基于VR 技术的院前急救科普平台设计与应用

阳君杰 王蓉 王树

1.南华大学松霖建筑与设计艺术学院；2.南华大学护理学院

我国应急救护技能普及率低，公民的安全急救教育不足，严重影响公民的健康安全，不能满足人民群众的急救照护需求。研究将虚拟仿真技术（VR）与急救培训内容相结合，模拟突发应急虚拟场景，全面融合视、听、触觉真实还原急救现场，设计开发一套交互式学习、实训演练、考核测评一体的虚拟仿真院前急救科普教育平台；通过“学—做—考”系统化学习路径，展开专业急救知识培训；利用互联网、移动平台和社交媒体进行嵌入式传播，有效促进急救知识普及效果。

1 国内院前急救发展现状

健康安全是促进人类全面发展的必然要求，也是广大人民群众的共同追求[1]。“健康中国2030”规划纲要指出，应加强全民安全意识教育，提升突发事件紧急医学救援能力，健全医疗急救体系，提高救治存活率。据统计，截至2018年，我国应急救护技能普及率不到1%；而2005 年美国的急救知识普及率已达到25%[2]；2014 年法国的急救培训普及率为40%，德国高达80%，提示我国公民的安全急救教育不足。

我国是灾害事故多发的国家，由于灾害事故导致死亡的人数居世界前列[3]。院前医疗急救作为社会保障体系的重要组成部分，可以有效降低灾害事故所致死亡伤残率和满足人民群众的急救照护需求。然而我国应急救治体系仍存在人民群众急救意识淡漠，急救知识和技能缺乏，缺少统一、权威的应急医疗知识及技能科普体系等问题[4]。如何降低灾害事故所致死亡伤残率和满足人民群众的急救照护需求成为院前医疗急救的新论题。

2 基于VR 技术的院前急救科普平台的模块设计

本项目设计是以院前急救为主题的科普平台设计，以人机交互为主要功能开发的展示交互系统，由VR 场景漫游沉浸式体验和VR 交互功能设计等项目组成。

2.1 梳理院前常见急救技术

结合专业医疗护理知识和技能，提炼生活中常见的突发急救情况，针对车祸、溺水、触电、高空坠落、异物卡喉等生活中常见的意外伤害事故，梳理急救知识及方案设计，实现标准、权威、系统的救治流程。具体内容包含：（1）各种应急事故处理的标准化流程；（2）各项急救技术的规范化步骤；（3）各项事故处理中注意事项和禁忌。

2.2 构建院前急救科普教育平台

2.2.1 内容模块建设

内容模块建设可分为学习、模拟、考核三个模块。如图1、图2 所示。

图1 院前急救科普教育平台的模块框架Fig.1 Module framework of the pre-hospital emergency science education platform

图2 院前急救科普教育平台界面Fig.2 The interface of the pre-hospital first aid science education platform

（1）“学”：学习急救知识，增强内容趣味性。在学习板块制定了系统全面的急救理论知识体系，范围较广，内容多样，由浅入深，从事故的防卫、救治流程、二次危险、具体措施、救治动作等多角度展开学习；本模块在考虑体验者的观感操作的同时兼顾内容效果，融合多元化的技术手段，将枯燥的理论知识，采用视音频、插画、Flash 动漫、多媒体等多种生动活泼的富媒体技术方式结合，达到视听触全方位感官体验。强化内容生成的趣味性，增强了可阅读性和趣味性，改变了人们对于传统知识学习的枯燥乏味的学习方法。

（2）“做”：模拟场景演练，强化实训体验。本系统注重在有效传播科普急救知识的同时要兼具良好的体验感和参与感，与传统的系统程序相比，该设计打破了传统电脑使用交互方式单一的限制，采用人机交互，具有较强的沉浸体验感，在“玩”的过程中“学”是本系统沉浸式体验模块的特点，在传播急救知识和沉浸式体验内容方面，该系统设计将医疗急救操作演示与人机交互相结合，参考标准、权威、系统的救治流程，设计和制作了多个虚拟现实急救场景，将常用急救技术，在构建的虚拟场景中进行沉浸式体验，体验者将扮演演练场景中的施救者，实现主动参与的目的。

通过Unity 平台融合国内北京迅驰视界开发的Xdreamer 平台，制定逻辑清晰、板块合理的实践模块，通过系统引导交互操作，掌握各项常规的急救知识和救助技能，并在游戏中能提高自身心理素质，强化救治知识和经验，从而达到在生活中遇到突发情况的时候能救助他人的目的，有效降低意外事故的伤亡率。体验者在玩“急救游戏”的过程，是学习和传播急救知识趣味而有效的途径（如图3 所示）。人机交互让体验者进入一个虚拟又逼真的模拟情景，全身心的经历各个完整医疗事故的紧急救治过程。通过交互操作，实训演练，牢牢掌握各项事故的救助技能和动作规范。

图3 急救游戏的训练界面Fig.3 The training interface of the first aid game

（3）“考”：考核急救能力，综合测评效果。考核模块以理论学习和实训演练模块分层次融入急救考核系统中，设计了理论学习和急救操作的数据考核作答系统，用于检测用户对于理论急救知识和实训演练掌握程度，用户可通过作答的方式，对自身专业知识进行检测，考核结果以得分的形式反馈用户的学习成果，体验中检验用户急救素养的掌握程度，可作为健康安全防卫方面的年度考核指标。

