虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用及展望

李華平

摘要：當(dāng)前科學(xué)技術(shù)日益發(fā)達(dá)，我國醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域?yàn)檫M(jìn)一步深化改革，在教學(xué)中進(jìn)行了不懈的探索。在實(shí)際的醫(yī)學(xué)教學(xué)中，由于醫(yī)學(xué)知識本身較為抽象、高校醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)資源不足、手術(shù)教學(xué)不足等原因，醫(yī)學(xué)教學(xué)工作難以有效開展。近年來虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不斷受到人們的關(guān)注，它的應(yīng)用為醫(yī)學(xué)教學(xué)的發(fā)展提供了動力，通過營造逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境加深了學(xué)生的記憶，提供了良好的操作平臺，切實(shí)推動了醫(yī)學(xué)教學(xué)的改革。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 醫(yī)學(xué)教學(xué)改革 醫(yī)學(xué)教學(xué)實(shí)踐 醫(yī)學(xué)手術(shù)教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-5349（2018）07-0171-02

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）顧名思義既是虛擬，又是現(xiàn)實(shí)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過運(yùn)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)將一些不存在的事物虛擬出來，給人一種真實(shí)的感覺。虛擬現(xiàn)實(shí)借助計算機(jī)技術(shù)與相應(yīng)的傳感器設(shè)備以數(shù)據(jù)交換的形式為人們營造了一個人工的三維立體環(huán)境，帶給人們多種感官上的逼真體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以從以下兩個方面理解：首先計算機(jī)技術(shù)模擬的環(huán)境必須能夠?yàn)槿藗儙硪曈X、觸覺、聽覺甚至嗅覺等多種感官的刺激，其次虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)為人們與儀器的交互。[1]高校臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)的課程內(nèi)容涉及人體解剖、醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)、手術(shù)操作等方面，教學(xué)中借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造的虛擬環(huán)境可以使學(xué)生對一些抽象繁雜的解剖結(jié)構(gòu)、實(shí)踐操作等有一個直觀的理解，營造良好的教學(xué)氛圍，進(jìn)而切實(shí)提升醫(yī)學(xué)生的專業(yè)能力。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最早起源于上世紀(jì)90年代，近幾年得到了巨大的發(fā)展，由于其為人們提供了良好的感官體驗(yàn)而獲得了廣泛的應(yīng)用，其特點(diǎn)主要包括以下三個方面：

（一）沉浸性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最具特色之處就是具有沉浸性的特點(diǎn)，先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)為人們營造了一個由大量數(shù)據(jù)構(gòu)成的三維立體空間，人們與數(shù)據(jù)的交互方式更加自然與簡潔，從而產(chǎn)生逼真地體驗(yàn)效果。沉浸性的特點(diǎn)使人們能夠真正融入虛擬環(huán)境中，成為其中的一部分，而不再從主觀上有旁觀者的感覺。

（二）構(gòu)想性

構(gòu)想性特點(diǎn)為人們的虛擬操作提供了平臺，通過模擬生活中不常出現(xiàn)的一些現(xiàn)象，從中學(xué)習(xí)相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。這一特點(diǎn)在高校醫(yī)學(xué)教學(xué)中有巨大的應(yīng)用價值。比如高校醫(yī)學(xué)生的實(shí)習(xí)階段以學(xué)習(xí)臨床技能為主，實(shí)習(xí)初期醫(yī)學(xué)生的操作能力不足，直接參與手術(shù)操作可能無法勝任，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以逼真地模擬手術(shù)過程，使學(xué)生得到更加真實(shí)的操作感受，為今后的實(shí)際手術(shù)操作打下良好的基礎(chǔ)。[2]

（三）全息性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打破了以往單純依靠視、聽覺獲取信息的局面，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)營造的虛擬環(huán)境中，除視覺、聽覺外，在觸覺、運(yùn)動甚至嗅覺等方面均可以實(shí)現(xiàn)信息的感知。在高校醫(yī)學(xué)教學(xué)中，學(xué)生可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對人體結(jié)構(gòu)進(jìn)行全方位的感知，在與傳感設(shè)備的不斷交互中感受醫(yī)學(xué)知識的奧妙，使學(xué)生對所學(xué)知識產(chǎn)生深刻的印象，形成系統(tǒng)的知識體系。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用意義

