基于VR 技術的院前急救科普平臺設計與應用

陽君杰 王蓉 王樹

1.南華大學松霖建筑與設計藝術學院；2.南華大學護理學院

我國應急救護技能普及率低，公民的安全急救教育不足，嚴重影響公民的健康安全，不能滿足人民群眾的急救照護需求。研究將虛擬仿真技術（VR）與急救培訓內容相結合，模擬突發應急虛擬場景，全面融合視、聽、觸覺真實還原急救現場，設計開發一套交互式學習、實訓演練、考核測評一體的虛擬仿真院前急救科普教育平臺；通過“學—做—考”系統化學習路徑，展開專業急救知識培訓；利用互聯網、移動平臺和社交媒體進行嵌入式傳播，有效促進急救知識普及效果。

1 國內院前急救發展現狀

健康安全是促進人類全面發展的必然要求，也是廣大人民群眾的共同追求[1]。“健康中國2030”規劃綱要指出，應加強全民安全意識教育，提升突發事件緊急醫學救援能力，健全醫療急救體系，提高救治存活率。據統計，截至2018年，我國應急救護技能普及率不到1%；而2005 年美國的急救知識普及率已達到25%[2]；2014 年法國的急救培訓普及率為40%，德國高達80%，提示我國公民的安全急救教育不足。

我國是災害事故多發的國家，由于災害事故導致死亡的人數居世界前列[3]。院前醫療急救作為社會保障體系的重要組成部分，可以有效降低災害事故所致死亡傷殘率和滿足人民群眾的急救照護需求。然而我國應急救治體系仍存在人民群眾急救意識淡漠，急救知識和技能缺乏，缺少統一、權威的應急醫療知識及技能科普體系等問題[4]。如何降低災害事故所致死亡傷殘率和滿足人民群眾的急救照護需求成為院前醫療急救的新論題。

2 基于VR 技術的院前急救科普平臺的模塊設計

本項目設計是以院前急救為主題的科普平臺設計，以人機交互為主要功能開發的展示交互系統，由VR 場景漫游沉浸式體驗和VR 交互功能設計等項目組成。

2.1 梳理院前常見急救技術

結合專業醫療護理知識和技能，提煉生活中常見的突發急救情況，針對車禍、溺水、觸電、高空墜落、異物卡喉等生活中常見的意外傷害事故，梳理急救知識及方案設計，實現標準、權威、系統的救治流程。具體內容包含：（1）各種應急事故處理的標準化流程；（2）各項急救技術的規范化步驟；（3）各項事故處理中注意事項和禁忌。

2.2 構建院前急救科普教育平臺

2.2.1 內容模塊建設

內容模塊建設可分為學習、模擬、考核三個模塊。如圖1、圖2 所示。

圖1 院前急救科普教育平臺的模塊框架Fig.1 Module framework of the pre-hospital emergency science education platform

圖2 院前急救科普教育平臺界面Fig.2 The interface of the pre-hospital first aid science education platform

（1）“學”：學習急救知識，增強內容趣味性。在學習板塊制定了系統全面的急救理論知識體系，范圍較廣，內容多樣，由淺入深，從事故的防衛、救治流程、二次危險、具體措施、救治動作等多角度展開學習；本模塊在考慮體驗者的觀感操作的同時兼顧內容效果，融合多元化的技術手段，將枯燥的理論知識，采用視音頻、插畫、Flash 動漫、多媒體等多種生動活潑的富媒體技術方式結合，達到視聽觸全方位感官體驗。強化內容生成的趣味性，增強了可閱讀性和趣味性，改變了人們對于傳統知識學習的枯燥乏味的學習方法。

（2）“做”：模擬場景演練，強化實訓體驗。本系統注重在有效傳播科普急救知識的同時要兼具良好的體驗感和參與感，與傳統的系統程序相比，該設計打破了傳統電腦使用交互方式單一的限制，采用人機交互，具有較強的沉浸體驗感，在“玩”的過程中“學”是本系統沉浸式體驗模塊的特點，在傳播急救知識和沉浸式體驗內容方面，該系統設計將醫療急救操作演示與人機交互相結合，參考標準、權威、系統的救治流程，設計和制作了多個虛擬現實急救場景，將常用急救技術，在構建的虛擬場景中進行沉浸式體驗，體驗者將扮演演練場景中的施救者，實現主動參與的目的。

