虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在兒科護(hù)理教學(xué)中的應(yīng)用

王瑞潔 張?chǎng)?/p>

（運(yùn)城護(hù)理職業(yè)學(xué)院 山西省運(yùn)城市 044000）

在兒科護(hù)理教學(xué)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?yàn)榻處熍c學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)臨床護(hù)理環(huán)境，運(yùn)用較為真實(shí)的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)以及觸覺(jué)來(lái)感知，不斷的練習(xí)操作。具有真實(shí)性、可操作性以及可重復(fù)性等較多的優(yōu)點(diǎn)。在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的時(shí)候，雖然操作的實(shí)物是不存在的，但是操作的過(guò)程與結(jié)果是真實(shí)的，學(xué)生可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行反復(fù)多次的練習(xí)，從而使學(xué)生能夠熟練的掌握運(yùn)用各項(xiàng)技能，促進(jìn)兒科護(hù)理工作的質(zhì)量與效率得到長(zhǎng)足的發(fā)展。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又被稱(chēng)為“虛擬環(huán)境”、“靈境技術(shù)”以及“賽伯空間”，主要就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)等高科技的技術(shù)促使能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)相互，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造出虛擬的環(huán)境，從而為人們提供觸覺(jué)、視覺(jué)以及聽(tīng)覺(jué)的虛擬體驗(yàn)感受。在國(guó)民進(jìn)行科研與生活的過(guò)程中，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不但能夠營(yíng)造出較為真實(shí)的虛擬的彩色情境，使用者有身臨其境的感受，還能夠有效的提高工作與科研的質(zhì)量與效率，較好的縮減人力、物力以及財(cái)力的運(yùn)用量。

1.1 對(duì)環(huán)境進(jìn)行模擬

對(duì)環(huán)境進(jìn)行模擬作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，模擬的關(guān)鍵主要包含：觸覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等五官感受進(jìn)行模擬，模擬五官中最為重要的就是：視覺(jué)感受。所以，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用的過(guò)程中被應(yīng)用的最為廣泛的就是視覺(jué)模擬，而且有較多的成果已然展現(xiàn)在我們的眼前，下面詳細(xì)的述說(shuō)：觸覺(jué)模擬、視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)模擬。

1.1.1 對(duì)觸覺(jué)進(jìn)行模擬

在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用的過(guò)程中，想要給人們帶來(lái)“真實(shí)”的感受，最關(guān)鍵的就是對(duì)人體的五官進(jìn)行模擬。觸覺(jué)感受直接關(guān)系到人體的物理反應(yīng)，觸覺(jué)感受的聯(lián)動(dòng)行動(dòng)是人體最為直接的模式。人體對(duì)外界的事物刺激而產(chǎn)生的反應(yīng)相對(duì)較為敏感，感知能力較強(qiáng)，針對(duì)特定的刺激會(huì)做出不同的反應(yīng)。因?yàn)槿梭w對(duì)力覺(jué)的感受十分強(qiáng)烈，運(yùn)用較為常見(jiàn)的感知設(shè)備系統(tǒng)裝置已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足人們?nèi)諠u提升的需求。所以技術(shù)開(kāi)發(fā)人員必須要研發(fā)、革新技術(shù)，對(duì)觸覺(jué)進(jìn)行更為形象的模擬，從而帶給人們更真實(shí)的感受。目前技術(shù)開(kāi)發(fā)研究人員正在致力于研究怎樣較好的運(yùn)用不同的感官促使人體能夠進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。來(lái)更好的感知觸覺(jué)，主要就是依賴(lài)于視覺(jué)進(jìn)行帶動(dòng)與振動(dòng)，最后運(yùn)用相關(guān)的電子設(shè)備對(duì)人體的肌肉進(jìn)行刺激，從而較好的對(duì)人體觸覺(jué)的模擬。

