從虛擬現實（VR）發展看未來醫學教育的變革

田繼紅+蔣岱

[摘 要]虛擬現實的概念從20世紀60年代提出到現在歷經幾十年的發展，已在各領域得到了廣泛的應用，特別是在醫學教育領域。本文首先簡單介紹了虛擬現實的發展過程，然后從虛擬現實技術與醫學教育相結合的實際情況，分析并探討了醫學教育領域將面臨的變革與發展前景。

[關鍵詞]虛擬現實；VR；醫學教育；變革

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.06.142

[中圖分類號]G642；R-4 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）06-0-02

0 引 言

2015年12月在北京舉行了中國虛擬現實與可視化產業技術創新戰略聯盟第一屆理事會，會議以“產學研合作，共迎2016虛擬現實元年”為主題。將2016年稱為“虛擬現實元年”，是因為虛擬現實技術在中國正得到廣泛關注，硬件市場達到了一定的規模，預計未來數年虛擬現實在娛樂休閑、教育培訓、軍事演習、醫療診斷和科學研究等諸多領域將繼續強勁增長。斗轉星移，VR技術從年初的狂熱回歸到了年底的理性，關注的焦點從炫酷的表現形式、新潮的沉浸式體驗回歸到了更注重功能性、實用性的深度開發。雖然這種熱潮似有“退溫”，但VR技術在2016年確實走進了大眾視野，讓更多的人感受到了VR技術的廣闊前景。

1 VR技術發展過程及現狀

虛擬現實技術（Virtual Reality，VR），是指采用計算機技術為核心的現代高科技手段生成的一種虛擬環境，使用戶借助特殊的輸入或輸出設備，與虛擬世界中的物體進行自然交互，從而通過視覺、聽覺和觸覺等獲得與真實世界相同的感受。VR技術屬于跨學科的綜合集成技術。

VR技術于20世紀60年代產生于美國，近幾年，隨著計算機技術的快速發展，現階段，沉浸式VR技術帶來了更好的體驗，使其在諸多領域得到了快速而廣泛的應用，其發展過程見表1。

VR技術的發展歷時幾十年，國外很早就被應用到了教育和教學領域。特別是在醫學教育中引入VR技術，對夯實學生理論基礎、增強學生動手能力和提升教學效果都是無法估量的。

2 VR技術將在未來醫學教育中帶來的變革

傳統的醫學教育在網絡技術不斷發展的今天面臨著新的挑戰。風險高、成本高、能耗高一直是傳統醫學教育中無法回避的問題。VR技術與醫學教育相結合不僅可以幫助教師圓滿完成教學任務，更助于學生對基礎知識的理解和操作技能的掌握，有效地彌補了傳統醫學教育的不足之處。

2.1 改變傳統理論知識講授的教學模式

傳統的教學方式多采用書面或多媒體課件這種二維平面模式，概念抽象、缺少立體感、形式單一、學習難度大，致使學習者積極主動性差，學習效率低。目前，運用VR技術已經建立了物理、化學虛擬實驗室、軍事醫學模擬實驗室等。2016年中國VR教育走進了課堂，北京一所中學的化學公開課以讓學生對這種新穎的教學方式感到興奮。VR技術構建的實驗室，可以開創新的教學模式，解決傳統實驗教學中許多無法解決的難題。特別是對于醫學生，在理論課中采用VR技術，通過可視化場景，可以把需要講解的課程內容直觀而生動地展示在學生面前，可以通過沉浸式的VR技術構建與虛擬事物的交互，激發想象力，使學生更容易了解學習內容的特征、性質和規律。這不僅能增加學生的學習興趣，更好地加強學生學習過程中的個人體驗，還能加快學習速度，甚至可以縮短一個醫學生的培養周期。

2.2 為解剖學等實踐學科帶來全新的變革

對于醫學生而言，傳統的解剖學等學科需要依賴人體和動物的尸體，但人體尸源稀缺成本高，動物實驗不可避免會對動物造成傷害。實驗試劑、器材成本都居高不下，學生人數、時間、空間和標本等都嚴重制約了醫學院校教學任務的實施。學生不可能通過反復操作完成實訓，教學效果不理想，直接影響教學質量。

