虛擬現實技術在護理實驗教學中的應用研究進展

韓麗麗

（臨夏現代職業學院，甘肅 臨夏 731100）

隨著數字化技術的飛速發展和大規模普及，虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術已逐漸成為工業、教育和研究領域的熱點之一，受到社會各界的廣泛關注。VR技術的研究始于20世紀60年代的美國，1962年美國人Morton Heilig發明了被稱為“全傳感仿真器”的設備，這也是世界上第一臺VR設備。之后美國Virtual Programming Language Reserach公司創始人Jaron Lanier首次提出了VR的概念，并發起了VR技術研究，發展至今仍處于不斷探索階段。簡而言之，VR技術是一種模擬人類視覺、聽覺、觸覺等感知行為，且高度逼真的人機交互技術[1]。VR技術環境的主要特征包括三維成像、主動與虛擬環境互動的能力以及視覺和聽覺反饋，這些特點結合在一起，使用戶有一種身臨其境的感覺[2]。VR技術已在教育、醫療、航天和娛樂行業得到廣泛應用，尤其在護理教育領域的應用成為近些年的熱點，受到護理教育者的高度關注，并開展了一系列研究。

1 VR技術應用于護理實驗教學的意義

由于護理專業的特殊性，實驗教學占有很大比重，但現有條件下，由于專業課程教學時間不足和實驗內容抽象，導致學生難以理解和熟練操作。而且招生人數逐漸增加，與現有的實驗儀器設備、師資力量、教學場地、教學經費等不匹配，導致教學資源不足，經費和場地嚴重受限，不能很好地服務于教學?；谏鲜鰡栴}，將VR技術引入護理專業實驗教學非常必要，也迫在眉睫。VR技術可以通過各種感官刺激，為學生提供第一人稱視角的模擬體驗，讓學生身臨其境學習相關知識。在模擬教學階段可以讓學生進行開放性交流，反思自己在模擬教學過程中的表現，加強對知識點的理解和對操作過程的記憶。因此，VR技術在提高學生自信心、溝通能力、批判性思維能力、滿意度和團隊合作能力方面發揮了重要作用[3]。此外，利用VR技術，教師也可以為缺乏教育資源的地區提供遠程教育，從而改善當地教育水平。鑒于VR技術的眾多優勢，越來越多的醫療機構和醫學院校開始探索VR教學，并將這種新型教學方法作為使學生從新手轉變為合格臨床護士的重要手段。

2 VR技術在護理教學中的應用

2.1 VR技術應用于理論教學

在傳統護理教學中，學生往往只能通過想象來理解人體組織模型的不同切面，拼湊組合成立體結構，但對于立體感不好且未訓練過的學生來說有些困難。而且學生也只能在課堂上與其他同學一起觀察標本與模型，學習效果不好。因此，將VR技術模擬出的“虛擬人”應用到護理教學中，可以為學生深入理解人體組織結構和器官工作原理提供便利。澳大利亞Medis Media公司開發了一套名為3D Organon的“虛擬人”軟件，包含數百個骨骼、關節、肌肉、心臟、肺等動畫數據集，以及15個人體組織的虛擬模塊和4 000個逼真的解剖結構，各種器官和組織都可以任意角度翻轉，學生可從不同角度觀察，進行沉浸式體驗學習[4]。同時，微軟也推出了類似的虛擬設備Hololens，該設備能夠展示三維解剖全息圖，通過Hololens學生可以學習人體器官和組織，并進行虛擬解剖，看到人體內部組織器官結構，不受時間和場地的限制，使學習更具靈活性[5]。

VR技術還可讓學生直接感受到肌肉的伸展與收縮、心臟的跳動甚至心臟瓣膜的開閉方式等動態過程，從而使學生對解剖構造的空間概念及組織間的關聯性有更深入的理解。除此之外，VR技術還可以幫助學生與患者產生共鳴，能讓學生身臨其境體驗疾病，如產生幻覺和記憶障礙等。在新英格蘭大學的一個教育項目中，通過使用沉浸式VR軟件可以引導學生模擬衰老的過程（如聽力下降），加深了學生對年齡相關健康問題的理解，培養了對老年癡呆癥患者的同理心[6]。

