基于虛擬現實技術的臨床實踐教學體系構建策略探討〔1〕

王靜，查靜茹，汪卓赟

(安徽醫科大學第二附屬醫院，安徽 合肥 230601)

隨著大數據時代的深入發展，信息化技術的不斷推進，虛擬現實(VR)技術已進入大眾視野。虛擬現實技術是通過計算機的各種運算程序，創造出一個虛擬的環境，體驗者借助頭戴設備等方式，通過自己的感覺器官在這個虛擬環境中進行互動和交流，是一種體驗感極強的高新技術。這項技術融合圖像處理、語音識別、紅外遙感等各種高尖技術于一體，目前已廣泛應用于航空航天、機械制造等領域，在現代科技史上具有里程碑的意義。臨床醫學是一門對實踐操作技能要求較高的學科，但是隨著我國醫藥衛生體制的不斷改革、醫學模式的不斷演變，臨床醫學實踐技能教育的形勢越來越嚴峻。近年來，隨著國家法律制度不斷完善，患者的維權意識逐漸提升，越來越多的患者不愿意為臨床教學提供支持服務[1]。并且醫學高等院校的招生人數逐年攀升，臨床教學資源已經無法趕上招生的增速，導致教學資源緊張，能夠給予學生的實踐操作機會越來越少。醫學教育環境的窘迫嚴重影響學校的教學質量，也影響學生臨床實踐技能的提升，導致學生難以做到知行合一、將理論融于實際，難以形成完整的臨床思辨能力。因此，如何提升臨床教學資源的利用效率，增加臨床醫學生的實踐機會是當前醫學院校需要考慮的重大問題。本文考慮將VR技術引入醫學教育領域，構建以VR技術為基礎的臨床實踐教學體系，提高教學的真實性、經濟性、高效性，探索一個更為科學、合理的臨床實踐教學模式[2]，以期應對現實面臨的臨床教學困境。

1 臨床實踐教學體系發展現狀

目前，我國很多高等醫學院校都通過建立臨床實踐技能培訓中心，借助臨床教學模型、計算機教學軟件等儀器設備來鍛煉醫學生的實際操作能力，提高臨床教學質量。部分高校還借助模擬教學設備、遠程教學平臺來對醫學生進行臨床技能和理論知識的培訓，通過設置臨床理論和實踐操作的相關網絡課程，醫學生可以通過回看的形式反復學習和鍛煉臨床知識和實踐技能。雖然，當前的臨床教學體系已經盡可能地利用現有的教學資源來達到培訓學生的目的，一定程度緩解了教學資源的緊張，但模型和網上教學終歸缺少真實體驗，難以激起學生的興趣。并且由于模型和網上教學沒有與真實的臨床診療情境相結合，會使學生忽略一些臨床實際操作過程中的細節，難以鍛煉學生的觀察力和細心程度。同時，由于無法與患者進行溝通，也不利于醫學生醫學人文素養和批判思維的養成[3]。因此，針對當前臨床教學體系不完善的部分，應當結合現有的信息技術加以改進，基于已有的信息技術平臺創新完善臨床教學體系，努力擺脫當前臨床教學困境。

2 虛擬現實技術應用于醫學教育領域

20世紀80年代初，美國的Jaron Lanier提出了虛擬現實這個概念，它是一門融合了人機交互技術、計算機成像技術、信息數據互傳技術等多門信息技術的嶄新的綜合性信息技術[4]。在20世紀末，由于虛擬現實技術具有交互性、真實性、安全性等特點，在醫學院校中也逐步將其應用到教學領域，為醫學人才的培養模式開辟了新思路。隨著國家虛擬仿真基地和實踐教學中心的建立，對于各高校虛擬仿真教學平臺的建立也起到了一個示范和引領的作用[5]。目前，虛擬現實在我國醫學教育領域主要應用于以下幾個方面。第一，虛擬解剖教學：主要是通過計算機軟件技術構建虛擬的人體結構，醫學生可以選擇任意器官、任意位置進行解剖，并且可以借助計算機的動畫技術觀察人體內部的神經和血管等各個部位，可以使醫學生能夠充分了解復雜的人體結構。第二，虛擬實驗教學：通過構建虛擬的實驗室環境，了解實驗的基本原理和操作步驟，了解藥物試劑、分子質子等結構，徹底打破了時空的局限，提高了學習的便捷性。第三，虛擬手術云觀摩：通過戴上VR的現實設備，直觀地感受手術的完整流程，可以從各個角度觀看手術，能夠在主刀醫生、患者和助手這三種視角之間靈活切換，提供逼真的觀摩學習環境，具有重大的醫學教育意義。第四，VR醫院：未來可以考慮利用VR技術建立虛擬醫院，建立一套虛擬的醫療機構服務流程，醫學生通過對虛擬患者進行病例分析和診斷，與虛擬患者進行溝通交流，達到鍛煉提升自己實踐技能的目的。

