從虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）發(fā)展看未來醫(yī)學(xué)教育的變革

田繼紅+蔣岱

[摘 要]虛擬現(xiàn)實(shí)的概念從20世紀(jì)60年代提出到現(xiàn)在歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，已在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域。本文首先簡(jiǎn)單介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展過程，然后從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與醫(yī)學(xué)教育相結(jié)合的實(shí)際情況，分析并探討了醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域?qū)⒚媾R的變革與發(fā)展前景。

[關(guān)鍵詞]虛擬現(xiàn)實(shí)；VR；醫(yī)學(xué)教育；變革

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.06.142

[中圖分類號(hào)]G642；R-4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2017）06-0-02

0 引 言

2015年12月在北京舉行了中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟第一屆理事會(huì)，會(huì)議以“產(chǎn)學(xué)研合作，共迎2016虛擬現(xiàn)實(shí)元年”為主題。將2016年稱為“虛擬現(xiàn)實(shí)元年”，是因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中國(guó)正得到廣泛關(guān)注，硬件市場(chǎng)達(dá)到了一定的規(guī)模，預(yù)計(jì)未來數(shù)年虛擬現(xiàn)實(shí)在娛樂休閑、教育培訓(xùn)、軍事演習(xí)、醫(yī)療診斷和科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)強(qiáng)勁增長(zhǎng)。斗轉(zhuǎn)星移，VR技術(shù)從年初的狂熱回歸到了年底的理性，關(guān)注的焦點(diǎn)從炫酷的表現(xiàn)形式、新潮的沉浸式體驗(yàn)回歸到了更注重功能性、實(shí)用性的深度開發(fā)。雖然這種熱潮似有“退溫”，但VR技術(shù)在2016年確實(shí)走進(jìn)了大眾視野，讓更多的人感受到了VR技術(shù)的廣闊前景。

1 VR技術(shù)發(fā)展過程及現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，VR），是指采用計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技手段生成的一種虛擬環(huán)境，使用戶借助特殊的輸入或輸出設(shè)備，與虛擬世界中的物體進(jìn)行自然交互，從而通過視覺、聽覺和觸覺等獲得與真實(shí)世界相同的感受。VR技術(shù)屬于跨學(xué)科的綜合集成技術(shù)。

VR技術(shù)于20世紀(jì)60年代產(chǎn)生于美國(guó)，近幾年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)階段，沉浸式VR技術(shù)帶來了更好的體驗(yàn)，使其在諸多領(lǐng)域得到了快速而廣泛的應(yīng)用，其發(fā)展過程見表1。

VR技術(shù)的發(fā)展歷時(shí)幾十年，國(guó)外很早就被應(yīng)用到了教育和教學(xué)領(lǐng)域。特別是在醫(yī)學(xué)教育中引入VR技術(shù)，對(duì)夯實(shí)學(xué)生理論基礎(chǔ)、增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力和提升教學(xué)效果都是無法估量的。

2 VR技術(shù)將在未來醫(yī)學(xué)教育中帶來的變革

傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)教育在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展的今天面臨著新的挑戰(zhàn)。風(fēng)險(xiǎn)高、成本高、能耗高一直是傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育中無法回避的問題。VR技術(shù)與醫(yī)學(xué)教育相結(jié)合不僅可以幫助教師圓滿完成教學(xué)任務(wù)，更助于學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和操作技能的掌握，有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育的不足之處。

2.1 改變傳統(tǒng)理論知識(shí)講授的教學(xué)模式

傳統(tǒng)的教學(xué)方式多采用書面或多媒體課件這種二維平面模式，概念抽象、缺少立體感、形式單一、學(xué)習(xí)難度大，致使學(xué)習(xí)者積極主動(dòng)性差，學(xué)習(xí)效率低。目前，運(yùn)用VR技術(shù)已經(jīng)建立了物理、化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室、軍事醫(yī)學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)室等。2016年中國(guó)VR教育走進(jìn)了課堂，北京一所中學(xué)的化學(xué)公開課以讓學(xué)生對(duì)這種新穎的教學(xué)方式感到興奮。VR技術(shù)構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)室，可以開創(chuàng)新的教學(xué)模式，解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中許多無法解決的難題。特別是對(duì)于醫(yī)學(xué)生，在理論課中采用VR技術(shù)，通過可視化場(chǎng)景，可以把需要講解的課程內(nèi)容直觀而生動(dòng)地展示在學(xué)生面前，可以通過沉浸式的VR技術(shù)構(gòu)建與虛擬事物的交互，激發(fā)想象力，使學(xué)生更容易了解學(xué)習(xí)內(nèi)容的特征、性質(zhì)和規(guī)律。這不僅能增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更好地加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的個(gè)人體驗(yàn)，還能加快學(xué)習(xí)速度，甚至可以縮短一個(gè)醫(yī)學(xué)生的培養(yǎng)周期。

