虛擬現實技術在臨床醫學技能操作教學中的應用現狀*

任麗楠 李怡然

(遼寧何氏醫學院 臨床學院 遼寧沈陽 110163)

自2016年開始，虛擬現實技術便在教育、醫學及軍事等領域里展現出非凡的應用和發展前景[1]。由于醫學生技能培訓不僅需要病理狀態的培訓系統，又要在醫學倫理學和法律法規的限制下完成，所以醫學生有創操作和相關臨床技能培訓一直是醫學教育工作者面臨的難題。虛擬現實技術的跨學科應用，為醫學教育提供了解決該問題新的途徑和有效的方法。廣大學者們開發出來的虛擬課堂和虛擬教具不僅對老醫師的臨床技能培訓有輔助提升的作用，受益于廣大病患，對年輕醫師和在校醫學生的技能培訓更有促進作用，而且還活躍了課堂，開闊了視野，增加了學習的興趣，學習效率更高。

一、虛擬現實技術

虛擬現實（virtual reality，VR）是近年來得到迅速發展的多學科交叉技術，是一種可以創建和體驗的虛擬世界的計算機仿真模擬系統。虛擬現實技術是一種由多源信息融合的、交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真。由于它高度模擬了真實世界或想象世界中的情景，可以讓操作者在這個虛擬的情景中與周圍事物進行交流互動，沉浸式的體驗虛擬情景中事物的變化，與虛擬環境中的人和物進行動作和語言的交流等[2]。虛擬現實技術是仿真技術與計算機圖形學、人機接口技術、多媒體技術、傳感技術、網絡技術等多種技術的集合，是一個交叉技術前沿學科，更是一個新興的研究領域[3]。虛擬現實技術在軍事科學、教育和醫學等方面都有廣泛而深入的應用于融合。

二、傳統醫學技能培訓現狀

1.模擬教學模式單一

目前的醫學院校臨床醫學技能培訓絕大多數還是遵循傳統的方式，尤其是有創的技能操作培訓，大多數是結合視頻、動畫、聲音、圖片和文字進行教學。教師要么憑借想象教學，要么在橡膠教具上進行操作，缺乏操作的真實體驗感，同時也無法反復操作，且教具昂貴，操作起來無法得心應手。傳統的授課方式由于缺乏體驗感和參與度，同學們的學習興趣不高，學習效果也不明顯，這樣的教學方式勢必影響醫學生們未來的執業技能，所以傳統的教學方式亟須更有活力和可操作性的教學改革。

2.實踐教學困難重重

我國的執業醫師法規對從事臨床診療活動者的資格進行了明確規定和限制，隨著人們對醫學行業的需求不斷增高，以及醫學倫理學的要求和規定，病人為主要學習對象的傳統的臨床技能尤其是有創操作技能的教學面臨著極大的挑戰。隨著《醫療事故處理條例》等法規的頒布，醫學生直接對病人的診療操作，尤其是有創操作機會慢慢在減少。從目前我國執業醫師資格考試的數據分析不難看出，實踐技能的教學是需要提高和進一步加強的，這些實際情況提示醫學教育尤其是實踐技能操作項目，應加強培訓[4]。

三、虛擬現實技術在臨床技能教學中應用的現狀

1.VR技術在泌尿外科臨床實踐和教學中的應用

泌尿外科的臨床實踐包括內鏡下的檢查和治療技術。如果醫生操作前沒有經過多次演練和培訓，在實際操作中容易出現各種問題，甚至給患者帶來無法彌補的醫源性傷害，這就需要操作者們在為患者診療之前就完成充分的培訓和學習[5]。VR技術所構建的虛擬模型，學員們不需要以患者的不適為代價換取高質量的診療技術，就可以為患者提供高水平的醫療服務[6]。

2.VR技術在肝膽外科教學中的應用

肝臟切除手術是肝臟外科很重要的治療方式之一，過去醫院對年輕肝膽外科醫生的培訓主要通過手術操作盒，結合解剖學進行肝臟手術培訓，這樣傳統的培訓限制了培訓效果。VR 技術可以為學生提供虛擬而逼真的手術場景，既能展示出患者的疾病模型，還能對多種病變進行模擬[7]。在VR系統訓練中，學生可以沉浸于虛擬的環境，反復多次練習，根據個性化的肝臟病變尋求最佳的手術方式。通過VR系統，學生通過自己構建的個性化的肝臟及其周圍組織的形成三維結構，在術前就可以反復練習操作過程，大大提高了手術技能[8]。因此，VR技術對肝臟外科臨床教學是一種新穎的、可操作的教學方式。