3 虛擬現實臨床實踐教學體系構建策略

3.1 建立知行合一的虛擬現實技能訓練系統

知行合一的虛擬現實臨床技能訓練系統指的是一套理論與實踐相結合的虛擬現實臨床技能訓練體系，包括虛擬網絡訓練平臺和虛擬實戰訓練平臺兩個部分。本文建議利用計算機技術搭建虛擬網絡訓練平臺，包括理論授課和臨床實踐兩項內容，多途徑、多形式、全方位地拓展醫學生的臨床思維能力，使醫學生善于發現、思考、驗證和解決問題。通過構建一套臨床診療能力評估體系，給不同學員進行綜合評分，因材施教，制訂個性化的教學目標和教學計劃[6]。醫學生可以通過和虛擬患者交流，對虛擬患者進行診斷和治療，根據體檢報告來制訂下一步的診療計劃。通過虛擬實踐可以鍛煉醫學生的自主性和能動性，同時也豐富了教學形式。虛擬網絡學習平臺能夠有效節約臨床資源，實現資源信息共享，提高了教學質量和效率。醫學生的培養離不開實戰訓練，具有扎實的臨床診斷功底是以后步入臨床、更好地為患者服務的基礎。《執業醫師法》規定無執照的醫學生不可單獨進行診斷操作，導致醫學生在實習的時候能夠實際操作的機會很少，學生難以通過書本知識全面理解掌握相關診斷操作[7]。本研究建議利用虛擬現實技術構建實戰訓練平臺，通過VR技術將患者的像數據轉化為全息化的人體三維解剖學結構，并且映射在虛擬空間里，醫學生可以利用此平臺完成虛擬解剖學訓練，進行各種手術模擬。基于VR技術構建的實戰訓練平臺可以增加醫學生的感官真實性，在虛擬實踐時可以嘗試不同的診斷方案和手術方式。虛擬實踐的最大優勢即允許試錯，醫學生可以通過虛擬實踐中錯誤的不斷積累，減少未來臨床工作中犯錯的概率，提高自己的臨床技能水平。

3.2 開發真實還原的虛擬現實臨床診療情境

臨床診療情境是指醫院內部各區域、科室的診療環境，如門診、病房、急救及手術環境等。本研究建議開發基于虛擬現實技術的臨床診療情境，簡言之就是利用虛擬現實技術創建一個虛擬醫院，按照國際化一流醫院建設標準搭建虛擬診療平臺。嚴格劃分各功能區域，規范使用及管理醫療器械。在情境設計中避免虛擬醫療場景內醫療陳設及物品擺放、使用、管理不符合臨床實際規范的現象，協助醫學生進入真實規范的醫療環境，建立真實合理的臨床路徑。編排有效時間軸、空間軸，將傳統臨床學習內容按照實際臨床工作時間軸、空間軸進行設計[8]。創建從模擬訓練→虛擬訓練→臨床實訓3個階段循環，其中融入人文精神和職業素養的訓練，全方位鍛煉醫學生的職業素養和實踐技能，符合臨床實際工作需求。避免刻板、教條學習，導致進入臨床后無法應用所學內容開展臨床實踐工作。