2.2 為解剖學(xué)等實(shí)踐學(xué)科帶來全新的變革

對(duì)于醫(yī)學(xué)生而言，傳統(tǒng)的解剖學(xué)等學(xué)科需要依賴人體和動(dòng)物的尸體，但人體尸源稀缺成本高，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)不可避免會(huì)對(duì)動(dòng)物造成傷害。實(shí)驗(yàn)試劑、器材成本都居高不下，學(xué)生人數(shù)、時(shí)間、空間和標(biāo)本等都嚴(yán)重制約了醫(yī)學(xué)院校教學(xué)任務(wù)的實(shí)施。學(xué)生不可能通過反復(fù)操作完成實(shí)訓(xùn)，教學(xué)效果不理想，直接影響教學(xué)質(zhì)量。

虛擬人體結(jié)構(gòu)也稱為數(shù)字化虛擬人體，它是采用虛擬仿真軟件制作出來的人體生理結(jié)構(gòu)的三維立體數(shù)字模型。除了應(yīng)用在新藥研制、軍事醫(yī)學(xué)等方面，在醫(yī)學(xué)教育上也能發(fā)揮很好的空間。學(xué)生可以對(duì)虛擬的實(shí)驗(yàn)標(biāo)本進(jìn)行解剖和觀察，獲取各組織及器官的名稱、形狀、位置、結(jié)構(gòu)、內(nèi)部血管和神經(jīng)的分布狀況及與相鄰組織和器官的位置關(guān)系等信息。最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以反復(fù)操作練習(xí)，從而獲得更加深刻的印象。但目前的缺點(diǎn)是制作成本相對(duì)高，由于可以反復(fù)操作，資源可逆，反而會(huì)降低原實(shí)驗(yàn)所需成本，減少傷害，給傳統(tǒng)的教學(xué)方式帶來了令人激動(dòng)的補(bǔ)足。

2.3 為臨床實(shí)習(xí)和模擬手術(shù)帶來全新的變革

據(jù)統(tǒng)計(jì)，臨床手術(shù)中80%的失誤是人為引起的，可以說年輕醫(yī)生的成長(zhǎng)都是通過病人練出來的?，F(xiàn)在的醫(yī)學(xué)生都是在醫(yī)院進(jìn)行實(shí)習(xí)，一個(gè)患者要面對(duì)一群實(shí)習(xí)醫(yī)生，加上醫(yī)患關(guān)系緊張，很難進(jìn)行實(shí)際操作。但臨床實(shí)習(xí)又是一個(gè)注重實(shí)踐的過程，這就造成了醫(yī)學(xué)生缺乏鍛煉機(jī)會(huì)，難以得到進(jìn)步的局面。

而VR可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)生在虛擬環(huán)境中完成和真實(shí)環(huán)境一樣的實(shí)習(xí)和手術(shù)過程。在虛擬環(huán)境教學(xué)中可以不受時(shí)間、場(chǎng)地和病例的限制，更不會(huì)因?yàn)橐馔饨o病人造成傷害，保護(hù)了患者的隱私權(quán)，更重要的是每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)和操作機(jī)會(huì)都將不受限制。在虛擬實(shí)習(xí)和手術(shù)后還可以準(zhǔn)確地測(cè)定完成的指標(biāo)，為學(xué)生客觀地做出評(píng)定。VR還可以建立虛擬醫(yī)院，將真實(shí)的用戶病例添加到虛擬醫(yī)院的數(shù)據(jù)庫中，滿足醫(yī)學(xué)生對(duì)真實(shí)病例的分析和練習(xí)，更加直觀地進(jìn)行臨床模擬操作，更加真實(shí)地完成一個(gè)醫(yī)學(xué)生從校園走進(jìn)現(xiàn)實(shí)醫(yī)院的過渡，真正讓臨床實(shí)習(xí)提升了一個(gè)新的高度。