2.2 VR技術應用于技能訓練

由于護理專業的特殊性，實踐教學占比較大，傳統護理技能實訓多在人體模型或患者身上進行，不僅成本高，還風險大。因此，在相關技能訓練過程中，情景模擬是非常重要且有效的方法，通過情景設計與場景模擬，讓學生在安全的環境中訓練。學生可以反復練習、安心犯錯，即便犯錯也能得到有效的反饋，從而熟練掌握各種醫療設備的操作方法和護理技能。上?？禐獒t療科技發展有限公司開發了NM2230高級虛擬靜脈注射操作系統，學生可通過該系統進行靜脈注射操作培訓及考核，更好地把握針刺的部位、角度、力度和深淺，從而積累經驗，提高注射或穿刺成功率。美國猶他大學的Ann L B等開發了一套基于計算機圖形的VR系統，并帶有觸覺反饋，用于幫助護理專業學生練習導尿術。評估發現，與采用傳統方式練習該技能的對照組相比，體驗者對該系統的評價更好[7]。上海健康醫學院的Jiu Ai Sun等開發了一套模擬放射照相原理和程序的增強訓練系統，用于在無電離輻射危險的情況下學生對放射照相相關知識的學習和操作技能訓練，增強了學生操作大型醫學影像儀器的信心[8]。由于VR技術的便利性，后續研發出來的多項虛擬護理模擬訓練系統均有效提高了受訓者對臨床技能的熟練程度，如心肺復蘇術[9]、鼻導管插入術[10]、氣管切開術[11]、傷口護理[12]等。

2.3 VR技術應用于臨床護理

2.3.1 虛擬醫院的臨床護理 由于臨床實踐資源不足，護理專業學生從實踐中提升臨床技能的機會較少，對此虛擬臨床系統提供了很好的解決方案。美國密歇根大學護理學院的Michelle Aebersold等[13]在Second Life虛擬平臺上開發了一套虛擬醫院系統，該系統設置了虛擬病房、虛擬急診室、虛擬護理站以及配套的虛擬設備，使得學生可以處于體系化的虛擬場景中練習，并扮演患者、護士等不同角色，教師進行實時提示和反饋，從而訓練護理專業學生的臨床決策能力、與患者溝通能力、健康評估能力和應急處理能力。

由于缺乏隔離患者，且傳染病具有較強的傳染性，因此傳染病患者護理教學對護理教育工作者來說具有挑戰性。但VR技術的引入為教育工作者提供了一個新的選擇，可以在安全、無威脅的環境下開展教學。芬蘭坦佩雷大學的Sari Himanen等開發了一個護理教學中的虛擬醫院系統，在虛擬醫院傳染病病房中，學生可以練習無菌工作或對肺結核傳染病患者的護理程序[14]。學習環境由真實的醫院全景照片和游戲化的交互式用戶界面組成，在護理“患者”過程中學生要認真遵守無菌操作規范，正確穿脫防護服，嚴格執行手部衛生和無菌操作程序，避免傳染給“工作人員”或其他“患者”。

2.3.2 重癥監護室的臨床護理 對于一些特殊的臨床護理如重癥監護室患者護理，專業人員要具備高超的護理技能，能處理患者復雜的健康問題，這要求護理工作者必須具備準確感知能力和快速決策能力。考慮到重癥監護室環境的特殊性，在專業教學中引入VR技術，以提高護理專業人員的工作質量。加拿大蒙特利爾大學醫療中心的Christian Vincelette等分別對兩組重癥護理專業學生進行常規培訓和虛擬系統培訓，之后比較培訓效果，發現經過虛擬系統培訓的試驗組在兩個臨床領域的表現有明顯改善，虛擬系統在提高學生重癥護理臨床技能方面具有較好的效果[15]。

2.3.3 臨終關懷的臨床護理 護理專業學生在為患者提供生命末期護理時，如果沒有做好充分的準備，可能會出現不適、無助、焦慮、苦惱和內疚等情緒，影響臨終關懷護理質量。美國阿拉巴馬漢茨維爾大學的Rita Ferguson等通過虛擬系統對護理專業學生進行臨終關懷護理測試，通過數據了解學生在模擬環境中向處于生命末期的個體提供護理情況，發現參加模擬后，學生臨終護理能力顯著提高，并且希望獲得更多有關護理方面的知識[16]。美國圣心大學的Leona Konieczny也通過類似的虛擬系統對護理專業學生進行臨終關懷教學，讓學生有充裕的時間增強勇敢面對死亡的信念，從而提高對臨終患者的護理水平[17]。

3 VR技術面臨的挑戰

雖然VR技術經過多年的快速發展各方面逐步完善，應用前景也十分廣闊，但在護理教學中的應用還處于初級階段，仍然面臨很多問題和挑戰。（1）當前硬件相關技術（如力反饋技術等）還不夠貼合VR技術的使用要求，硬件在使用過程中數據交換時間偏長，互動交流難以流暢進行，容易出現眩暈和人眼疲勞等現象。（2）由于VR操作軟件開發種類和數量有限，系統不可能模擬出所有醫療護理過程中的真實情況，需要對已開發的軟件持續更新，增加場景，提高實驗建模方面的逼真度，更準確地模擬人體、手術場景、醫療器械等。

4 結語

VR技術應用于護理教學，不僅為學生護理專業理論知識的積累、單項技能的練習和臨床實踐訓練提供了良好的條件，還培養了學生的溝通能力、自信心和團隊合作精神。隨著VR技術的進一步發展，相關軟硬件性能不斷提高，VR技術將給未來護理教學帶來新的變革，其在護理教學領域的應用也會更加廣泛和深入，使護理教學更加高效。