（一）促進(jìn)高校醫(yī)學(xué)的教學(xué)改革

我國對醫(yī)學(xué)以及教育事業(yè)的發(fā)展極為重視，高校醫(yī)學(xué)教學(xué)是培育未來優(yōu)秀臨床工作者的基地，為培養(yǎng)優(yōu)秀的醫(yī)學(xué)人才，國家在高校醫(yī)學(xué)教育中做了巨大的投入，推動醫(yī)學(xué)教學(xué)的深入改革，不斷倡導(dǎo)學(xué)生在教學(xué)中的主體地位。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)生創(chuàng)造了逼真的虛擬環(huán)境，學(xué)生能夠全程參與其中，提升了學(xué)生在教學(xué)中的地位，是切實(shí)促進(jìn)醫(yī)學(xué)改革的重要體現(xiàn)。

（二）促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)

研究表明，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式不利于醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，當(dāng)處于一個相對自由的環(huán)境中時，醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性將得到很大提高。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為醫(yī)學(xué)生營造一個自主性較強(qiáng)的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)過程中的不良習(xí)慣也可以得到有效的改善。相比傳統(tǒng)的教學(xué)模式，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提升了學(xué)生的知識儲備與實(shí)踐操作能力。

（三）促進(jìn)教學(xué)載體的更新

信息技術(shù)的飛速發(fā)展使信息的傳播更加快捷，醫(yī)學(xué)知識的更新不斷加速，高校醫(yī)學(xué)教學(xué)為緊跟時代步伐，需要不斷創(chuàng)新，探尋合適的教學(xué)載體。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，充分應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教學(xué)中不僅能夠促進(jìn)醫(yī)學(xué)生醫(yī)學(xué)理論知識的提升，同時對實(shí)踐能力的培養(yǎng)也有良好的效果，進(jìn)而為國家培養(yǎng)出符合時代需求的醫(yī)學(xué)人才。[3]

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校解剖教學(xué)中的應(yīng)用

解剖學(xué)為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)中的一門重要學(xué)科，通過解剖學(xué)教學(xué)課程醫(yī)學(xué)生可以了解人體的各個器官、系統(tǒng)的解剖結(jié)構(gòu)，了解人體各個部位血管、神經(jīng)的分布情況以及重要功能，為以后臨床課程的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。由于人體是一個極為精密的整體，解剖結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，單純地依靠解剖圖譜和課堂講解很難在腦海中形成深刻的印象，而當(dāng)前用于學(xué)生進(jìn)行解剖實(shí)驗(yàn)的尸體數(shù)量又嚴(yán)重短缺，學(xué)生的實(shí)踐操作能力得不到充分的鍛煉。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以有效地解決這一問題，運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)對人體的皮膚、器官、組織、骨骼等進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)收集，將其微觀結(jié)構(gòu)充分地模擬出來，數(shù)據(jù)的采集可以從尸體上進(jìn)行，首先將已處理好的尸體進(jìn)行切片，利用掃描儀對每一層切片進(jìn)行全面的分析，其次將這些數(shù)據(jù)全面地收集起來并利用計算機(jī)合成技術(shù)進(jìn)行圖像的合成，形成人體的三維結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)人體的虛擬化，并以此作為學(xué)生學(xué)習(xí)與解剖操作的平臺。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對醫(yī)學(xué)理論知識的進(jìn)一步升華，是醫(yī)學(xué)生理論知識與實(shí)踐操作能力的連接樞紐，同時也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在夯實(shí)學(xué)生理論知識基礎(chǔ)的同時，在實(shí)驗(yàn)操作中也有助于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，鍛煉學(xué)生的思維能力。在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中大多以動物作為實(shí)驗(yàn)對象，其中還需配備相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、檢測儀器以及試劑等，實(shí)驗(yàn)動物與試劑作為一次性使用品，價格通常較為昂貴，這導(dǎo)致醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)需要較高的成本，成為阻礙醫(yī)學(xué)院校開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要因素。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以營造虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，相應(yīng)的動物、試劑、儀器等均可以進(jìn)行虛擬，并模擬相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。[4]比如生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)通常需要進(jìn)行細(xì)胞的培養(yǎng)以及保證實(shí)驗(yàn)的無菌操作，其嚴(yán)格的教學(xué)條件使得教學(xué)成本昂貴，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以充分改善傳統(tǒng)的教學(xué)模式，進(jìn)而促進(jìn)教學(xué)水平的提高。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在手術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

