VR技術在心血管疾病教學中的應用

沙 莎 葛 君 高蘭蘭

蚌埠醫學院第二附屬醫院心內科，安徽蚌埠 233000

當代醫學教育在快速發展，教育的發展趨勢也由以往單純的知識學習運用轉變為注重學科素質的培育，再加上如今數字化技術的飛速發展，計算機輔助技術應用于臨床帶教已成為主流方向[1-2]。

虛擬現實（virtual reality，VR）技術是利用電腦模擬產生一個三度空間的虛擬世界，讓使用者如同身歷其境一般，可以自由地觀察三度空間內的事物，從而達到以假亂真的沉浸感。近年來，隨著科技的進步與學科交叉融合發展，VR技術在醫療方面的應用越來越廣泛[3]，還可以輔助臨床研究、研發疾病治愈方法，甚至在研制新疫苗等方面，都起到很大的作用。

事實證明，在醫療教育教學中通過VR培訓可以達到快速掌握臨床技能的效果[4]。VR技術的不斷拓展，轉換了傳統的醫療教學思路，其通過虛擬化的感受體驗快速學習鞏固專業知識，這種新穎的教學方式能夠使學生參與到教與學的過程中，能最大限度地激發學生的專注度，在有限的時間內最大程度地強化操作能力和分析能力。基于此，本研究通過設立實驗組和對照組，探討VR技術教學模式下學生教學質量的效果，以期助力醫學教學水平和醫療科技水平的提升。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年12月至2022年3月在蚌埠醫學院第二附屬醫院心內科實習的62名大二本科生為研究對象，通過隨機數表法分為實驗組與對照組，每組各31名，觀察不同教學模式教學對學生理論知識掌握及實踐能力的影響。研究對象在年齡、性別、學習成績等方面無明顯差異。

1.2 研究方法

由2名長期從事心血管疾病臨床工作的高年資主治醫師完成所有教學工作，對兩組學生在同一教室進行主題為“急性心肌梗死”的2個學時的教學工作。對照組采用傳統教學方式，即采用心血管模型配合多媒體課件的形式教學；實驗組接受VR教學模式，即接受傳統教學模式的同時采用VR設備操作體驗的模式進行教學，調查分析兩組學生教學完成后的學業成績以及對所對應教學方式的滿意程度。

1.3 教學步驟

1.3.1 教師選題 選擇典型的臨床常見心肌梗死病例，收集相關患者的病史信息、影像學信息及檢驗資料，設計思考題，要求循序漸進、由淺入深、具有邏輯性。如：如何診斷心梗？首選檢驗檢查方式？鑒別診斷？初步治療方案？如何進行二級預防？

1.3.2 學生準備 根據教學大綱，介紹教學目的、要求及學習方法，鼓勵學生通過預習、查閱資料，設計教學大綱，提出1～2個問題以備討論，激發學習興趣，做到學習有針對性。

1.3.3 課堂教學 對照組教學結合教學大綱進行多媒體示教，模型觀察，再對所選取典型病例的癥狀、臨床表現及病理體征、影像學數據、檢驗結果進行分析、討論，使學生通過患者信息來認知該類疾病，最后綜合幾種臨床常見的典型病例，進行診斷鑒別。實驗組一般內容與傳統方式相同，但在此基礎上加用VR技術幫助學生深入理解學習內容：在工作軟件上導入學習所用的心臟影像資料重建三維虛擬模型，讓學生佩戴設備了解心臟與血管的解剖走向以及心臟傳導病理生理、疾病治療相關知識。學生使用VR設備可直觀、真實、沉浸式地體驗心臟模型，直觀感受不同心梗疾病之間的病變差異、血管支配區域以及由此影響到的心肌壞死區域，然后自主設計問題、解決問題，并在課后進行問卷調查。在教學過程中教師要注意適當對學生不懂的問題進行引導，讓學生掌握知識重難點，避免偏離主題，以充分發動學生自主解決問題的能力，調動學生的積極性，使學習的主體轉歸為學生，見圖1。

圖1 心臟模型及VR體驗

1.3.4 教師總結 針對教學內容的重點、難點進行梳理、總結，典型病例分析、匯總，強調預防、診、治的關鍵步驟，針對該疾病，聯系國內外治療進展，拓展知識面。

1.4 觀察指標及評價標準

兩組學生在學習結束后，進行理論知識和實踐能力考試，比較兩組學生所學知識的掌握水平、實踐能力，并使用調查問卷的方式對不同組別的學生成績及對課程的滿意程度進行評價分析。采用理論考試的形式對學生成績進行檢查，滿分為100。在教學演示中心對實踐技能能力進行考察，滿分為100，包含閱片能力、解剖辨識能力、病灶定位能力、疾病診斷能力。對教學滿意度以調查問卷的形式進行調查，包括課堂教學的滿意程度、各教學環節時間安排的滿意程度、課堂師生交流互動的滿意程度、該教學方式對學習興趣的培養、對該課堂知識整體掌握的程度等十條評分標準，每條10分，總分100分，80分及以上為滿意，低于80分為不滿意。

