沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)在軍隊醫(yī)院全科輪轉(zhuǎn)學員腰穿培訓中的應用

摘 要 沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種隨著5G快速發(fā)展應運而生的教學手段。通過巧妙模擬現(xiàn)實世界中完整的教學過程，沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)為學員提供了生動、富有操作性且重復性高的教學環(huán)境，也充分提升了教員的理論知識輸出效率。文章以軍隊醫(yī)院全科輪轉(zhuǎn)學員腰椎穿刺培訓為例，探討沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)對于提升實踐教學質(zhì)量的益處，為全科輪轉(zhuǎn)學員帶教提供了一種創(chuàng)新的教學模式。

關鍵詞 沉浸式虛擬現(xiàn)實；全科輪轉(zhuǎn)；腰椎穿刺

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.08.024

Application of Immersive Virtual Reality Technology in Lumbar Puncture

Training for Rotating General Practitioners in Military Hospitals

DING Jiaqi， ZHAO Daidi， GUO Jun

（Department of Neurology， The Second Affiliated Hospital of Air Force Military Medical University， Xi'an， Shaanxi 710038）

Abstract Immersive virtual reality technology is a teaching method that has emerged with the rapid development of 5G. By cleverly simulating the complete teaching process in the real world， immersive virtual reality technology provides students with a vivid， operational， and highly repetitive teaching environment， and fully enhances the efficiency of teachers' theoretical knowledge output. The article takes the lumbar puncture training for rotating general practitioners in military hospitals as an example to explore the benefits of immersive virtual reality technology in improving the quality of practical teaching， providing an innovative teaching model for rotating general practitioners.

Keywords immersive virtual reality; general rotation; lumbar puncture

信息化是時代進步的趨勢和未來社會高速發(fā)展的主要特征，沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為信息化的重要產(chǎn)物，能提供高度仿真的訓練場景以及整合多種復雜的教學資源，已逐漸在各行業(yè)得到應用[1]。將該技術(shù)應用于醫(yī)學教學系統(tǒng)，和傳統(tǒng)授課方式相比，其不僅使知識體系變得生動立體，還充分提升了教學質(zhì)量[2]。

1" 傳統(tǒng)授課模式在全科輪轉(zhuǎn)學員崗前培訓中的局限性

軍隊醫(yī)院全科輪轉(zhuǎn)學員和初從軍隊醫(yī)學院校畢業(yè)的本科學員類似，他們的特點是雖然掌握一定的基礎醫(yī)學知識，但欠缺實際的臨床操作技能，尚未能夠完全理解每一項臨床操作的意義，因而無法掌握關鍵步驟。學員操作中的無菌化意識、醫(yī)療防護意識薄弱，例如他們在面對病患時因緊張而出現(xiàn)忘戴口罩、未行手衛(wèi)生的情況，有因消毒等無菌操作失誤造成患者繼發(fā)感染的案例[3]，也有實習過程中因未正確佩戴手套，在接觸患者體液或血液樣本后造成職業(yè)暴露的情況[4]。另外，對病患的人文關懷也有所欠缺，而在這個階段他們卻需要借助有限的崗前培訓來快速適應臨床工作節(jié)奏。傳統(tǒng)的授課模式對于這批學員而言具有明顯的局限性。以腰椎穿刺術(shù)為例，作為臨床醫(yī)生必須掌握的“四大穿刺術(shù)”之一，該項操作的重要性不言而喻，無論是對于腦炎的鑒別、中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫性疾病的診斷抑或腦脊液的引流減壓，都是腰椎穿刺術(shù)的適應癥，是神經(jīng)專科醫(yī)生主要的輔助檢查手段之一[5]。以往，面向全科輪轉(zhuǎn)學員的崗前腰穿培訓，通常以理論授課聯(lián)合腰穿模型進行，分別是理論授課及腰穿示范1學時，學員練習時間1學時以及考核1學時。理論授課以《全國高等學校教材：臨床基本技能操作》為指導以及《陜西省住院醫(yī)師規(guī)范化培訓腰穿技能考核評分細則》為標準，通過多媒體的形式教授學員關于腰椎穿刺術(shù)的絕對適應癥、相對適應癥、禁忌癥、穿刺前、中、后過程中需要注意的事項，包括無菌原則、體位擺放、穿刺順序、腦脊液收取和并發(fā)癥的判斷及處理等內(nèi)容。授課教員通過模型進行腰穿示范，以邊操作邊問答的形式帶領學員回顧重點。示范結(jié)束后，學員輪流對模型進行腰穿，這一過程中學員之間互相評價，教員也對其錯誤的手法進行及時指正，最后按照評分細則進行考核。以上這種傳統(tǒng)的授課模式似乎給予了學員足夠的時間去體會如何腰穿以及腰穿背后的意義，模型的應用也使單純的理論知識變得有趣味性和可實踐性[6]，但是它的局限性也逐漸暴露：①模型有限，同一部位的反復穿刺容易讓學員在已有的穿刺點上穿刺，從而忽視了腰穿體位正確擺放的重要性；②模型雖然可以在一定程度上模擬自然人，但由于其不可透視并不能讓每一位學員充分認識穿刺行進的解剖層次和深度；③操作材料有限，無法滿足學員在練習時的無菌化，會直接影響考核的成績；④學員在有限的訓練時長內(nèi)無法實時糾正錯誤。因此，傳統(tǒng)授課模式無法滿足學員崗前培訓的充分性和有效性。

