虛擬現實和增強現實技術在老年外科動脈采血護理教學中的應用

寇思宇 張毓萍 楊剛華*

（西安交通大學第一附屬醫院 陜西·西安 710061）

0 引言

動脈采血作為一項需要護理人員掌握的基本專業技能，在護理工作中應用廣泛。動脈采血帶教往往是通過傳統教學方法及帶教老師言傳身教而完成，而在傳統教學下，學生雖然掌握了動脈采血的理論知識，但是缺乏實踐操作前模擬訓練的計劃，且真實場景下沒有反復訓練的機會，影響了護理人員動脈穿刺采血的教學效果[1，2]。隨著信息化技術的發展，新興教學模式不斷涌現，虛擬和增強現實技術作為一項新興的技術，在教學領域優勢突出，應用前景廣泛。

1 虛擬現實及增強現實技術在動脈采血應用必要性

虛擬現實（VirtualReality，簡稱VR），即以計算機技術為核心，結合相關科學技術，生成一定范圍環境的視、聽、觸等多種感官的高度真實的虛擬環境的新興技術[3，4]。增強現實技術（AugmentedReality，AR）是虛擬現實領域中一個重要的分支，是在VR的基礎上發展起來的，包含了多媒體、三維重建、實時視頻顯示及控制、多傳感器融合、實時跟蹤及監測、場景融合的新技術和新手段[5，6]。通過計算機三維可視化虛擬物體和現實場景無縫嵌入到現實世界而產生的一種可視化環境。通過VR及AR技術護理學員可通過戴上 AR眼鏡等特殊設備進入動脈采血環境實現人機交互，實現現實與虛擬的無縫銜接。VR和AR技術現已廣泛運用于諸多領域，其在醫學領域也展現出廣闊的應用前景[7，8]。本研究通過虛擬及增強現實技術對老年外科護理人員進行動脈采血進行培訓教學，觀察學生學習積極性、主觀能動性、穿刺一次成功率及穿刺操作準確性等進行評估比較。

2 資料與方法

2.1 一般資料

選取2018年1月至2019年12月間在西安交通大學第一附屬醫院老年外科護理實習學員作為研究對象。將60名學員隨機分為兩組，即普通帶教組（對照組）及虛擬現實和增強現實技術帶教組（實驗組），每組學生各30人。其中，對照組中，男生5人，女生25人，年齡18～24歲，平均年齡為（21.47±1.22）歲，平時成績為（81.97±6.04）分；實驗組中，男生3人，女生27人，年齡為17～24歲，平均年齡為（21.37±1.33）歲，平時成績為（82.97±5.85）分。兩組護理學生在性別、年齡及平時成績方面比較，差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。所有研究對象均知曉研究內容且同意參與該項研究。

2.2 研究方法

本研究采用隨機對照試驗方法實行。按照護理教學安排，由兩名高年資主管護理師分別對對照組及實驗組進行動脈穿刺采血護理帶教工作，以確保教學研究工作順利進行。

2.3 教學方法

對照組 包括護理理論教學及實踐教學，理論教學的主要形式為以《護理學》教材為主，對護理學員進行護理學理論知識進行培訓；實踐教學是通過動脈穿刺采血模型進行模擬操作培訓，同時對病人動脈穿刺實踐操作進行觀摩。教學方式主要包括PPT講解、動脈穿刺視頻學習、觀摩等。

表1：兩組護理學生考核成績比較

表2：兩組護理學生對兩種教學方法的教學效果評價分析[n,(%)]

實驗組除包括對照組相關教學內容外，還包括虛擬現實及增強現實技術教學內容。帶教教師可通過虛擬仿真實訓系統向培訓護理學員進行虛擬仿真動脈采血操作培訓，同時，學員可利用虛擬仿真實訓系統反復多次進行動脈采血操作練習。

2.4 教學評價

護理教學完成后對兩組學生進行考核。考核方式包括理論知識考試、動脈穿刺采血實踐操作考核及教學滿意度問卷調查。動脈穿刺采血對象均是我科老年患者（年齡均大于65歲）。理論知識考核采用標準化試題，內容包括一般護理相關知識、有創操作注意事項、動脈穿刺采血適應癥等；動脈穿刺采血實踐操作考核包括第一次動脈穿刺采血成功率、穿刺流程熟悉程度以及穿刺采血過程中的人文關懷體現等；教學滿意度問卷調查主要是希望通過在護理學員層面評價該教學方法是否有利于提高學習積極性、教學內容是否生動滿意、是否有利于對動脈穿刺采血的理解、是否能有利于以后護理工作。