1.1.2 對(duì)視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)進(jìn)行模擬

圖1：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)流程步驟圖

眼睛之所以可以看到立體的三維畫(huà)像，主要原因是人體的視網(wǎng)膜成像之后就會(huì)將影像傳入到人體的視覺(jué)神經(jīng)之中。若是想要對(duì)人體的視覺(jué)感受進(jìn)行模擬就需要構(gòu)建出不同的視覺(jué)影像，可以類(lèi)似于看4D 電影一樣，當(dāng)人們看到4D 電影的時(shí)候,工作人員就會(huì)要求我們將4D 眼鏡佩戴上，主要原因是因?yàn)椋簾赡簧铣霈F(xiàn)的影像本身就不是立體的，僅僅只是出于三維與二維之間的影響，可以稱(chēng)之為“陰影”，4D 眼鏡可以很好的處理這一問(wèn)題，眼鏡能夠?qū)ζ矫娴膱D像進(jìn)行合理的處置，從而將立體的圖像呈現(xiàn)在人體的視覺(jué)神經(jīng)之中，營(yíng)造出身臨其境的感受。在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的時(shí)候，要使用很多的輔助性?xún)x器設(shè)備完成，主要的設(shè)備包括：頭盔顯示器、CRT 顯示器等。目前的頭盔顯示設(shè)備主要就是運(yùn)用視覺(jué)差的相關(guān)技術(shù)來(lái)提升思維的效果，也就是讓人的雙眼觀(guān)看到的圖像的視覺(jué)差別抹平。當(dāng)人體的視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)平面信息進(jìn)行整合的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生多維效果。但是在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的時(shí)候可以發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用這種模式產(chǎn)生的圖像并不自然，會(huì)讓人們出現(xiàn)眩暈感與疲勞感，所以還需要不斷的對(duì)技術(shù)進(jìn)行革新。

模擬聽(tīng)覺(jué)技術(shù)在現(xiàn)階段已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，主要就是歸功于音頻技術(shù)的發(fā)展較為成熟。聽(tīng)覺(jué)模擬的關(guān)鍵就是對(duì)聲源與聲音的方位進(jìn)行模擬，保障模擬的聲音具有較強(qiáng)的精準(zhǔn)性。聽(tīng)覺(jué)感官信息并不能夠單獨(dú)的出現(xiàn)，需要與其他感官信息有機(jī)的結(jié)合在一起，所以在對(duì)其進(jìn)行模仿的時(shí)候，必須重視人體感官匹配的問(wèn)題，保障聲音的真實(shí)性。

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要涉及傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形、社會(huì)心理學(xué)、治療與護(hù)理、光學(xué)以及動(dòng)力學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的學(xué)科。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠真正的實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、信息轉(zhuǎn)換。在兒科護(hù)理教學(xué)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?yàn)榻處熍c學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)臨床護(hù)理環(huán)境，運(yùn)用較為真實(shí)的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)以及觸覺(jué)來(lái)感知，不斷的練習(xí)操作。具有真實(shí)性、可操作性以及可重復(fù)性等較多的優(yōu)點(diǎn)，取代了傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)、鼠標(biāo)以及屏幕的交互模式，用戶(hù)會(huì)有自然的動(dòng)作與真實(shí)的感知，使人“身臨其境”。圖1 為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)流程步驟圖。

1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的組成與特征

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)主要組成部分有：傳感器、使用者、實(shí)景仿真器以及效果產(chǎn)生器。其中具有的關(guān)鍵技術(shù)有：聲音跟蹤技術(shù)、基本模型構(gòu)建技術(shù)、視覺(jué)跟蹤技術(shù)、實(shí)物虛化技術(shù)、視點(diǎn)感應(yīng)技術(shù)等高性能的傳感技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)具有以下三點(diǎn)主要特征交互、沉浸以及想象，兩點(diǎn)附屬特征（多感知性、自主性）：

