AR技術在臨床教學中的應用與展望

李洪亮 顏丙春

【摘要】臨床教學可以劃分為兩大種類，一類是臨床醫學生在校園內的教學，另一種是臨床實踐中的教學，例如：各大帶組導師對各自組上臨床醫生的教學或對手術、治療手段的教學等。醫學這一研究人體健康的學科，包含學科多且復雜，抽象概念類型的學習內容較多，這對醫學生的學習過程造成一定的困擾。本文結合各大研究學者的數據對AR技術在臨床教學中的應用進行分析，討論其在臨床教學過程中帶來的好處，并對該項技術未來在臨床教學中的發展進行展望，希望在今后醫學領域的教學方式能夠有更多的形式。

【關鍵詞】AR技術? 臨床教學? 應用

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）13-0065-02

增強現實（Augmented Reality，簡稱AR），是通過電腦技術，將虛擬的信息應用到真實世界，真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。AR等同于真實世界+數字化信息[1]。AR是一種廣泛運用了多媒體、三維建模、實時跟蹤及注冊、智能交互、傳感等多種技術手段，將虛擬信息與真實世界巧妙融合的技術，可以將計算機生成的文字、圖像、三維模型、音樂、視頻等虛擬信息模擬仿真后，應用到真實世界中，兩種信息互為補充，從而實現對真實世界的“增強”[2]。它跟VR技術的不同在于，它比VR多一份真實性，也可以理解為AR是VR的進階版。目前AR技術可廣泛應用到軍事、醫療、建筑、教育、工程、影視、娛樂等領域。

一、AR技術在醫學教學應用中的優勢

傳統單一的教學模式已經逐漸無法滿足臨床醫學上的教學，這是因為醫學生臨床實踐中存在臨床操作風險較大、無法反復利用試驗品進行試驗、試驗品缺乏等不可避免的缺點[3];臨床醫生在臨床的手術中也不可能在病人身上練習、練習磨具存在較大偏差等缺點，只能不斷在治療和手術中積累經驗等等。AR技術現在能很大程度上彌補這一方面的不足，不僅僅能夠更好地讓學生進行系統知識的學習，也能讓臨床醫生擁有更好更多的訓練機會;接下來分別對校園內的教學和臨床中的教學中AR技術的應用詳細進行描述。

二、AR技術在臨床醫學校園內教學應用

（一）提高學生的積極性

在校園中的學習過程中，基本上教師的教學方式還是PPT結合課本進行試驗，該種方法形式對學生來說比較枯燥，大量的學習內容，和復雜的人體構造對學生來說是頭痛的問題，根據研究結果，大部分醫學生在學校過程中都反映過人體解剖學、病理學、生理學等課程的老師的教學太過生硬，存在無法很好地將人體構造進行展示等問題。因此學習積極性不高，AR技術卻能夠在虛實結合的情況下，將人體概念在課堂上很好地展示，學生可以在課堂上甚至課堂外多方位地了解課堂知識。第九版教科書現已經在各個章節都安插了AR內容，學生可以通過手機掃一掃書本上的二維碼，該節較抽象的知識內容就能躍然紙上，通過結合動靜、遠近、快慢之間的變換，增強學生的記憶學習，幫助其更好地理解課堂內容，并極大地提高了學生學習的積極性[4]。該種方式在某種意義上也起到了節省教學模具的作用。

（二）直觀地呈現人體解剖結構

一般來說，醫學生要想要將各種知識都融會貫通，解剖學的掌握必須要扎實，在校園內，解剖學、病理學等課程的教學，主要還是通過視頻課程結合大體老師共同進行學習;但是校園內的大體老師數量有限，無法滿足學生的學習需求，但如果不進行臨床試驗，只從課本上學習理解和視頻的教學，學生學習起來卻不夠直觀，不過這一煩惱現在已經得到了解決，因為全新的AR系統能通過投射不同層次的肌肉和骨骼讓學生了解人體的詳細構造，現如今的AR技術可以做到通過安裝在支架上的追蹤傳感器，這種技術能直接將肌肉和骨骼的圖像投射到同學或模型的身上。圖像也相當智能，它們會自動適應同學或模型的身形并跟隨變換的動作進行調整，這樣一來學生就能清楚地了解人體的構造，以及在運動或動作時，是哪些骨骼和肌肉在進行對運動的調配。除此之外，學生還有“動手”的機會，教學老師和他們可以在投射的圖像上“做標記”，這樣就能對相關知識做更為深入的了解[5-6]。