2.5 統計學分析

統計學分析采用SPSS 19.0統計分析軟件進行，計量資料以均數±標準差表示，兩兩比較采用t檢驗，計數資料的兩兩比較采用卡方檢驗或Fisher’s精確概率法，P<0.05為差異有統計學意義。

3 結果

3.1 兩組護理學員理論考試成績對比

對照組及實驗組學員均完成全部學習內容，對照組護理學員護理基礎理論考試平均成績為（81.17±6.40）分，實驗組護理學員基礎理論考試平均成績分為（89.07±5.21）分，兩組相比，差異有統計學意義（P＜0.05）。具體結果詳見表1。

3.2 兩組護理學員動脈穿刺采血實踐操作成績對比

對照組護理學員第一次動脈穿刺采血成功率為46.7%（14/30），明顯低于實驗組的80.0%（24/30）；另外，對照組護理學員動脈穿刺采血操作考核平均分為（77.33±3.86）分，實驗組動脈穿刺操作考核平均分為（86.10±4.95）分，實驗組學生成績要明顯好于對照組，兩組相比，差異具有統計學意義（P＜0.05）。

3.3 兩組學生問卷調查結果對比

護理教學結束后，對兩組學生進行問卷調查，了解學生對不同教學方法教學效果的評價。調查共發放問卷60份，回收有效問卷60份，有效問卷回收率為100.0%。調查結果顯示，對照組護理學員對傳統教學方法總體滿意度為73.3%，實驗組學員對虛擬現實和增強現實教學方法總體滿意度為93.3%，兩組比較差異具有統計學意義（P＜0.05）。另外，兩組學生在學習積極性、對動脈穿刺采血理解及是否有利于以后護理工作方面對比差異有統計學意義，實驗組教學可明顯調動學生動脈穿刺采血學習積極性，降低動脈穿刺采血學習曲線，提高護理學員對動脈穿刺操作的理解及認識。詳見表2。

4 討論

在傳統的護理教學上，特別是護理操作實踐教學上，由于學生在學習水平上存在較大差異，容易導致基礎和能力不足的學生，對教師傳授的知識依舊無法全面深度理解，而基礎水平較高的學生，則會在很短的時間內就能理解，并且希望進一步提升教學進度。這一問題的長期存在，對學生自身的學習積極性有一定影響[9]。而虛擬現實技術可以為護理相關操作教學提供可重復使用的教學環境，其利用仿真技術所營造的教學環境非常生動形象，卻又不失傳統教學的優點；在動脈穿刺采血教學中，虛擬現實技術可以利用三維可視化技術建立立體動脈模型，學生可以通過模型從各個層面深入觀察人體動脈三維空間結構，甚至對動脈穿刺點進行提前預測模擬，大大提高動脈穿刺采血的成功率，明顯提高學員對護理操作教學的積極性。

本研究通過虛擬現實及增強現實技術教學方法對比傳統教學，結果顯示：實驗組對比對照組學員對動脈穿刺教學總體滿意度明顯提高，而且在提高自主學習能力、提高學習興趣、有利于更好的服務于護理工作及提高教學質量等方面明顯優于傳統教學組。傳統護理教學中，由于科室護理實踐教學場地受限，而且臨床實踐受護理部各項規章制度以及客觀醫療環境等方面條件限制，其在實際護理工作中實踐機會較少，對臨床突發狀況不能靈活應對，而且難以在實踐操作中進行可重復性體驗，使得傳統教學在護理動脈穿刺采血操作上存在一定局限性。而虛擬現實及增強現實技術教學可模擬動脈穿刺采血情景及突發狀況，有助于縮短理論到實踐，課堂教學到臨床實踐的轉換，有助于提高護理操作教學的積極性和學習效率[7]。另外，本研究通過理論知識及實踐操作考核發現，實驗組護理人員在理論知識和實踐操作得分明顯高于對照組，且第一次動脈穿刺成功概率明顯高于對照組。說明VR及AR教學模式能夠明顯提高教學質量，可能是該教學模式增加了可重復性虛擬動脈穿刺操作情景，能夠更好的調動學員的學習積極性，使得掌握的知識更加牢靠。在提高護理學員學習積極性同時提高教學質量。

5 結束語

總而言之，動脈穿刺采血作為護理操作重要而基本的操作，臨床應用廣泛。傳統的動脈采血護理教學缺乏學生的主動參與性，導致教學質量不高。而VR及AR融入動脈穿刺采血護理教學中，不受時間、空間限制，重復模擬動脈穿刺情景，逼真的操作場景能夠讓學生沉浸其中，在明顯提高護理學生學習積極性及主觀能動性的同時，明顯提高教學質量，在護理實踐操作教學中具有一定的應用前景。