AR技術(shù)在臨床教學(xué)中的應(yīng)用與展望

李洪亮 顏丙春

【摘要】臨床教學(xué)可以劃分為兩大種類，一類是臨床醫(yī)學(xué)生在校園內(nèi)的教學(xué)，另一種是臨床實(shí)踐中的教學(xué)，例如：各大帶組導(dǎo)師對(duì)各自組上臨床醫(yī)生的教學(xué)或?qū)κ中g(shù)、治療手段的教學(xué)等。醫(yī)學(xué)這一研究人體健康的學(xué)科，包含學(xué)科多且復(fù)雜，抽象概念類型的學(xué)習(xí)內(nèi)容較多，這對(duì)醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程造成一定的困擾。本文結(jié)合各大研究學(xué)者的數(shù)據(jù)對(duì)AR技術(shù)在臨床教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，討論其在臨床教學(xué)過程中帶來的好處，并對(duì)該項(xiàng)技術(shù)未來在臨床教學(xué)中的發(fā)展進(jìn)行展望，希望在今后醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)方式能夠有更多的形式。

【關(guān)鍵詞】AR技術(shù)? 臨床教學(xué)? 應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2021）13-0065-02

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱AR），是通過電腦技術(shù)，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到了同一個(gè)畫面或空間同時(shí)存在。AR等同于真實(shí)世界+數(shù)字化信息[1]。AR是一種廣泛運(yùn)用了多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊(cè)、智能交互、傳感等多種技術(shù)手段，將虛擬信息與真實(shí)世界巧妙融合的技術(shù)，可以將計(jì)算機(jī)生成的文字、圖像、三維模型、音樂、視頻等虛擬信息模擬仿真后，應(yīng)用到真實(shí)世界中，兩種信息互為補(bǔ)充，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的“增強(qiáng)”[2]。它跟VR技術(shù)的不同在于，它比VR多一份真實(shí)性，也可以理解為AR是VR的進(jìn)階版。目前AR技術(shù)可廣泛應(yīng)用到軍事、醫(yī)療、建筑、教育、工程、影視、娛樂等領(lǐng)域。

一、AR技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式已經(jīng)逐漸無法滿足臨床醫(yī)學(xué)上的教學(xué)，這是因?yàn)獒t(yī)學(xué)生臨床實(shí)踐中存在臨床操作風(fēng)險(xiǎn)較大、無法反復(fù)利用試驗(yàn)品進(jìn)行試驗(yàn)、試驗(yàn)品缺乏等不可避免的缺點(diǎn)[3];臨床醫(yī)生在臨床的手術(shù)中也不可能在病人身上練習(xí)、練習(xí)磨具存在較大偏差等缺點(diǎn)，只能不斷在治療和手術(shù)中積累經(jīng)驗(yàn)等等。AR技術(shù)現(xiàn)在能很大程度上彌補(bǔ)這一方面的不足，不僅僅能夠更好地讓學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)知識(shí)的學(xué)習(xí)，也能讓臨床醫(yī)生擁有更好更多的訓(xùn)練機(jī)會(huì);接下來分別對(duì)校園內(nèi)的教學(xué)和臨床中的教學(xué)中AR技術(shù)的應(yīng)用詳細(xì)進(jìn)行描述。

二、AR技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)校園內(nèi)教學(xué)應(yīng)用

