虛擬現實技術在農村醫學專業教學中的應用

薛松慧 薛 燕 譚海燕

（江蘇省南通衛生高等職業技術學校 江蘇·南通 226010）

0 引言

農村醫學專業作為職業醫學教育的重點，主要面向農村地區或貧困地區的醫療衛生建設，培養出熱愛醫學并樂于為農村醫療事業貢獻力量、具備扎實的基礎醫學知識與醫療衛生知識、具備專業的診斷治療能力、擁有對突發病癥應急處理能力的有志青年。為了完成這一培養目標，農村醫學專業在課程設置中加入了中醫學、生理學、藥理學、解剖學、診斷學、內科學、外科學等數十種專業課程，并對實踐課程時長作出一定的要求，保障學習者在修習期間可以接收系統完備的醫療知識，并通過實踐操作將其轉化為自身的求職技能。

1 虛擬現實技術概述及其特點

虛擬現實技術又稱VR技術，全稱Virtual Reality，是隨著計算機技術的快速發展應運而生的一種新興科技，其運作原理為，以現實世界為真實參考，將現實維度轉化為數據，在計算機中構建三維模型，盡可能還原現實情景，接著通過計算機輸出設備，將計算機與使用者的感知系統建立聯系，從聽覺、視覺、觸覺、嗅覺等方面入手，充分發揮計算機仿真系統的作用，讓使用者獲得沉浸式體驗。虛擬現實技術將現實世界與計算機系統巧妙結合，還具有以下特性：

1.1 沉浸性與多感知性

沉浸性與多感知性是虛擬現實系統不可分割的重要特性，二者相輔相成，是虛擬現實系統的主要特征。虛擬現實系統能夠成功運營離不開體驗者與計算機仿真系統的相互作用，多感知性依附于計算機系統的技術層次，主要通過傳感技術捕捉用戶因運動所散發出的信號，由系統感知后進行回應，但由于技術限制，現階段的傳感技術只能感知最基本的生理特征，如運動、觸覺、嗅覺、視覺等方面的變化[1]。沉浸性則側重于體驗者的反應，系統在接收到用戶信息后，做出與現實環境相似的反應，反饋至使用者，讓使用者產生錯覺，從心理與思維上沉浸其中。

1.2 交互性與自主性

虛擬現實系統在設計時運用了大量的物理規律，其目的是為了盡可能再現物體在受到力的作用時的真實反饋。交互性指使用者傳感技術的輔助作用下，通過觸覺或者其他感覺，對于虛擬環境中的物體產生可操作的錯覺，如通過推動、拿起等動作，對應物體會發出聲響，其位置和狀態也發生改變。自主性則是系統對于用戶的實際運動，根據設定好的規律，讓物體做出合乎物理邏輯的反應。

1.3 構想性與模擬性

構想性的核心在于創新，這也是虛擬現實技術最具有開發潛力的特性。虛擬現實世界在設定時加入了可供探索的認知系統，并非如現實世界一般一成不變，用戶在進入虛擬世界后，可以根據自身認知能力創設出客觀世界不存在或極難發生的情境，如模擬分子運動、模擬火山噴發等。虛擬現實技術幾乎可以完美再現現實情境，并且由于其可設定可操控的性能特點，可以不受空間與時間的局限，在體感系統準備就緒之時，便可進入模擬場景，暢游虛擬世界。

2 現階段農村醫學專業的教學困境

2.1 教學內容陳舊，學生興趣不足

農村醫學專業是中職醫學與高職醫學的特色專業，其目的在于為社會培養能夠勝任農村或邊遠貧困地區衛生院基礎衛生工作的應用型人才，工作范圍涵蓋了醫學預防、常見疾病診斷與治療、醫學康復等方面。同比于本科階段的醫學專業生，農村醫學專業的教育對象基礎知識相對薄弱，自制力不強，對于學習的積極性不高，并試圖用渾水摸魚通過結業測評，這在一定程度上對教師的教學能力提出了更高的要求[2]。然而，以高職院校為例，其前身多為當地的中專衛校或普通醫專，更甚者由成人醫學院校演變而來，依舊沿用著以前的教師，然高職醫學的培養目標已經從追求系統的知識性轉變為注重理論的實踐性，這就導致教師的專業能力跟不上學校發展的步伐，依舊停留在過去以理論知識為主的傳統教學，繼續延續著刻板、沉悶的教學氛圍，無法激發學生興趣，對學生沒有任何吸引力。