通過Unity 平臺融合國內北京迅馳視界開發的Xdreamer 平臺，制定邏輯清晰、板塊合理的實踐模塊，通過系統引導交互操作，掌握各項常規的急救知識和救助技能，并在游戲中能提高自身心理素質，強化救治知識和經驗，從而達到在生活中遇到突發情況的時候能救助他人的目的，有效降低意外事故的傷亡率。體驗者在玩“急救游戲”的過程，是學習和傳播急救知識趣味而有效的途徑（如圖3 所示）。人機交互讓體驗者進入一個虛擬又逼真的模擬情景，全身心的經歷各個完整醫療事故的緊急救治過程。通過交互操作，實訓演練，牢牢掌握各項事故的救助技能和動作規范。

圖3 急救游戲的訓練界面Fig.3 The training interface of the first aid game

（3）“考”：考核急救能力，綜合測評效果。考核模塊以理論學習和實訓演練模塊分層次融入急救考核系統中，設計了理論學習和急救操作的數據考核作答系統，用于檢測用戶對于理論急救知識和實訓演練掌握程度，用戶可通過作答的方式，對自身專業知識進行檢測，考核結果以得分的形式反饋用戶的學習成果，體驗中檢驗用戶急救素養的掌握程度，可作為健康安全防衛方面的年度考核指標。

通過學、做、考3 個模塊學習，突破傳統的被動式急救科普知識的傳輸體系，實現自主性自我學習，通過新技術手段增強學習熱情，以游戲體驗的形式強化院前急救知識的掌握。

2.2.2 技術手段實現

首先在3D Max 軟件中，建立數字化人物角色模型，數字三維場景構建，虛擬仿真環境模擬，按照前期腳本設定人物動作及動畫環節，經動畫預演審定合格輸出FBX 格式文件，導入Unity 軟件；在Unity 編程軟件中實現情感化UI 設計，凸顯科技化風格；其次是模塊功能設定強調簡潔直觀，基于Xdreamer 狀態機支持可視化腳本，避開繁雜的編程工作，通過連線方式完成邏輯編寫，固化急救邏輯行為，快速制作出原型并推出交互內容，直接依托狀態機設定交互指令；結合虛擬仿真交互技術的分類及輸出端口，實現人機互動，最終實現線上線下體感互動等多種信息化體驗。

2.2.3 傳播路徑更新

（1）拓寬線上傳播途徑。依托新媒體技術，使用微信、微博、抖音、門戶網站等多種傳播方式，最大限度地滿足各個不同年齡層次居民的使用需求，利用互聯網和移動端口來傳播推廣此系統，民眾可以“一鍵分享、一鍵掃碼”，利用社交媒體來提升公眾的關注度和興趣持久度，引導用戶自主學習和分享。因其傳輸快、信息量大和覆蓋范圍廣的特點提高了院前急救科普效率，可成為公民科學素質的考核指標；（2）積極開展線下急救知識普及宣傳活動。進入學校、機關、企事業單位、社區、鄉鎮等各層次區域開展科普宣傳活動，廣泛推廣此平臺及相關成果，其傳播快、信息量大和覆蓋范圍廣的特點提高了急救科普傳播效率，從而真正實現全民學習；（3）融入區域急救資源共享的信息載體。區域急救資源共享是事關百姓健康和生命安全的重要內涵，與專業急救機構、醫院急診科(室)和相關緊急救援機構展開深度合作，實現資源共享、成果共建、義務共行模式，使得項目建設成果進一步擴大化及保有可持續發展空間，輔助建立更全更完善的急救醫療服務體系。