2.4 通過現(xiàn)場(chǎng)VR直播，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)

VR直播是將特殊的相機(jī)架在主刀醫(yī)生的上方，全方位攝錄現(xiàn)場(chǎng)的全部場(chǎng)景，再通過相關(guān)技術(shù)傳輸?shù)皆贫耍ㄟ^專門的APP或視頻播放器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)直播。而在外科領(lǐng)域，一個(gè)外科醫(yī)生的培訓(xùn)需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。5年起步，15年標(biāo)準(zhǔn)，而且每隔幾年隨著醫(yī)療技術(shù)的更新，還需要在繼續(xù)教育上不斷學(xué)習(xí)。2016年6月，國(guó)內(nèi)好醫(yī)術(shù)團(tuán)隊(duì)與上海六院合作，第一次用APP在國(guó)內(nèi)進(jìn)行VR手術(shù)直播。這次合作，好醫(yī)術(shù)團(tuán)隊(duì)通過APP向全國(guó)20個(gè)省3 000多位執(zhí)業(yè)醫(yī)師展示了手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)，從技術(shù)層面解決了手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)觀摩的問題，讓醫(yī)師們?nèi)碌馗惺艿搅薞R技術(shù)帶給醫(yī)學(xué)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的創(chuàng)新和便利，為醫(yī)學(xué)繼續(xù)教育模式的發(fā)展帶來了重大變革。

3 VR技術(shù)未來的發(fā)展前景

走過2016年，2017年VR將有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。消費(fèi)市場(chǎng)的普及化、行業(yè)需求的明晰化、基礎(chǔ)平臺(tái)的開放化、技術(shù)創(chuàng)新的協(xié)同化和全球投資的熱潮化。國(guó)內(nèi)VR短期內(nèi)會(huì)以產(chǎn)業(yè)鏈的布局和提高人群的認(rèn)知為主，行業(yè)應(yīng)用會(huì)從高附加值或價(jià)值鏈的高端興起，使應(yīng)用成本與效率提升首先得到平衡。因此，在醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域還會(huì)是一個(gè)慢慢滲透的過程，這個(gè)過程一定是硬件和軟件的共同發(fā)展，在硬件上會(huì)有更加精確、精細(xì)的真實(shí)感和讓人更加舒適的體感，在軟件上會(huì)有專門的教育企業(yè)和醫(yī)學(xué)專業(yè)知識(shí)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)應(yīng)用軟件產(chǎn)品的突破。

醫(yī)學(xué)教育的特點(diǎn)是嚴(yán)謹(jǐn)且周期長(zhǎng)，從基礎(chǔ)學(xué)習(xí)到完成規(guī)范化培養(yǎng)至少需要8年的時(shí)間。VR技術(shù)在2016有很好的推廣和爆發(fā)，目前國(guó)內(nèi)一些醫(yī)學(xué)院校已經(jīng)把VR技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，并收獲了良好的教學(xué)效果。所以有理由相信未來的醫(yī)學(xué)教育與VR技術(shù)相結(jié)合必將是大勢(shì)所趨。

4 結(jié) 語

盡管虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育上有很好的想象空間，但由于醫(yī)學(xué)教育的專業(yè)特性，總體上還處于初級(jí)階段，目前仍面臨很多困難。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境上，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)條件，VR技術(shù)運(yùn)行所需的龐大數(shù)據(jù)量很容易造成數(shù)據(jù)交換時(shí)間過長(zhǎng)，網(wǎng)上互動(dòng)難以流暢進(jìn)行。另外，VR技術(shù)不夠成熟，硬件設(shè)備價(jià)格高和軟件產(chǎn)品仍需跟進(jìn)等因素仍制約著醫(yī)學(xué)教育還不能進(jìn)行廣泛應(yīng)用。但不能否定的是，作為一種新興技術(shù)，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育中隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，終有一天，VR技術(shù)將給未來的醫(yī)學(xué)教育帶來全新的變革。

主要參考文獻(xiàn)

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