虛擬人體結構也稱為數字化虛擬人體，它是采用虛擬仿真軟件制作出來的人體生理結構的三維立體數字模型。除了應用在新藥研制、軍事醫學等方面，在醫學教育上也能發揮很好的空間。學生可以對虛擬的實驗標本進行解剖和觀察，獲取各組織及器官的名稱、形狀、位置、結構、內部血管和神經的分布狀況及與相鄰組織和器官的位置關系等信息。最大的優點就是可以反復操作練習，從而獲得更加深刻的印象。但目前的缺點是制作成本相對高，由于可以反復操作，資源可逆，反而會降低原實驗所需成本，減少傷害，給傳統的教學方式帶來了令人激動的補足。

2.3 為臨床實習和模擬手術帶來全新的變革

據統計，臨床手術中80%的失誤是人為引起的，可以說年輕醫生的成長都是通過病人練出來的?，F在的醫學生都是在醫院進行實習，一個患者要面對一群實習醫生，加上醫患關系緊張，很難進行實際操作。但臨床實習又是一個注重實踐的過程，這就造成了醫學生缺乏鍛煉機會，難以得到進步的局面。

而VR可以實現醫學生在虛擬環境中完成和真實環境一樣的實習和手術過程。在虛擬環境教學中可以不受時間、場地和病例的限制，更不會因為意外給病人造成傷害，保護了患者的隱私權，更重要的是每個學生的學習和操作機會都將不受限制。在虛擬實習和手術后還可以準確地測定完成的指標，為學生客觀地做出評定。VR還可以建立虛擬醫院，將真實的用戶病例添加到虛擬醫院的數據庫中，滿足醫學生對真實病例的分析和練習，更加直觀地進行臨床模擬操作，更加真實地完成一個醫學生從校園走進現實醫院的過渡，真正讓臨床實習提升了一個新的高度。

2.4 通過現場VR直播，實現遠程教學

VR直播是將特殊的相機架在主刀醫生的上方，全方位攝錄現場的全部場景，再通過相關技術傳輸到云端，通過專門的APP或視頻播放器實現現場直播。而在外科領域，一個外科醫生的培訓需要一個漫長的過程。5年起步，15年標準，而且每隔幾年隨著醫療技術的更新，還需要在繼續教育上不斷學習。2016年6月，國內好醫術團隊與上海六院合作，第一次用APP在國內進行VR手術直播。這次合作，好醫術團隊通過APP向全國20個省3 000多位執業醫師展示了手術現場，從技術層面解決了手術現場觀摩的問題，讓醫師們全新地感受到了VR技術帶給醫學現場教學的創新和便利，為醫學繼續教育模式的發展帶來了重大變革。

3 VR技術未來的發展前景

走過2016年，2017年VR將有以下幾個發展趨勢。消費市場的普及化、行業需求的明晰化、基礎平臺的開放化、技術創新的協同化和全球投資的熱潮化。國內VR短期內會以產業鏈的布局和提高人群的認知為主，行業應用會從高附加值或價值鏈的高端興起，使應用成本與效率提升首先得到平衡。因此，在醫學和醫學教育領域還會是一個慢慢滲透的過程，這個過程一定是硬件和軟件的共同發展，在硬件上會有更加精確、精細的真實感和讓人更加舒適的體感，在軟件上會有專門的教育企業和醫學專業知識相結合，實現醫學應用軟件產品的突破。

醫學教育的特點是嚴謹且周期長，從基礎學習到完成規范化培養至少需要8年的時間。VR技術在2016有很好的推廣和爆發，目前國內一些醫學院校已經把VR技術應用于實驗教學中，并收獲了良好的教學效果。所以有理由相信未來的醫學教育與VR技術相結合必將是大勢所趨。

4 結 語

盡管虛擬現實技術在醫學教育上有很好的想象空間，但由于醫學教育的專業特性，總體上還處于初級階段，目前仍面臨很多困難。在網絡環境上，現有的網絡條件，VR技術運行所需的龐大數據量很容易造成數據交換時間過長，網上互動難以流暢進行。另外，VR技術不夠成熟，硬件設備價格高和軟件產品仍需跟進等因素仍制約著醫學教育還不能進行廣泛應用。但不能否定的是，作為一種新興技術，在現代醫學教育中隨著計算機技術的發展，終有一天，VR技術將給未來的醫學教育帶來全新的變革。

主要參考文獻

[1]曹丁，李文建.虛擬現實技術在醫學實驗教學中的應用[J].中國醫藥指南，2013（3）.

[2]張晗，李雪梅，呂青.淺談醫學教育中虛擬現實技術的應用發展[J].中國高等醫學教育，2010（5）.

[3]羅溪，李松聲，王月帆，等.虛擬現實技術在高等醫學教育中的應用[J].中國醫學教育技術，2016（4）.