（1）交互（Interaction）：為使用者進(jìn)行操作與感知的環(huán)境，計(jì)算機(jī)會(huì)依據(jù)使用者的軀體運(yùn)動(dòng)、眼以及頭調(diào)整設(shè)備所呈現(xiàn)出來(lái)的聲音與圖像，使用者運(yùn)用身體動(dòng)作和身體運(yùn)動(dòng)來(lái)操作、觀(guān)察虛擬環(huán)境“存在”的對(duì)象?，F(xiàn)實(shí)、虛擬與目前的CAD 系統(tǒng)產(chǎn)生的模型與原本傳統(tǒng)的三維圖片與動(dòng)畫(huà)是不一樣的，其并不是靜態(tài)的畫(huà)面，而是可以互動(dòng)的、生動(dòng)的虛擬環(huán)境，虛擬的現(xiàn)實(shí)環(huán)境能夠通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)的監(jiān)視裝置與控制裝置進(jìn)行控制，也就是說(shuō)計(jì)算機(jī)的運(yùn)用者能夠通過(guò)三維交互的儀器直接的對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行操縱，在虛擬現(xiàn)實(shí)中的人員座椅對(duì)“虛擬的事物”進(jìn)行操作。

（2）沉浸（Immersion）:是使用者能夠擁有身臨其境真實(shí)的感受，沉浸經(jīng)常被較為通俗的翻譯成為“身臨其境”，也就是說(shuō)使用者不能夠運(yùn)用雙眼與大腦介入到虛擬的環(huán)境之中，要將整體的生物個(gè)體匯入虛擬現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)之中。

（3）想象（Imagination）:極具創(chuàng)造力、想象力以及延展力。沉浸特征和交互特征能夠直接決定系統(tǒng)能否隸屬于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。想象說(shuō)明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)F(xiàn)實(shí)中不存在的場(chǎng)景進(jìn)行刻畫(huà)，映射在人們的眼前。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為人與虛擬世界架起了橋梁，就本質(zhì)來(lái)講其并不是預(yù)成性的而是生成性的，更是創(chuàng)造。

（4）多感知性：多感知性能能夠較好的表現(xiàn)出計(jì)算機(jī)擁有較多種類(lèi)的感知能力，例如，聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)以及觸覺(jué)等等。較為理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)必須要具備全部人體所具有的感知能力。但是受到目前傳感技術(shù)的限制，市面上大部分的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)只是局限于聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)以及運(yùn)動(dòng)。

（5）自主性：主要是指在虛擬的“現(xiàn)實(shí)”環(huán)境中物體依賴(lài)物理定律產(chǎn)生的動(dòng)作以及程度等。例如，若物體受到力的作用，就會(huì)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)：翻倒、移動(dòng)亦或是掉落。

三點(diǎn)主要特征圖如圖2。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)

2.1 桌面型虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)的顯示屏幕作為使用者觀(guān)察產(chǎn)生的虛擬環(huán)境的主要裝備，從而實(shí)現(xiàn)使用者運(yùn)用追蹤器、鼠標(biāo)和模擬的環(huán)境進(jìn)行交流互動(dòng)。該項(xiàng)系統(tǒng)中沒(méi)有頭盔顯示器具有的較好的沉浸效果，具有的特征就是低成本、易于操作與實(shí)現(xiàn)。二十世紀(jì)八十年代的時(shí)候美國(guó)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立了虛擬臨床瀏覽（ virtual clinical excursions, VCE）的功能，功能中具有患者的電子病歷、護(hù)理的詳細(xì)記錄、醫(yī)生的叮囑以及各個(gè)科室檢查的結(jié)果等內(nèi)容，醫(yī)院中所有的科室都涵蓋其中：兒科護(hù)理、內(nèi)科護(hù)理以及外科護(hù)理等。被運(yùn)用到護(hù)理教學(xué)和考核中，能夠促進(jìn)學(xué)生較好的熟悉兒科的日常護(hù)理工作，從而有效的提升學(xué)生的臨床判斷與護(hù)理的能力，促進(jìn)學(xué)生綜合護(hù)理能力的提升，不斷的鍛煉其邏輯思維能力。之前，臺(tái)北某家醫(yī)院運(yùn)用Hybrid 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)建立了Port- A Cath 注射臨床護(hù)理的VRS 情景教學(xué)模式，針對(duì)與臨床護(hù)理經(jīng)驗(yàn)匱乏的學(xué)生來(lái)說(shuō)，相對(duì)于較為傳統(tǒng)的教學(xué)模式能夠在大幅度上提升學(xué)生對(duì)臨床技能與基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握狀況，降低學(xué)生對(duì)護(hù)理操作的恐懼、緊張的心理，減輕其具有的心理壓力。