2" 沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)在腰穿培訓中的應用

2.1" 沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的體現(xiàn)，目前已應用于游戲、城市規(guī)劃、房地產(chǎn)銷售、教育教學等多個領域。該技術(shù)又分為沉浸式和非沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)，后者即窗口式虛擬現(xiàn)實，是通過計算機、鍵盤等設備，在計算機屏幕生成窗口式虛擬環(huán)境，如物診教學過程中使用的仿真模擬人，這類技術(shù)可以幫助學員更形象地了解人體解剖結(jié)構(gòu)，但是不難發(fā)現(xiàn)的是，非沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)并不能即時反饋操作的正誤，也不能給學員帶來接近真實操作的現(xiàn)實感[7]。而沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)則能夠?qū)崿F(xiàn)這些目標，其具有沉浸性、交互性和構(gòu)思性的特征，利用虛擬現(xiàn)實眼鏡或者頭盔即可達成學習目的[8]。通過系統(tǒng)建模實現(xiàn)真實操作環(huán)境的全方位虛擬化，使學習者在生動、形象的環(huán)境下更加充分地和虛擬對象接觸，以便更有效地接受理論知識，特別適用于醫(yī)療衛(wèi)生環(huán)境下有創(chuàng)操作過程，實現(xiàn)外科手術(shù)、急救處理以及臨床教學的可視化，例如借助沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)提升學員快速正確處置股骨頸骨折突發(fā)事件水平[9]，通過該技術(shù)應用于護理靜脈注射實驗教學顯著提高學員理論成績以及開拓學員的批判性思維[10]，可幫助解決醫(yī)學教育領域?qū)W員因培訓機會匱乏導致實踐能力差的問題。同時，這種以第一視角實踐學習的模式能夠減輕教員的教學壓力，也更容易激發(fā)學員的學習動力和興趣，為他們?nèi)蘸蠼佑|真正的臨床患者奠定良好的基礎。

2.2" 沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實踐：腰椎穿刺術(shù)

