談虛擬現實技術提升現代醫學教育實訓水平

【摘 要】隨著計算機、人工智能、傳感技術等科技的飛速發展，為虛擬現實技術打下了堅實的基礎。在醫學教育中，通過應用虛擬現實技術，解決了傳統醫學教育實訓場地、費用、標本、危險等方面的問題，對提升現代醫學教育實訓起到了巨大的作用。

【關鍵詞】虛擬現實技術 醫學教育 實訓

2010年衛生部制訂的《臨床住院醫師規范化培訓試行辦法》及2011年教育部高教司發布的《2011年工作要點》，對醫學教育作出了有關要求。目前醫學教育的關鍵點之一在于對臨床醫學應用能力的提高，因此，加大和提升臨床實訓條件勢在必行，虛擬現實技術正應這一要求逐步廣泛應用于現代醫學教育實訓教學。

1 虛擬現實技術概述

虛擬現實（Virtual Reality，VR），是由計算機產生的集視、聽、嗅、觸、運動覺等感覺于一體的沉浸交互式虛擬環境。操作者借助必要的交互、傳感與跟蹤、顯示設備，以人類自然的方式，從任何角度與虛擬三維環境中的物體進行交互，產生身臨該虛擬環境的感受與體驗。虛擬現實技術具有多感知性、交互性、想象性和浸沒感的基本特征。

2 虛擬現實技術應用于醫學教育實訓的必要性

在傳統的醫學教學實訓中，如人體標本解剖和各種手術實訓，受標本、場地等的限制，實訓費用高昂；同時，醫學生不能通過反復在病人身上進行操作來提高臨床實踐能力、臨床實踐具有較大風險等。臨床診療能力培養面臨較大的困難，必須尋求有效的實訓方法。虛擬現實技術在醫學技能訓練及考核上，具有諸多優勢，對直接觀察病變和體驗操作均具有極大便利，解決了傳統醫學教育實訓過程中出現以上的問題，因而目前應用和發展迅速。

3 目前虛擬現實技術在醫學教育實訓上的應用

近十年來，醫學技能實訓從教學模式、培訓理念到訓練手段都有了很大發展，而虛擬現實技術在仿真模型、多媒體教學軟件等實訓手段逐漸普及的基礎上，成為拓展和提升醫學實踐教學的重要手段。目前應用較多的是醫學技能訓練、虛擬外科手術、心理疾病和精神疾病治療等。

3.1 虛擬人體解剖學

傳統解剖學掛圖和大部分多媒體課件上應用教學圖片都是二維模式，缺少直觀的、立體的體驗，造成了解剖學習的困難。模型、標本雖具有立體結構，但形式單一僵硬不能滿足多角度、多層次的教學和實訓需求。

虛擬人體解剖學，可在顯示人體組織器官解剖結構的同時，顯示其斷面解剖結構，并可以任意旋轉，并提供器官或結構在人體空間中的準確定位、三維測量數據和立體圖像，令解剖教學直觀真實，由外及里、由大體到微觀，實現了形態教學和科研的跨越性發展。

3.2 普通外科操作虛擬訓練系統

培養能夠獨立熟練操作的外科醫生需經多年的臨床實踐。但醫學生，不可能反復在病人身上進行操作，而手術虛擬訓練系統可為他們提供反復訓練、驗證考核的條件[3]。

系統提供虛擬環境、虛擬人、虛擬人體圖譜及虛擬人體器官，為醫學生制訂手術方案、術前在虛擬人體上進行練習、避免手術事故，同時對于復雜手術過程的訓練，虛擬訓練系統可進行規劃、演練、預測及指導手術的進行。

3.3 腰椎（硬膜外）穿刺虛擬訓練系統

腰椎穿刺操作技術極為重要，涉及內科、兒科、外科、神經科、麻醉科等學科，是醫師必須熟練掌握的技能，但同時又是風險較大、病人心理負擔重、不易配合的操作項目。

腰椎（硬膜外）穿刺虛擬訓練系統包括腰椎穿刺和硬膜外穿刺，分為成人和幼兒訓練模塊。腰椎穿刺具有基本腰椎穿刺、蛛網膜下腔麻醉、蛛網膜下腔給藥、腰大池引流等訓練功能。醫學生在操作訓練中，能夠實時監測穿刺情況并做出相應反饋，計算機的顯示與操作者的實際操作完全同步，并可提供人體模型分層瀏覽、實時檢測等，避免了直接在病人身上操作引起的各種問題。

3.4 靜脈穿刺虛擬訓練系統

靜脈穿刺是護理專業學生的基本功，面對復雜多樣的疾病、年齡、病情的人體，穿刺技術及臨床處置能力需反復訓練。

該系統提供了逼真、全面、有效的訓練條件，根據訓練需要，可自由選擇穿刺進針的部位和血管，選擇不同的疾病類型、不同的穿刺難度、不同年齡的病人等，醫學生得到全方位訓練。從醫學生接觸模擬病人開始，到整個操作結束，所有的操作程序都有標準的操作手法示教和評判，可反復練習，接受標準的考核評判。操作過程和操作結果能自動保存，隨時導出，通過回顧，對教與學都具有很重要的價值。

3.5 眼科手術等虛擬訓練系統

導管插入動脈的模擬器，可以使醫學生反復實踐導管插入動脈操作；眼睛手術模擬器，根據人眼的前眼結構創造出三維立體圖像，并帶有實時的觸覺反饋，醫學生利用它可以觀察模擬移去晶狀體的全過程，并觀察到眼睛前部結構的血管、虹膜和鞏膜組織及角膜的透明度等。還有麻醉虛擬現實系統、口腔手術模擬器等。

4 結論與展望

虛擬技術在醫學教育領域的發展，其現實目標就是為臨床實踐服務，包括臨床醫療和醫學教育，具有很強的實用性和廣闊的發展空間。然而，目前虛擬產品費用較高，研發技術還有待進一步提高，產品有待繼續完善。作為現代化教學手段的虛擬現實技術，尤其是實踐技能訓練的有效手段，必將在醫學教育和臨床實訓中，發揮無可替代的作用。

【參考文獻】

［1］約翰·布里格斯. 虛擬現實（VR）技術[J].現代技能開發，1997（8）：41.

［2］張云龍. 虛擬解剖學實驗室在高等醫學院校的應用現狀與分析 [J].解剖學研究，2011，33（4）：310-311.

［3］王德利. 淺談虛擬培訓系統在外科手術技能培訓中的應用[J]. 中國急救復蘇與災害醫學雜志， 2012，7（7）：677-678.

［4］白承新. 虛擬三維圖像指導鎖骨下靜脈穿刺[J].實用美容整形外科雜志，2002，13（4）：259.