圖2：三點(diǎn)主要特征圖

2.2 提升現(xiàn)實(shí)性質(zhì)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)

該虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)不必一定要將使用者與真實(shí)的世界相互隔離，使用者可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)來(lái)提升在真實(shí)環(huán)境中沒(méi)有辦法感受或者不方便感受到的狀況。新加坡一醫(yī)院最先運(yùn)用提升現(xiàn)實(shí)性質(zhì)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)在兒童神經(jīng)外科的手術(shù)過(guò)程中幫助醫(yī)生能夠進(jìn)行透視，查看患者腫瘤病處周邊的復(fù)雜環(huán)境，從而保障手術(shù)治療的質(zhì)量與效率。

2.3 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)

沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)主要運(yùn)用的是：數(shù)據(jù)手套、頭盔顯示設(shè)備等能夠跟蹤傳感的設(shè)備裝置和虛擬的環(huán)境進(jìn)行有機(jī)的交互，運(yùn)用該項(xiàng)系統(tǒng)能夠具有較高的沉浸感、實(shí)時(shí)性從而幫助護(hù)理人員能夠提升對(duì)患者的處理能力。該系統(tǒng)中運(yùn)用到的設(shè)備機(jī)械的價(jià)格相對(duì)較為昂貴，很難得到較好的推廣與普及。德國(guó)的Eppendorf 醫(yī)學(xué)院運(yùn)用VHP 成像技術(shù)創(chuàng)建了VOXEL-MAN 3D-Navigator 的人體虛擬系統(tǒng)，運(yùn)用頭盔顯示機(jī)械設(shè)備能夠較好的將人體的各個(gè)部位展示出來(lái)，其中各個(gè)器官的構(gòu)造以及相關(guān)的功能等。

2.4 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)

該項(xiàng)技術(shù)系統(tǒng)可以使多個(gè)使用者運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)在同一時(shí)間對(duì)虛擬的環(huán)境進(jìn)行操作與觀(guān)察，例如，兒科護(hù)理專(zhuān)業(yè)的教師在運(yùn)用課余時(shí)間對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)的時(shí)候，可以不受空間的限制，能夠在其他的實(shí)驗(yàn)室就教授學(xué)生護(hù)理的技巧，“手把手”的教授學(xué)生護(hù)理的知識(shí)與技能。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在兒科護(hù)理課程教學(xué)中的運(yùn)用

3.1 模擬臨床兒科護(hù)理

為了能夠培養(yǎng)出更具扎實(shí)的兒童護(hù)理專(zhuān)業(yè)理論、護(hù)理綜合能力較強(qiáng)的學(xué)生，就需要醫(yī)學(xué)相關(guān)院校能夠不斷地在探索中改變教學(xué)模式，運(yùn)用典型的案例進(jìn)行互動(dòng)式、情景模擬式的教學(xué)。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將逼真的、虛假的情境展示給學(xué)生，讓學(xué)生在模擬中不斷的提升其對(duì)兒童護(hù)理的質(zhì)量與效率。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)視聽(tīng)一體化、圖文一體化。在兒科的臨床護(hù)理中取得較為顯著的效果。相關(guān)的醫(yī)學(xué)高等院校需要將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到課堂教學(xué)中，讓學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中進(jìn)行循環(huán)的演練，在“實(shí)際操作”中將課本上的理論知識(shí)內(nèi)化，熟練護(hù)理。學(xué)生運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行鍛煉學(xué)習(xí)不但能夠在多樣的環(huán)境、病例下進(jìn)行訓(xùn)練，還可以較好的鍛煉學(xué)生面對(duì)危機(jī)狀況的應(yīng)變能力與反應(yīng)能力，從而較好的提升學(xué)生兒童護(hù)理的專(zhuān)業(yè)能力。