2.2 教學方法落后，能力提升緩慢

新時代下，科學技術的崛起不僅帶來了生活的便捷，也為教育提供了新思路。然部分院校的農村醫學專業依舊沿襲著陳舊的教學觀，將教師與教材作為課堂的中心，只重視知識的灌輸，不重視學生對于知識的吸收與內化。學生在課堂上只能獲得枯燥的理論知識，檢驗學習成果的方式只能通過識記知識點與書面測評，對于知識只能進行一段時間內的記憶保留，并未將其與醫療實踐相結合，自身能力得不到真正意義上的提升，在實際操作時，無法獨立完成醫療操作，成為只會空談理論，不會實踐的醫學生，不能完成由學習者向職業醫療衛生工作者的蛻變。

2.3 教學設施短缺，實踐經驗匱乏

中職院校農村醫學專業發展不足的重要原因在于師資力量不匹配，教學條件不具備。在中職教育發展前期，因生源能力不能滿足國家與社會對于醫學類人才的高標準要求，教育部曾頒布文件停止中職教育醫學生的招生[3]。但隨著國家的不斷發展，對于農村醫療越來越重視，急需培養一批專門面向農村衛生所或衛生院，能勝任日常疾病的診療，側重于實踐操作，而非醫療科學研究的高質量應用型人才。農村醫學專業作為中職教育中僅有的醫學專業，在設立前期，沒有專業對口的師資力量進行教學活動的開展，教師缺乏實踐經驗，同時，學校也并未配備專業設施，未建立符合醫學規范的實驗室，未購買相關的模型器材，二者的共同短缺直接影響了學生實踐能力的獲得，致使很多學生得過且過，并未通過學業修習成長為專業的職業醫師。

3 VR技術在農村醫學專業教學中的應用前景

3.1 系統解剖學與局部解剖學課程

在傳統的解剖學教學與課堂實驗中，教師只能通過動物活體實驗與模型向學生教授相關解剖學知識。人體的內部構造復雜多變，包括神經系統、內分泌系統、泌尿系統等，每個不同類別的生理系統又囊括多重器官與組織，與動物的身體構造大相徑庭。學生在學習解剖學相關知識時，只能依靠教師對器官模型的講解，或者通過觀看視頻演練，往往對所學知識一知半解，在實際操作時也只能借助解剖動物活體了解身體內部器官構造，無法對人體結構做到系統徹底的了解，不能完成理論知識到實踐經驗的轉變。虛擬現實系統的加入，以三維模型與體感技術作為依托，通過建立人體三維解剖模型，讓學生能真正融入解剖環境，完成相關知識的學習[4]。人體三維虛擬系統的運作原理為，通過全息圖像技術，將人體的三維構造以數字化形式完美再現，不僅可以幫助教師更為細致地講解人體的內部構造，擺脫了傳統模型教學的局限性與失真性，還可幫助學生對人體內部環境進行動態性觀察，將課本知識實體化，有利于學生對于系統解剖學與局部解剖學知識的吸收與運用。

3.2 外科手術培訓與臨床診療

在農村醫學專業教學中，由于實踐操作與醫療設備的局限性，教師無法在課堂上向學生描述與傳授相關的手術操作知識，學生只能在就業實習階段通過觀摩學習具體的術中操作，無法將理論知識與實際操作進行有機結合，學習效果不佳。虛擬現實技術可通過影像資料與計算機技術建立虛擬系統，模擬手術環境，甚至可以通過體感交互技術在患者與醫生間建立遠程連接，突破空間的限制，通過手術操作儀器完成臨床遠程診療[5]。除了突破時間與空間的界限，在應用于手術培訓時，虛擬現實技術可做到擬定術前計劃與評估操作方案，幫助醫生將手術風險降到最低，最大限度地保證患者的健康與生命安全。以外科手術模擬系統為例，VR系統可以在術前通過導入患者的影像數據，對于特定部位進行量化操作，并構建三維信息模型，幫助醫生更好地分析手術方案，擬定術中計劃。同時，在應對腦部、心臟等關鍵部位的解剖與治療時，VR系統還可做到對術中過程進行模擬，對可能出現的意外進行評估，通過各類參考數據幫助醫生選擇最佳診療方案，將術中風險降到最低。