通過下載iLab-X虛擬實驗空間關于腰穿的虛擬現(xiàn)實訓練考評系統(tǒng)軟件，依托虛擬仿真教室計算機平臺，由醫(yī)院網(wǎng)絡中心人員將軟件搭載到計算機，并在連接相應HTC-VIVE虛擬現(xiàn)實眼鏡設備后，登錄該考評系統(tǒng)，即可進行沉浸式虛擬現(xiàn)實化的腰穿培訓。學員可以像在物理環(huán)境中一樣，實際動手完成整個穿刺操作的過程。該系統(tǒng)可全程記錄操作動作并進行統(tǒng)計分析、形成訓練評價報告。在正式操作前，由帶教老師統(tǒng)一完成設備培訓和注意事項說明。進入訓練模式后，系統(tǒng)隨機形成臨床案例，學員通過自主分析病例、明確操作目的、原理和方法，在熟悉操作環(huán)境及器械后進行分步操作學習及演練。操作過程滿足了一對一教學，每一步操作都有相應的語音、文字提示，以及相關的知識點講解，完成本過程的學員可以通過訓練評價報告知悉操作完成時間、操作過程中的問題并及時借助二次訓練糾正錯誤，因此，在沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實踐后，學員能夠理解腰穿的基本理論知識，熟練掌握腰穿的流程，了解腰穿的適應癥、禁忌癥、并發(fā)癥及處理方法，初步了解如何將腰椎穿刺術(shù)運用到臨床實際過程。

虛擬現(xiàn)實訓練過程中還可以看到椎管等關鍵部位的解剖層次，解決了活體及模型訓練中摸得著但看不見的問題，大大減少了試錯率，便于學員即刻鞏固知識點，并且通過模擬現(xiàn)實物理環(huán)境加強了學員洗手、消毒等無菌化操作意識。另外，沉浸式訓練模式極大激發(fā)了學員學習的積極性，學員不用擔心操作失誤對真實患者造成傷害，通過反復培訓熟練掌握操作細節(jié)和流程。生動的案例和有趣的操作過程也有效改善了崗前培訓質(zhì)量，兩輪帶教學員（各16名）的腰穿考核成績也反映了這一應用的高效性（表1）。

3" 沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)在崗前培訓中的應用意義

和傳統(tǒng)授課模式完全不同的是，沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過“一對一”教學，很好地解決了學而不精的問題，避免學員在有限時間的培訓中出現(xiàn)“囫圇吞棗”的現(xiàn)象[11]。此外，沉浸式體驗的學習模式改變了以往紙片化、依賴2D視頻學習的局面，3D以及360度的視覺體驗充分展示了臨床實踐中的難點，尤其是解剖學中的重要知識點都能夠真實地展示在沉浸式學習過程中，學員可以更加清楚每一步實踐中所涉及的解剖結(jié)構(gòu)和操作細節(jié)，這將充分調(diào)動學員的學習積極性，并增加他們學習過程中的有效反饋。提升學員的實踐操作能力和創(chuàng)新能力是新時代教學的目標要求，沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)利用其豐富的病例和對學習環(huán)境的形象模擬，增強了學員實踐的多樣性，使得操作過程不再單一、機械，有助于學員增強對臨床案例的思考和提高臨床實踐操作能力，真正做到促進學員的自主化學習。隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展，學員擁有多樣化的學習途徑，包括各類學習軟件和應用平臺，而傳統(tǒng)授課模式的教學手段沒有趣味性，將逐漸失去競爭力。創(chuàng)新教學手段賦能臨床帶教具有緊迫的現(xiàn)實意義，空軍軍醫(yī)大學擁有的XR沉浸式教學體驗館是一個充分體現(xiàn)以沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)打造智慧化教學的案例，也為我們展示了沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)學教學中的巨大潛力，該體驗館通過虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實等技術(shù)，將實驗教學和信息技術(shù)深度融合，解決了醫(yī)學實驗教學中基礎醫(yī)學知識抽象難以理解、現(xiàn)實環(huán)境難以重現(xiàn)的難題。通過應用沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)，教學將更加生動、真實，身臨其境的培訓體驗也會增強學員對培訓內(nèi)容的記憶[12-13]，因而開展沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學在崗前培訓中很有必要，在醫(yī)學類高校的本科實驗教學中也需要逐漸拓展相關應用[14]。

