位过程，能显著缩短神经外科医生掌握熟练手术技能的时间。

2.2.2 内科技能培训

随着内窥镜及介入技术在内科中的应用日渐增多，不少内科科室要求医师需要具备内镜操作或导管介入技能。但该类技能的训练往往耗时较长，且受病例资源和场地等的限制。虚拟现实模拟器可有效提高医学生学习该类技能的效率，并能对其操作表现进行客观的评估反馈。超声引导下的经支气管针吸细胞学检查是一种在支气管超声引导下透过气道壁获取病变标本的技术，该技术具有快速、微创、花费低等优点，但对操作技巧要求很高，需要长期反复地训练。研究表明，基于虚拟现实技术的模拟训练能显著缩短受训者的学习时间，提高初学者的操作技能水平，且该训练是在可靠有效的评估工具下进行，能客观地评估操作者的技能水平[9]。此外，一些关于在超声内镜、结肠镜检查、血管介入方面的虚拟现实模拟训练的研究也均证实了虚拟现实技术确实可显著提高受训者的学习效率。