3.2 對(duì)護(hù)理技能進(jìn)行訓(xùn)練

目前部分醫(yī)學(xué)護(hù)理院校將大量的護(hù)理訓(xùn)練軟件，其中運(yùn)用到的就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)，護(hù)理軟件主要包括：呼吸機(jī)設(shè)備的運(yùn)用、吸氧機(jī)設(shè)備的運(yùn)用、血糖儀器的運(yùn)用以及心電監(jiān)護(hù)儀器的運(yùn)用等。運(yùn)用上述軟件進(jìn)行教學(xué)能夠較為顯著的激發(fā)學(xué)生對(duì)護(hù)理知識(shí)學(xué)習(xí)、動(dòng)手操作的興趣。其中就有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)軟件能夠?qū)和颊叩陌Y狀進(jìn)行互動(dòng)式的演練，模擬兒童患者在不同的場(chǎng)景下，出現(xiàn)不同的病癥，引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)兒童患者的實(shí)際狀況進(jìn)行專(zhuān)業(yè)性的護(hù)理工作。

Leardal 公司開(kāi)發(fā)的靜脈注射虛擬軟件，該項(xiàng)虛擬軟件中國(guó)具有一百多種不同的問(wèn)題病例以及五十多種兒童患者獨(dú)特的手臂，可以較好的為使用者提供最為逼真的視覺(jué)感受，進(jìn)行三維立體成像與壓力反饋的設(shè)備，讓學(xué)生能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)的訓(xùn)練中能夠獲得最真實(shí)、直觀(guān)的護(hù)理經(jīng)驗(yàn)，并且該虛擬現(xiàn)實(shí)軟件中具有實(shí)時(shí)的錄像功能，能夠?qū)W(xué)生操作的全過(guò)程都記錄下來(lái)，學(xué)生可以隨時(shí)的進(jìn)行回顧，做到取長(zhǎng)補(bǔ)短。在對(duì)院校內(nèi)的學(xué)生進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，院校中96.99%的護(hù)理專(zhuān)業(yè)的學(xué)生都認(rèn)為靜脈注射虛擬軟件能夠較為顯著的提升其實(shí)踐動(dòng)手操作的能力。學(xué)生在運(yùn)用該軟件的時(shí)候可以精準(zhǔn)的在模擬的環(huán)境中對(duì)兒童進(jìn)行靜脈注射，學(xué)生可以通過(guò)針頭穿刺兒童患者肌膚，流血狀況、腫脹程度以及淤傷程度來(lái)判斷自身實(shí)際動(dòng)手操作的能力。護(hù)理人員可以使用鼠標(biāo)操作刺穿之外的各項(xiàng)工作。在模擬的軟件中選用可視的剖面圖像進(jìn)行觀(guān)察。

4 結(jié)束語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有的交互、沉浸以及想象功能，能夠較好的幫助兒科護(hù)理專(zhuān)業(yè)教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展，使學(xué)生都能夠在虛擬的世界中，不斷的訓(xùn)練護(hù)理的能力。本文主要闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的的定義、目前兒科護(hù)理課堂教學(xué)存在的挑戰(zhàn)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在兒科護(hù)理課程教學(xué)中的運(yùn)用經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，在兒科護(hù)理教學(xué)活動(dòng)中引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠有效的提升學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作的能力，相對(duì)于較為傳統(tǒng)的教學(xué)模式能夠在大幅度上提升學(xué)生對(duì)臨床技能與基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握狀況，降低學(xué)生對(duì)護(hù)理操作的恐懼、緊張的心理，減輕其具有的心理壓力，使其在畢業(yè)之后能夠有較高的競(jìng)爭(zhēng)力。