軍隊全科輪轉(zhuǎn)學員的專業(yè)素質(zhì)直接關系到軍隊的醫(yī)療保障能力，通過沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)有效培訓腰穿技能，能夠使這些學員在面對諸如腦部疾病診斷、腦脊液檢查等實際醫(yī)療任務時更加熟練精準，提升軍隊整體醫(yī)療救治水平，保障軍人的健康和戰(zhàn)斗力。同時這種創(chuàng)新教學模式減少了對實體教學資源（如模擬人、醫(yī)療耗材）的依賴，降低了培訓成本。

4" 結(jié)語

傳統(tǒng)教學模式無法有效分解復雜的醫(yī)學知識體系和立體展現(xiàn)解剖層次，對于即將邁入臨床實踐的軍隊全科輪轉(zhuǎn)學員而言，需要一種更好的培訓手段來彌補短板。沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)利用豐富的案例、形象逼真的視聽覺體驗，有效解決了知識難點、提高了學習效率，充分增強了學習的自主性和趣味性。這種教學模式將越來越多地被用于醫(yī)學教學領域[15-16]，為培養(yǎng)現(xiàn)代醫(yī)學高素質(zhì)人才提供重要保障，對培養(yǎng)部隊中留得下且用得上的合格人才具有重要意義。

參考文獻

[1] 劉崇進，吳應良，賀佐成，等.沉浸式虛擬現(xiàn)實的發(fā)展概況及發(fā)展趨勢[J].計算機系統(tǒng)應用，2019，28（3）：18-27.

[2] 楊涵深，劉麗紅，吳雪飛，等.“VR+沉浸體驗式學習模式”在醫(yī)學實驗課程中的應用[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2019，37（4）：76-77.

[3] 葉文逍.PBL教學法在手術(shù)室護理實習生無菌技術(shù)培訓中的應用[J].中國繼續(xù)醫(yī)學教育，2024，16（20）：86-89.

[4] 張鐸耀，張美玲，鄭然洺.實習護生職業(yè)暴露相關因素及防護研究進展[J].臨床醫(yī)學研究與實踐，2025，10（4）：187-190.

[5] Costerus JM，Brouwer MC，van de Beek D.Technological advances and changing indications for lumbar puncture in neurological disorders[J].Lancet Neurol，2018，17（3）：268-278.

[6] 趙海燕，宋紅松，孫阿萍，等.開展八年制醫(yī)學生腰椎穿刺術(shù)見習帶教的體會[J].中國臨床醫(yī)生雜志，2017，45（10）：117-118.

[7] 袁心平，唐秋華.基于非沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)的設計方法探析[J].湖北工業(yè)大學學報，2006（3）：154-156.

[8] 褚婕，嚴敏，余嘉欣.虛擬現(xiàn)實技術(shù)+沉浸體驗式學習模式在血管外科護理實踐教學中的應用[J].護理研究，2020，34（10）：1804-1806.

[9] 明霞，卞麗艷，夏冰，等.沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)在股骨頸骨折護理教學中的應用[J].中國現(xiàn)代醫(yī)生，2023，61（29）：116-118，129.

[10] 王萍，顏文貞，王芳，等.沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)在靜脈注射法實驗教學中的應用[J].中國護理管理，2020，20（2）：176-180.

[11] 沈馨蕙，郭紫薇，胡雅雯，等.沉浸式VR在教育培訓領域中的應用與實踐[J].科技經(jīng)濟導刊，2019（34）：1.

[12] 馬吉莊.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中的應用[J].軟件導刊.教育技術(shù)，2018，17（1）：2.

[13] Meliagros P，Diener-Brazelle J，Garber A.Using Mixed Reality to Teach Medical Students Lumbar Punctures[J].Am J Med.2024（24）：502-503.

[14] 麥昱穎，黃璀，黃琳惠，等.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的口腔修復學實驗教學探索[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐，2024，7（6）：184-187，191.

[15] 粟斌，張彤.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在傳染病學教學中的進展與應用前景[J].醫(yī)學教育管理，2024，10（4）：455-460.

[16] 李倩珺，趙晶晶.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在分子生物學實驗教學中的探索與應用[J].中國繼續(xù)醫(yī)學教育，2024，16（16）：185-188.