1.5 統計學分析

數據采用Graphpad prism 9軟件進行統計分析，計量資料用均數±標準差（）表示，行獨立樣本t檢驗，計數資料以率（%）表示，采用χ2檢驗，P＜ 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

教學結束后，兩組學生心血管科理論知識和實踐能力水平已有顯著差異，實驗組成績明顯優于對照組，差異有統計學意義（P＜ 0.05），見表1、圖2A～B。對兩組學生進行滿意度調查，實驗組滿意度為93.55%，高于對照組的70.97%，差異有統計學意義（P＜ 0.05），見表1、圖2C。

表1 實驗組與對照組培訓后理論與實踐成績比較

圖2 兩組實踐能力、理論能力及滿意度分析

3 討論

當今社會已邁入數字化、信息化時代，電子信息大數據時代深入創新，VR技術已從多方面進入各個行業。這項技術集合了影像轉化、聲音控制、遙控感應等創新技術，目前已廣泛應用于尖端產品制造、醫療衛生等領域。當今條件下，醫學教育教學資源的匱乏在某些方面較為突出，例如實踐操作、標本解剖的學習，限制了學校在教學上的可行性，也一并影響了學生臨床實踐技能的提升。因此，怎樣更合理地轉化臨床教學的現有資源，在現有的基礎上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。本研究設想將VR技術引入醫學教育領域以提升臨床教學資源的轉化率，以合理的代價創建一個VR技術為基礎的臨床實踐教學體系，省去了一部分傳統教學方式中對標本的較大的消耗，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，以期應對現實面臨的臨床教學困境[5]。

VR技術日新月異發展的同時加快了雙重學習策略方案（數字化學習帶動主動化學習）的實施。數字化模型教學思想的延伸以科學技術為基礎，并堅持以服務學生為第一要素的教學思想[6]。當結合VR的數字化模型學習策略與經典醫學教學理念相互整合時，會給學生提供一種全新的學習模式，極大地提升學生的興趣愛好，更符合未來的教學方向[7]。通過問卷調查、教學評估，普遍得出結論是該教學方式可以提高醫學生的臨床決策能力、解剖學知識水平和提升醫學生信息技術素養，也驗證了面向媒體感知的自主學習有效性[8]。不難看出，實驗組的教學法相比于傳統教學法有著不言而喻的優勢[9]。在對VR技術的教學成果進行檢驗時，實驗組不論是對理論知識的掌握能力還是實踐能力的提高相比于對照組都有顯著差異，且這種差異通過統計學顯著性檢驗，證明了VR教學方法在提升學生時間能力和理論知識水平方面顯著優于傳統方法，VR技術在課堂的應用也提升了學生對知識的理解吸收能力，能夠彌補傳統教學模式的不足并助力醫學技術水平的提升[10-12]。通過調查分析，VR技術在心血管疾病的臨床教學中有以下幾個優點：①三維重建的虛擬模型有利于學生更加直觀地看到具體解剖結構，便于理解思考；②VR技術的全方位演示教學能夠更清晰地解讀心臟各個血管解剖的走行，血液流通的全過程，相較于普通動態圖片與模型展示更加直觀清楚；③模擬演練操作可以隨時隨地，給學生提供更多的操作機會，雖然真實性沒有實體、尸體及實物模型要好，但在一定程度上也減少了尸體及動物標本模型資源上的浪費[13]。

但與此同時，該教學模式也可能存在一定的局限性[11]。因為VR技術雖具有沉浸性、可交互等優點，但其尚處于實驗和探索階段，其更加準確的創新性與合理性的評價也是正在解決的問題，也是數字化教學思想所面臨的重要障礙。所以目前的VR教學還未能大范圍普及、推廣，需與傳統教學方法進行有效融合、需長久實施后進行驗證，以做到虛實結合，相互補充，以進一步提高醫學高校臨床教學效果[14-15]。

綜上所述，臨床教學中引進VR技術是一種較為新穎的教學方法，可顯著提升學生對知識的理解吸收能力，能夠彌補傳統教學模式的不足，值得在臨床教學中推廣。目前VR技術教學還存在許多不足之處，例如長時間的佩戴設備操作會對使用者造成一定程度上的視覺疲勞，設備較普通模型相比價格偏高，使用成本較高等，這些問題還有待在后期的研究中進一步去探討、去解決。