3 基于VR 技術的院前急救科普平臺的優勢分析

針對現階段國內急救科普知識普及的不足，本項目將虛擬仿真技術（VR）與急救培訓內容相結合，利用虛擬場景，滿足實際演練。例如心肺復蘇（CPR）是針對驟停的心臟和呼吸采取的救命技術，而CPR 現實中只能利用模擬人進行培訓和操作，并且受眾狹窄，普通市民很難接觸到。如果利用VR 技術進行CPR 模擬，就可以填補空白，在虛擬環境中，體驗者可以經歷一個完整的心肺復蘇急救過程，其他例如骨折、外傷、呼吸道異物等突發情況也是如此。

VR 技術介入院前急救科普還具備以下作用：

（1）針對現實急救科普教育的局限性，能助力提升科普教育效率。相關應急救援機構研究結果表明，單一媒體的教學形式如文字或圖片，宣教效率不高；復合媒體教學形式的效率，如多媒體教學也只提高30%的效率；高沉浸的VR 互動媒體，強化實操水平，宣教效率可達到70%以上。

（2）線上廣泛傳播，降低宣傳教學成本。實現線上學習、教育、培訓、考核，結合新媒體傳播，覆蓋面廣，大幅度降低培訓的成本，—次投入反復使用。可支持多人同時體驗，大大縮減了宣教的時間。

（3）學習過程中提高群眾學習急救知識的興趣與動力。通過VR 這種百分百還原急救現場，人、物各就其位，讓體驗者進入一個虛擬又逼真的模擬情景，全身心的經歷一個完整醫療事故的緊急救治過程。每一步驟的應用都詳細到身體相對應的部位，內容、細節豐富，通俗易懂。

（4）增強群眾應急避險、自救互救意識和能力，提升群眾防災減災意識和自救互救能力，使他們在面對突發災害時能夠采取正確的應對措施，從而全面提高社會綜合防衛救治能力。

（5）提升公眾自信心，彌補盲目無措、不會自救、不敢互救、害怕錯救、因救致殘的不良現象。

4 基于VR 技術的院前急救科普平臺的實效分析

院前急救科普平臺使用一年來，收到廣大使用者的好評。

（1）突破傳統的醫療急救被動式教育方式，采用“學—做—考”系統化培訓學習路徑，用戶化被動為主動學習，使得用戶更深層次的學習掌握院前急救知識，虛擬仿真技術進行互動，增強用戶人機交互體驗感和沉浸感，民眾關注度顯著提高。

（2）傳統院前急救知識存在單個事故單一性的講解，此系統進行整體開發，將生活中常見的救治事故嵌入到系統中，公眾學習掌握醫療救治知識的實際效果得以提升。

（3）利用互聯網、移動互聯網平臺來和社交媒體進行嵌入式傳播，線上學習、教育、培訓、考核的目標。結合新媒體傳播，傳輸快、覆蓋面廣，可節約培訓成本，提高科普教育的推廣度；也可線下培訓，實地體驗平臺科普互動模塊。

5 總結

本項目研究院前急救知識信息，將其結構化、標準化，以構建院前急救知識庫；開發功能符合應急急救措施的標準化流程。與虛擬仿真技術相結合，將專業知識性較強的院前急救知識轉化為大眾喜聞樂見且易于理解的科普性知識，針對不同年齡層次、不同背景特定人群針對性開發。構建虛擬仿真實訓演練系統，設計功能模塊，使不善電子信息技術操作的普通群眾能夠方便而正確的互動。利用互聯網和移動端口推廣傳播，通過社交媒體來提升公眾的關注度和興趣持久度，引導用戶自主學習、測評和分享，取得了良好的社會實效。

引用

[1] 牛哲.“健康中國”策思想政治工作旨歸和多維建構[J].文存閱刊,2018(15):180-181.

[2] 高原.中國急救體系尷尬待解[J].法治與社會,2020(2):50-51.

[3] 滕美艷,孔質彬,劉潔.交通事故院前急救的危機管理[C]//中華醫學會急診醫學分會第17次全國急診醫學學術年會,2014:08-07.

[4] 劉倩.淺析國內應急科普現狀[J].現代職業安全,2020(2):32-33.