3.3 中醫遠程診療系統

遠程診療將虛擬現實技術在醫學診療中的應用發揮至最優，其最大特點是可以打破空間界限，在有效時間內對患者進行診療，不必延誤治療時機。除了可以應用于臨床診療，還可應用于中醫診療。中醫診療法不同于臨床診療，僅通過各類醫學影像便可判定患者的疾病類別，中醫診療最關鍵的診療步驟在于切脈，這就限制了診療環境與診療條件，即患者與醫者必須面對面近距離接觸。虛擬現實技術中的體感交互技術可以打破這一空間局限性，通過計算機輸入與輸出設備，讓醫者能獲得患者脈象的指端感受，從而進行進一步的診療。同時，虛擬現實技術完美加入了計算機的互聯作用，允許多人同時在線，因此誕生出的專家診療系統可以綜合多位專家的問診經驗，對患者病癥做出最權威的論斷，真正擺脫時空界限，做到足不出戶便可看病問診。然而，該項技術仍然處于開發初級階段，很多診療技術受硬件設施的約束，依舊處于理論階段，無法真正投入到現實診療中。

3.4 康復訓練與醫療護理

康復訓練作為患者恢復治療的重要環節，主要應用于機體受損等嚴重影響身體機能病癥的術后恢復，對于患者能否恢復正常生活有著至關重要的作用。傳統的康復治療只能依靠機械訓練與醫生的經驗，對患者的恢復程度進行粗略的判斷，但每位患者的身體機能不同，對于機械訓練的適應性也不同，在進行機械訓練時，常會出現訓練效果不佳或使病情加重的情況，延長了恢復周期，加大了治療難度。虛擬現實系統問世后，研究者通過構建訓練情境，將體感技術與人體動作捕捉技術糅合進康復訓練系統，可以對患者的肢體動作進行捕捉，與患者的神經系統與感官系統進行連接，通過采集患者的各項體征數據，直觀再現患者對體能訓練方式的適應性與恢復狀況，針對患者的實際病況，制定專屬于個人的診療方案，將康復訓練的治療作用發揮至最大[6]。同時，還可構建醫療護理系統，通過數據與圖像，將不同病癥的患者簡化為系統模型，幫助初學者進行實際護理操作與實踐，既緩解了醫療環境緊張、實習機會有限帶來的實訓難題，更可以重復利用，在一定程度上避免了醫療資源的浪費。

3.5 精神疾病中的醫學干預

由于現代社會的快速發展，人們承受的社會壓力愈來愈多，伴隨而來的便是各種各樣的心理與精神疾病，此類疾病誘發于現實環境，改變人們的思維方式，控制人們的情緒狀態，還會伴隨一系列的身體病痛，對患者的身心健康帶來極其嚴重的威脅。但由于每個人的成長環境不同，誘發原因多種多樣，藥物治療有限，心理與精神疾病的治療多數只能依賴于心理醫生的暗示與疏導，只能起到一定程度的舒緩作用，不能進行根治，致使病情反復，給患者帶來更大的痛苦。虛擬現實技術的最大優勢在于可以模擬現實情景，盡可能真實地還原過去情境，在發現心理疾病的誘因后，通過再現或改變情境，可以更好地幫助患者克服心理障礙，恢復心理健康，并且可以在一定范圍內進行調控，避免對患者產生新的刺激，加重病情。目前虛擬技術可應用與恐高癥、焦慮癥、密集恐懼癥等常見病癥的治療，通過系統脫敏療法，對患者施以刺激，隨著刺激程度的遞增，逐漸克服對事物的心里恐懼。

4 結語

虛擬現實技術通過計算機系統真實再現現實情境，并通過體感交互系統、人體捕捉系統等計算機輸出設備將虛擬與現實世界巧妙連接，讓使用者能夠在二者之間進行自由切換。虛擬現實技術的問世，因其仿真性與可控性，可以將實踐與實驗過程大大簡化，降低了對環境的苛求度，節約了生產與實踐成本，所以被廣泛應用于各行各業。虛擬現實技術的問世可以針對性地解決農村醫學專業在教學過程中遇到的現實性問題，如教學方法陳舊、實驗設備簡陋、實習機會有限等。新興技術在課堂教學的加入還可以幫助學生真實還原醫療場景，在保障安全的條件下進行醫療操作，既可以激發學生的學習興趣，又可提升學生的實踐操作能力，還可應用于復雜的手術治療，降低心理治療的難度，可謂一舉多得。