（三）制作醫學疾病專項AR教材

通過AR，臨床各大專業課程的學習中，學生可以看到3D的虛擬仿真人體骨骼，不用再離開教室跑到人體骨骼室，也不用拿一個真正的人體骨骼模型了，非常方便。4D解剖學這個AR應用可以讓醫學生利用課堂外的時間仔細研究人體骨骼，對各系統的組織從不同的角度去看，可以放大縮小，可以自由旋轉[7]。學生還可以選擇觀看肌肉系統、神經系統或者循環系統，學生要學習骨骼的不同類型，對骨骼結構進行分析，當他們仔細檢查200多塊人體骨骼的時候。在學習的過程中，他們可以進行溝通和協作。在課本中，AR技術呈現出栩栩如生的骨骼3D效果，學生可以隨意坐在教室任何地方，甚至可以在室外進行學習。這個AR人體骨骼自己是不動的，除非你自行旋轉課本。學生可以用iPad作為顯示設備，從不同角度來觀看骨骼系統，從而可以關注某些特定的骨骼[8]。該種技術不僅僅將多媒體形式呈現在課本上，還可以通過各種移動終端的不同，讓學生在各種介質上對知識進行反復的學習，極大地豐富了學生的學習形式。在學習特定的疾病時，學生也能通過AR技術詳細又生動地了解該種疾病對人體的影響，或者藥物在治療過程中能夠對人體哪些器官帶來的變化;在兒科學的教學過程中，學生也能更好地掌握人體在生長過程中的變化。該種專項AR教材能夠從多方面刺激學生的記憶，讓其學習更有效。

三、AR技術在臨床實踐教學中的應用

（一）解決手術訓練方式的匱乏

臨床上的治療，手術治療是不可缺失的一種治療方式，臨床上的手術的學習，除了老帶新在手術臺上的教學，就是自行在家中通過觀看教學視頻或教具自行演練;以上的方式方法都存在著各種問題，無法靈活地讓臨床醫生學習手術或進行手術的訓練。隨著AR技術的發展，這一問題得到很大的改善，臨床醫生可以通過AR技術不斷地進行手術的練習，雖然無法做到跟臨床手術過程一模一樣，但也能按照標準化練習，完成臨床上一助和二助的工作;在手術的過程中也能更好地跟隨主刀醫生的腳步，減少出錯的概率。這對提高臨床醫生的手術熟練度和自信心很有幫助。

（二）提供臨床實踐技能操作指引

體格檢查和技能操作是臨床醫生診治過程中的常用手段，但因為專科專治或病種數量不夠的原因，導致部分臨床醫生出現某些體格檢查和技能的生疏。也存在著部分醫院對臨床醫生管理和培訓較為松散，每年只在年終考核才對臨床醫生的查體及技能進行考核，大多技能的考核還只單一地為心肺復蘇，這也是造成臨床醫生自身業務水平不高的原因之一。AR技術可以系統規范地對臨床醫生進行指導和教學，能夠詳細地對體格檢查的步驟進行指導，也能通過將數據投射到模型身上來對臨床醫生進行考核。在技能操作上，AR也能讓臨床醫生通過模擬訓練更好地對該項技術進行練習，對提高臨床醫生的診療技術起到了很大的促進作用。

四、AR技術未來展望

AR是VR的衍生產物，它們被設計出來的最初目的都是創造出可以與人互動的虛擬物體或者虛擬環境，與VR不同的一點是相比于VR更為沉浸式地與虛擬物體和虛擬環境進行互動，AR技術將側重點更多地放到了將虛擬物品與實景相融合實現與人之間的互動。未來勢必是人工科技的未來，AR技術的應用也會隨著科技的不斷發展被應用得更加廣泛。我們在前文中主要通過闡述了AR技術能夠在教學過程中起到提高學生的積極性、讓學生在學習過程中更加生動地了解教學知識，解決解剖等重難點課程教學單一的問題;也起到了解決臨床醫學手術訓練方式的匱乏并提供臨床實踐技能操作指引。只是現在大部分的醫學院校AR技術的應用只體現在教科書上，其他的教學方式仍然以傳統模式為主;相關臨床AR的技術軟件也并沒有漢化，針對我國教學特色和具有我國疾病標準的相關軟件現在也較為缺乏;AR技術雖然能夠模擬標準化的知識技能及手術過程，但是也無法實時跟進新的知識，會出現治療手段落后等問題。但是這些問題在今后的研究過程中終將都會被解決，將來AR技術能夠更好地為臨床教學提供服務。

參考文獻：

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