通过学、做、考3 个模块学习，突破传统的被动式急救科普知识的传输体系，实现自主性自我学习，通过新技术手段增强学习热情，以游戏体验的形式强化院前急救知识的掌握。

2.2.2 技术手段实现

首先在3D Max 软件中，建立数字化人物角色模型，数字三维场景构建，虚拟仿真环境模拟，按照前期脚本设定人物动作及动画环节，经动画预演审定合格输出FBX 格式文件，导入Unity 软件；在Unity 编程软件中实现情感化UI 设计，凸显科技化风格；其次是模块功能设定强调简洁直观，基于Xdreamer 状态机支持可视化脚本，避开繁杂的编程工作，通过连线方式完成逻辑编写，固化急救逻辑行为，快速制作出原型并推出交互内容，直接依托状态机设定交互指令；结合虚拟仿真交互技术的分类及输出端口，实现人机互动，最终实现线上线下体感互动等多种信息化体验。

2.2.3 传播路径更新

（1）拓宽线上传播途径。依托新媒体技术，使用微信、微博、抖音、门户网站等多种传播方式，最大限度地满足各个不同年龄层次居民的使用需求，利用互联网和移动端口来传播推广此系统，民众可以“一键分享、一键扫码”，利用社交媒体来提升公众的关注度和兴趣持久度，引导用户自主学习和分享。因其传输快、信息量大和覆盖范围广的特点提高了院前急救科普效率，可成为公民科学素质的考核指标；（2）积极开展线下急救知识普及宣传活动。进入学校、机关、企事业单位、社区、乡镇等各层次区域开展科普宣传活动，广泛推广此平台及相关成果，其传播快、信息量大和覆盖范围广的特点提高了急救科普传播效率，从而真正实现全民学习；（3）融入区域急救资源共享的信息载体。区域急救资源共享是事关百姓健康和生命安全的重要内涵，与专业急救机构、医院急诊科(室)和相关紧急救援机构展开深度合作，实现资源共享、成果共建、义务共行模式，使得项目建设成果进一步扩大化及保有可持续发展空间，辅助建立更全更完善的急救医疗服务体系。

3 基于VR 技术的院前急救科普平台的优势分析

针对现阶段国内急救科普知识普及的不足，本项目将虚拟仿真技术（VR）与急救培训内容相结合，利用虚拟场景，满足实际演练。例如心肺复苏（CPR）是针对骤停的心脏和呼吸采取的救命技术，而CPR 现实中只能利用模拟人进行培训和操作，并且受众狭窄，普通市民很难接触到。如果利用VR 技术进行CPR 模拟，就可以填补空白，在虚拟环境中，体验者可以经历一个完整的心肺复苏急救过程，其他例如骨折、外伤、呼吸道异物等突发情况也是如此。

VR 技术介入院前急救科普还具备以下作用：

（1）针对现实急救科普教育的局限性，能助力提升科普教育效率。相关应急救援机构研究结果表明，单一媒体的教学形式如文字或图片，宣教效率不高；复合媒体教学形式的效率，如多媒体教学也只提高30%的效率；高沉浸的VR 互动媒体，强化实操水平，宣教效率可达到70%以上。

（2）线上广泛传播，降低宣传教学成本。实现线上学习、教育、培训、考核，结合新媒体传播，覆盖面广，大幅度降低培训的成本，—次投入反复使用。可支持多人同时体验，大大缩减了宣教的时间。

（3）学习过程中提高群众学习急救知识的兴趣与动力。通过VR 这种百分百还原急救现场，人、物各就其位，让体验者进入一个虚拟又逼真的模拟情景，全身心的经历一个完整医疗事故的紧急救治过程。每一步骤的应用都详细到身体相对应的部位，内容、细节丰富，通俗易懂。

（4）增强群众应急避险、自救互救意识和能力，提升群众防灾减灾意识和自救互救能力，使他们在面对突发灾害时能够采取正确的应对措施，从而全面提高社会综合防卫救治能力。

（5）提升公众自信心，弥补盲目无措、不会自救、不敢互救、害怕错救、因救致残的不良现象。

4 基于VR 技术的院前急救科普平台的实效分析

院前急救科普平台使用一年来，收到广大使用者的好评。

（1）突破传统的医疗急救被动式教育方式，采用“学—做—考”系统化培训学习路径，用户化被动为主动学习，使得用户更深层次的学习掌握院前急救知识，虚拟仿真技术进行互动，增强用户人机交互体验感和沉浸感，民众关注度显著提高。

（2）传统院前急救知识存在单个事故单一性的讲解，此系统进行整体开发，将生活中常见的救治事故嵌入到系统中，公众学习掌握医疗救治知识的实际效果得以提升。

（3）利用互联网、移动互联网平台来和社交媒体进行嵌入式传播，线上学习、教育、培训、考核的目标。结合新媒体传播，传输快、覆盖面广，可节约培训成本，提高科普教育的推广度；也可线下培训，实地体验平台科普互动模块。

5 总结

本项目研究院前急救知识信息，将其结构化、标准化，以构建院前急救知识库；开发功能符合应急急救措施的标准化流程。与虚拟仿真技术相结合，将专业知识性较强的院前急救知识转化为大众喜闻乐见且易于理解的科普性知识，针对不同年龄层次、不同背景特定人群针对性开发。构建虚拟仿真实训演练系统，设计功能模块，使不善电子信息技术操作的普通群众能够方便而正确的互动。利用互联网和移动端口推广传播，通过社交媒体来提升公众的关注度和兴趣持久度，引导用户自主学习、测评和分享，取得了良好的社会实效。

引用

[1] 牛哲.“健康中国”策思想政治工作旨归和多维建构[J].文存阅刊,2018(15):180-181.

[2] 高原.中国急救体系尴尬待解[J].法治与社会,2020(2):50-51.

[3] 滕美艳,孔质彬,刘洁.交通事故院前急救的危机管理[C]//中华医学会急诊医学分会第17次全国急诊医学学术年会,2014:08-07.

[4] 刘倩.浅析国内应急科普现状[J].现代职业安全,2020(2):32-33.