醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備在臨床教學(xué)巾的應(yīng)用與研究

王鶴成 藤佳丹 劉旸

隨著虛擬仿真技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，以及我國(guó)醫(yī)療事業(yè)與IT事業(yè)的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備在教育領(lǐng)域應(yīng)用的價(jià)值。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備的重復(fù)利用率高，易維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，使其在臨床教學(xué)方面利用率逐年升高。但是醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備也有很多局限性，該篇文章就醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備在臨床教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)劣進(jìn)行了深入的研究。

醫(yī)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在醫(yī)學(xué)臨床教學(xué)中發(fā)揮著巨大的作用，使醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單化，克服了傳統(tǒng)教學(xué)方式的弊端，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和效率。醫(yī)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備在臨床教學(xué)中的應(yīng)用，節(jié)約了醫(yī)療資源，打破了實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)資源的局限性。醫(yī)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以隨時(shí)隨地的為學(xué)生提供臨床實(shí)驗(yàn)服務(wù)，同時(shí)為醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備在臨床教學(xué)中的遠(yuǎn)程教育發(fā)展提供了廣闊的前景。

一、虛擬仿真技術(shù)簡(jiǎn)介

美國(guó)是虛擬仿真技術(shù)的發(fā)源地，如今在軍事、娛樂(lè)、醫(yī)學(xué)、教育、建筑等各個(gè)行業(yè)都被廣泛應(yīng)用。綜合來(lái)說(shuō)，該技術(shù)是綜合計(jì)算機(jī)多媒體、傳感器、人機(jī)交互、網(wǎng)絡(luò)及仿真技術(shù)逼真人工模擬環(huán)境，生成視、聽(tīng)、觸覺(jué)一體化的逼真虛擬環(huán)境，從而真正實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技。

虛擬仿真技術(shù)始終圍繞沉浸感、交互性和構(gòu)想性發(fā)展。沉浸感是計(jì)算機(jī)虛擬世界給人的真實(shí)感；交互性是能夠使人跟計(jì)算機(jī)虛擬世界中的對(duì)象進(jìn)行交流和交互操作；構(gòu)想性是指能夠讓人從計(jì)算機(jī)虛擬世界中獲取新的知識(shí)，提高人的感性和理性認(rèn)識(shí)，激發(fā)人的創(chuàng)造思維。

虛擬仿真技術(shù)系統(tǒng)是可以構(gòu)建我們通過(guò)聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)和視覺(jué)在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境里自由交互并能夠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的虛擬世界。虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備中應(yīng)用，有虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)平臺(tái)、虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)集成控制系統(tǒng)四個(gè)層面。又可分為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模塊、輔助工程模塊、醫(yī)學(xué)儀器原理模塊等三大模塊。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)用于臨床教學(xué)的不足

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以做到比較真實(shí)地模擬整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，特點(diǎn)是快速、方便、簡(jiǎn)潔。但與實(shí)際實(shí)驗(yàn)手段相比必然存在一定的差異，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備在臨床教學(xué)運(yùn)用中還存在很多局限性。

1、缺少“實(shí)物感”。使學(xué)生掌握常用的醫(yī)療儀器使用是教學(xué)儀器原理模塊實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的。學(xué)生可以通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)行臨床仿真實(shí)驗(yàn)練習(xí)，驗(yàn)證所學(xué)理論的正確性，從而提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，達(dá)到獨(dú)立預(yù)習(xí)和考前復(fù)習(xí)的目的，培養(yǎng)和提高了學(xué)生獨(dú)立思考、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。但缺少“實(shí)物感”。操作過(guò)程中常用的手術(shù)器械等，學(xué)生可以看得到卻摸不到。雖然解決了真正的醫(yī)療儀器價(jià)格昂貴、無(wú)法反復(fù)拆卸等問(wèn)題，但還需要學(xué)生在未來(lái)臨床教學(xué)中，對(duì)真正持手術(shù)器械在手術(shù)中進(jìn)一步熟悉。

2、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備很難完全反應(yīng)現(xiàn)實(shí)真實(shí)生物學(xué)的復(fù)雜性。如病毒感染問(wèn)題、細(xì)胞污染問(wèn)題等，學(xué)生很難積累這方面的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。