每一位臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)的學(xué)生都需要通過實(shí)習(xí)階段的鍛煉，臨床實(shí)習(xí)可以充分地培養(yǎng)學(xué)生的臨床思維，是醫(yī)學(xué)生從學(xué)生向醫(yī)生轉(zhuǎn)變的過渡階段，如今醫(yī)患關(guān)系形勢愈發(fā)嚴(yán)峻，病人多不愿意讓實(shí)習(xí)生進(jìn)行手術(shù)操作，帶教老師為確保治療效果、減少醫(yī)患糾紛，也相應(yīng)地減少了實(shí)習(xí)生的操作機(jī)會，在這樣的現(xiàn)狀下，醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)工作很難有效開展，因此需要探尋其他方式以促進(jìn)醫(yī)學(xué)生操作能力的提升。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于手術(shù)教學(xué)中具有一定的創(chuàng)新意義，通過全程模擬手術(shù)操作而為學(xué)生提供手術(shù)操作機(jī)會。首先虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過虛擬手術(shù)場景、手術(shù)部位的器官以及組織建立逼真的三維模型。其次對實(shí)際操作中手術(shù)器械的活動空間、器械作用于手術(shù)部位的反應(yīng)、手術(shù)部位的出血狀況等進(jìn)行仿真模擬并實(shí)現(xiàn)實(shí)時的反饋，進(jìn)而繼續(xù)下一步的手術(shù)操作。手術(shù)教學(xué)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的充分融入切實(shí)推進(jìn)了醫(yī)學(xué)生手術(shù)操作能力，為其今后的醫(yī)療工作積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

（四）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)中的應(yīng)用

遠(yuǎn)程教育是通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及衛(wèi)星等手段進(jìn)行的教學(xué)活動，實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)結(jié)合的自由化。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教育中能夠?yàn)閷W(xué)生提供一個逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境。首先，醫(yī)學(xué)生在接受遠(yuǎn)程教育時可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)獲得眾多醫(yī)學(xué)資源，使學(xué)生對一些重點(diǎn)和難點(diǎn)的掌握得更加深刻，比如在學(xué)習(xí)與“癌”相關(guān)的知識時，需要對癌細(xì)胞的各個生長階段以及各類型癌的鑒別有牢固的掌握，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過再現(xiàn)癌細(xì)胞的生長全程，使學(xué)生對癌細(xì)胞各個生長階段的不同形態(tài)有了一個形象的了解。其次，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為學(xué)生的各種假設(shè)提供實(shí)踐的平臺，學(xué)生在仿真的虛擬環(huán)境下可以設(shè)計科學(xué)的實(shí)驗(yàn)計劃，并探尋假設(shè)的真理性，這充分激發(fā)了醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，有助于醫(yī)學(xué)生自身素質(zhì)的提高，進(jìn)而促進(jìn)整體醫(yī)學(xué)教學(xué)水平的提高。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校醫(yī)學(xué)教學(xué)中的未來展望

當(dāng)前我國進(jìn)入社會主義新時代，醫(yī)學(xué)教學(xué)正不斷朝向信息化趨勢發(fā)展，由于醫(yī)學(xué)知識大多比較抽象難懂，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其逼真的虛擬場景為醫(yī)學(xué)教學(xué)開辟了一條嶄新的道路。當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在多個臨床科室得到了廣泛的應(yīng)用，針對醫(yī)學(xué)生的手術(shù)教學(xué)也不斷開展。美國已在心理健康預(yù)防中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，而隨著此項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，在醫(yī)學(xué)教學(xué)和臨床診療中將會有廣闊的應(yīng)用空間。當(dāng)前由于技術(shù)設(shè)備的維修保養(yǎng)尚未配套發(fā)展，同時模擬的精確度仍然有一定的不足，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用整體上仍處于初期階段。隨著我國醫(yī)療水平的不斷提高和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷成熟，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐漸被醫(yī)學(xué)工作者所重視，相信在不斷的研究與探索下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中會發(fā)揮越來越大的作用，為醫(yī)療事業(yè)作出巨大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅溪，李松聲，王月帆，嚴(yán)振鵬，段萬里，聶菲，肖良.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2016（4）.

[2]王麗明.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的發(fā)展前景[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（35）.

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[4]鐘潔，陳哲，常培俊.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的發(fā)展思考[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2017（12）.

責(zé)任編輯：關(guān) 磊