3.VR技術在急診醫學技能培訓與應用

穩定而迅速是急診室工作的基礎，心肺復蘇術、氣管插管術以及深靜脈穿刺技術等操作是保障急診工作順利進行的基礎操作，圍繞這些單項急救技能培訓至關重要的。年輕的急診科醫生的臨床實踐教學資源不足，單純的技能操作模型缺乏實戰感受，仿真性有待提高，缺乏重復性，體驗度差，因此培訓效果一直不夠滿意。應用VR技術可以模擬出逼真的急診室的工作環境，甚至是仿真的病人，這些技術是教學資源的有益補充，這些單項操作的熟練度提升，為有效及時地救治患者提供技術支持。在急救醫學領域的教學過程中，敏銳的臨床觀察力，臨床思維能力、情景判斷意識和領導能力等非臨床技能的培訓非常重要，而團隊向心凝聚力等非技術技能是救治成功的強有力保證[9]。VR技術的加持下，計算機可以呈現出各種急診急救場景，學生們可隨著救治環境的變化進行恰當有效的臨床操作，這些急診非技術的技能培訓，可為學生提供沉浸式的體驗與感覺，培養了學生們的情景意識、互動合作、任務管理、判斷分析和決策能力等非技術技能[10]。

4.VR技術在消化內鏡教學中的應用

在消化系統疾病的救治技術中，內窺鏡技術是非常重要的組成部分。內鏡檢查往往會給患者帶來巨大的心理壓力，很多病人正是由于害怕檢查帶來的不適感而拒絕檢查，最后延誤了疾病的診治。有些可以通過內鏡技術就可以早期診斷和微創治療的疾病，由于害怕內鏡檢查，而沒有得到正確及時的醫治。臨床工作中，醫生的檢查水平確實會影響患者的診治感受，新手操作可能導致插管失敗，并發癥多，誤診和漏診的情況，威脅醫療安全。為了解決這一實際問題，提高年輕醫師的操作技能，將VR技術培訓引入臨床技能培訓，研究表面，經歷VR技術培訓的內鏡醫師的操作精準度更高，患者體驗感更舒適，同時出錯率更低[11]。VR技術在內鏡診治領域中將會有更廣闊的應用前景。

5.VR技術在骨科教學中的應用

第二軍醫大學長征醫院通過VR 技術制作了 4 例經典的骨科手術演示模型，將學生隨機分組，結果顯示，VR組的學生成績高于對照組，且兩組之間差異有統計學意義[12]。Blumstein等進行的一項小腿髓內釘手術培訓的隨機對照研究，結果顯示 VR 培訓組學生的考核成績更佳，訓練效果更好[13]。這些研究說明VR技術在骨科臨床教學有著可靠的應用前景。

6.在神經外科教學中的應用

臨床醫師采用虛擬的器械進行訓練和學習，可以提高手術操作的技能和水平[14]。VR技術逼真地模擬了神經外科手術實際操作的定位過程，通過VR模擬系統的訓練，不但節約教學時間，也促進青年教師的成長[15]。

7.在中醫的臨床實踐和教學中的應用

中醫教學長期以來都是口頭講授的教學模式。由于抽象繁雜的中醫學內容和單一的授課方式，很多學生學習的興趣和動力不足，中醫教育的發展受到了一定的限制[16]。腧穴、經絡定位以及相應的主治作用的教學過程，通過VR系統的模擬教學，學生們可在模擬的 3D 人體解剖圖像上進行精確定位，并可以通過三維空間跟蹤定位器進行點穴操作，這些模擬操作為后期的刺法灸法學的學習以及針灸治療學的學習打基礎。姜俊教授帶領的科研團隊開發出的虛擬針刺力反饋系統人機互動操作平臺，解決了學生們學習針灸過程中的困惑，教學成果顯著[17]。VR技術在中醫四診技能、中醫正骨手法技術的培訓也收到良好的教學效果[18-19]。

總之，虛實現實技術在醫學的教學中的作用得到了肯定和重視，可以為學生開辟一個真實的情境，同學們沉浸于期中。虛擬手術訓練系統為醫務工作者提供一個沉浸式的虛擬的環境，還原效果逼真，提高手術訓練的真實感。相信隨著科技的發展，在5G的加持下，VR技術在醫學臨床技能教學的應用前景會越來越深遠，必將成為醫學教學的有益補充。