3、價(jià)格昂貴，無(wú)法大量購(gòu)置。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，盡管操作正確，但有可能存在不良后果，例如：病人體質(zhì)問(wèn)題，導(dǎo)致的排斥、感染等等，這些現(xiàn)象在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備運(yùn)用過(guò)程中也會(huì)模擬出現(xiàn)。學(xué)生自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力可以通過(guò)模擬突發(fā)問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以充分得到鍛煉，大大提升了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。目前像這種高精端虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格都很昂貴，高于一般虛擬仿真設(shè)備。目前中國(guó)國(guó)內(nèi)適用的各種類型的虛擬仿真設(shè)備價(jià)格都很昂貴，比單一操作的模型貴幾倍至十幾倍，由于資金問(wèn)題，不能夠大量購(gòu)進(jìn)設(shè)備用于教學(xué)。

三、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備在醫(yī)學(xué)臨床教學(xué)中的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備的應(yīng)用是虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面最好的體現(xiàn)，最主要體現(xiàn)在臨床醫(yī)學(xué)教育教學(xué)中。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備在臨床教學(xué)中的應(yīng)用是實(shí)踐性、創(chuàng)造性很強(qiáng)的教學(xué)活動(dòng)，教學(xué)方式也十分靈活。在臨床教學(xué)中目前常用的教學(xué)模式包括情境教學(xué)、模擬仿真教學(xué)、超現(xiàn)實(shí)環(huán)境教學(xué)，其中最常用的是情境教學(xué)和模擬仿真教學(xué)。

1、情境教學(xué)是利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備的立體感和多媒體性，創(chuàng)設(shè)出形象、生動(dòng)的場(chǎng)景，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備虛構(gòu)出逼真的實(shí)境教室，能夠引起學(xué)生的親切感和新鮮感，給學(xué)生提供豐富的想象和思維空間，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。教師通過(guò)情境教學(xué)設(shè)置問(wèn)題，來(lái)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題和知識(shí)進(jìn)行深入思考，使學(xué)生在輕松愉快的情緒下保持學(xué)習(xí)熱情，從而掌握臨床知識(shí)和學(xué)會(huì)運(yùn)用臨床知識(shí)的能力和方法，還有利于培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)道德和行為規(guī)范。

2、模擬仿真教學(xué)主要通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備的虛擬客觀事物狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)方式及過(guò)程，教師把多年積累的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)經(jīng)過(guò)虛擬的綜合技術(shù)，對(duì)現(xiàn)實(shí)素材進(jìn)行疊加、分解、重組和驗(yàn)證，然后與虛擬對(duì)象的計(jì)劃或設(shè)想相融合。學(xué)生通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備的臨床實(shí)踐，學(xué)習(xí)掌握新的操作方法和流程，學(xué)生還能夠利用所學(xué)知識(shí)，模擬實(shí)驗(yàn)的全部操作過(guò)程，練習(xí)所制定的操作計(jì)劃，并且能夠客觀的評(píng)定學(xué)生的臨床技能。加強(qiáng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和理解能力的同時(shí)，讓學(xué)生通過(guò)虛擬實(shí)踐轉(zhuǎn)化為技能。學(xué)生的專業(yè)操作技能與自信、教育規(guī)范化得到了最優(yōu)的培養(yǎng)，學(xué)生從中學(xué)會(huì)了應(yīng)對(duì)各種突發(fā)情況，同時(shí)避免了操作失誤、降低了操作風(fēng)險(xiǎn)、減少了病人損傷、成功率自然也提高了，同時(shí)也節(jié)約了教育資源，從而達(dá)到積累臨床實(shí)踐技巧和經(jīng)驗(yàn)的目的。

3、超現(xiàn)實(shí)環(huán)境教學(xué)是指學(xué)生通過(guò)虛擬仿真技術(shù)看到現(xiàn)實(shí)生活中無(wú)法的觀察到事物，空間和現(xiàn)實(shí)中的局限性被打破了，利于高難度的精密手術(shù)等方面臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)。但因?yàn)檫@種虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格昂貴，這種教學(xué)模式在臨床教學(xué)中應(yīng)用的很少。

在無(wú)實(shí)驗(yàn)生物以及無(wú)實(shí)驗(yàn)儀器的情況下，通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備的應(yīng)用，模擬生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)臨床的全部過(guò)程。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備引入醫(yī)學(xué)臨床實(shí)踐教學(xué)是非常行之有效的教學(xué)方式，并且改變了傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)臨床教學(xué)方式，臨床應(yīng)用價(jià)值較高。