3.3 構建基于崗位勝任力的虛擬現實教學評價體系

崗位勝任力是指在某一工作中，區分卓越者與普通者的深層次特征。判定一個教學培訓的適用效果，需要借助客觀的指標對其使用對象進行全面、綜合的評價。本文建議構建基于崗位勝任力的虛擬現實教學評價體系，從領導能力、管理能力和溝通能力三個維度來評價使用虛擬現實培訓系統的醫學生[9]，從而判定虛擬現實培訓的教學效果。通過分階段的測評，按照學生的綜合評分情況，改進教學培訓計劃，通過每個階段的調整，逐漸找到適應學生行為特征的虛擬現實教學培訓計劃，提高學習效率，使培訓達到最佳效果。同時，學生在虛擬現實培訓中的表現情況也會對其以后臨床科室的選擇甚至職業發展規劃起到指引作用。虛擬現實培訓中的表現能一定程度反映一個學生的臨床技能操作水平，建議完善我國的臨床實踐技能考評體系，將學生在虛擬現實技能培訓中的表現情況也納入考評范圍，激發學生的學習動力，增加學生對虛擬現實培訓的重視程度。

3.4 搭建產學研融合的虛擬現實技能聯合培養基地

產學研融合是重要的知識創新平臺，也是國家創新系統能夠有效運作的關鍵環節[10]。集中各個主體的優勢，實現資源優勢互補，產生最大的規模效應。企業通過產學研融合可以及時獲取最新的先進科學技術，不斷提升自己的市場競爭力和影響力。高校可以通過產學研融合過程中的科技成果，加速科技成果轉化，增加科技的市場價值和應用價值。產學研融合對于現代經濟社會發展具有重要意義，是我國在虛擬現實教學這一領域形成重大創新突破的重要環節。本研究建議搭建產學研融合的虛擬現實技能聯合培養基地，通過校企合作的形式，由企業為虛擬現實培訓提供相應的儀器和設備平臺，創建實踐基地，學校負責提供專業技術和科研團隊支持，同時定期選送老師和學生去實踐基地培訓。在合作的過程中進行深入研究，從市場需求角度、臨床需求角度共同探討如何完善更新虛擬現實的培訓平臺，努力形成一套完整的、與時俱進的、滿足實際臨床需求的虛擬現實培訓平臺。

4 虛擬現實臨床實踐教學體系構建難點

4.1 虛擬現實設備系統訓練成本較高

虛擬現實訓練中所需的虛擬人體、虛擬場景等設備造價昂貴，很難在臨床上大規模使用。并且虛擬現實的相關課件制作需要耗費大量的人力、物力，目前多數虛擬現實的課件都是針對比較普及的學科和疾病，從經濟角度考慮，小眾的學科和疾病可能不適合虛擬現實教學。同時，虛擬現實教學要求帶教老師有良好的計算機操作技能，而目前對授課老師該方面的培養會稍顯不足。

4.2 虛擬現實設備系統技術不夠成熟

虛擬現實技術在我國處于初期發展階段，目前一些技術要素如力反饋、力檢測、傳感器檢測等技術尚不成熟，真實感有待進一步提高。如何避免使用者由于長時間佩戴虛擬現實裝置而產生暈眩感，并且在使用虛擬現實教學時由于帶寬不夠，圖像的清晰度和實時性等一系列技術問題都有待逐步改進。

4.3 虛擬現實設備系統不利于培養協作精神

虛擬現實技術最大的優勢是讓使用者有沉浸式的體驗感，但虛擬現實里的實驗操作僅需學生一人獨自在虛擬空間內完成，缺少與老師和同學的互動，無法鍛煉學生的溝通技能和協作能力，在培養團隊精神這一方面會有所欠缺。

5 小 結

隨著虛擬現實技術的不斷成熟和發展，醫學院校應當加強對虛擬現實技術的開發力度，形成一套科學、全面、高效的虛擬現實培訓體系，打造良好的虛擬現實教學環境，提高教學質量和水平。然而，虛擬現實技術只是傳統臨床教學的有益補充，不能本末倒置，完全替代臨床教學。因此，醫學院校應當加大臨床教學資源投入力度，使學生能夠獲得更多的臨床實踐機會。雖然虛擬現實技術在醫學教育領域已有所應用，但仍存在很多不足，如長時間佩戴虛擬現實裝置會讓使用者視覺疲勞，虛擬現實裝置造價昂貴，使用成本較高等，還有待我們在未來的研究中不斷深入探討。