（一）提高學(xué)生的積極性

在校園中的學(xué)習(xí)過程中，基本上教師的教學(xué)方式還是PPT結(jié)合課本進(jìn)行試驗(yàn)，該種方法形式對(duì)學(xué)生來說比較枯燥，大量的學(xué)習(xí)內(nèi)容，和復(fù)雜的人體構(gòu)造對(duì)學(xué)生來說是頭痛的問題，根據(jù)研究結(jié)果，大部分醫(yī)學(xué)生在學(xué)校過程中都反映過人體解剖學(xué)、病理學(xué)、生理學(xué)等課程的老師的教學(xué)太過生硬，存在無法很好地將人體構(gòu)造進(jìn)行展示等問題。因此學(xué)習(xí)積極性不高，AR技術(shù)卻能夠在虛實(shí)結(jié)合的情況下，將人體概念在課堂上很好地展示，學(xué)生可以在課堂上甚至課堂外多方位地了解課堂知識(shí)。第九版教科書現(xiàn)已經(jīng)在各個(gè)章節(jié)都安插了AR內(nèi)容，學(xué)生可以通過手機(jī)掃一掃書本上的二維碼，該節(jié)較抽象的知識(shí)內(nèi)容就能躍然紙上，通過結(jié)合動(dòng)靜、遠(yuǎn)近、快慢之間的變換，增強(qiáng)學(xué)生的記憶學(xué)習(xí)，幫助其更好地理解課堂內(nèi)容，并極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[4]。該種方式在某種意義上也起到了節(jié)省教學(xué)模具的作用。

（二）直觀地呈現(xiàn)人體解剖結(jié)構(gòu)

一般來說，醫(yī)學(xué)生要想要將各種知識(shí)都融會(huì)貫通，解剖學(xué)的掌握必須要扎實(shí)，在校園內(nèi)，解剖學(xué)、病理學(xué)等課程的教學(xué)，主要還是通過視頻課程結(jié)合大體老師共同進(jìn)行學(xué)習(xí);但是校園內(nèi)的大體老師數(shù)量有限，無法滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，但如果不進(jìn)行臨床試驗(yàn)，只從課本上學(xué)習(xí)理解和視頻的教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來卻不夠直觀，不過這一煩惱現(xiàn)在已經(jīng)得到了解決，因?yàn)槿碌腁R系統(tǒng)能通過投射不同層次的肌肉和骨骼讓學(xué)生了解人體的詳細(xì)構(gòu)造，現(xiàn)如今的AR技術(shù)可以做到通過安裝在支架上的追蹤傳感器，這種技術(shù)能直接將肌肉和骨骼的圖像投射到同學(xué)或模型的身上。圖像也相當(dāng)智能，它們會(huì)自動(dòng)適應(yīng)同學(xué)或模型的身形并跟隨變換的動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整，這樣一來學(xué)生就能清楚地了解人體的構(gòu)造，以及在運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作時(shí)，是哪些骨骼和肌肉在進(jìn)行對(duì)運(yùn)動(dòng)的調(diào)配。除此之外，學(xué)生還有“動(dòng)手”的機(jī)會(huì)，教學(xué)老師和他們可以在投射的圖像上“做標(biāo)記”，這樣就能對(duì)相關(guān)知識(shí)做更為深入的了解[5-6]。

（三）制作醫(yī)學(xué)疾病專項(xiàng)AR教材

通過AR，臨床各大專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以看到3D的虛擬仿真人體骨骼，不用再離開教室跑到人體骨骼室，也不用拿一個(gè)真正的人體骨骼模型了，非常方便。4D解剖學(xué)這個(gè)AR應(yīng)用可以讓醫(yī)學(xué)生利用課堂外的時(shí)間仔細(xì)研究人體骨骼，對(duì)各系統(tǒng)的組織從不同的角度去看，可以放大縮小，可以自由旋轉(zhuǎn)[7]。學(xué)生還可以選擇觀看肌肉系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)或者循環(huán)系統(tǒng)，學(xué)生要學(xué)習(xí)骨骼的不同類型，對(duì)骨骼結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，當(dāng)他們仔細(xì)檢查200多塊人體骨骼的時(shí)候。在學(xué)習(xí)的過程中，他們可以進(jìn)行溝通和協(xié)作。在課本中，AR技術(shù)呈現(xiàn)出栩栩如生的骨骼3D效果，學(xué)生可以隨意坐在教室任何地方，甚至可以在室外進(jìn)行學(xué)習(xí)。這個(gè)AR人體骨骼自己是不動(dòng)的，除非你自行旋轉(zhuǎn)課本。學(xué)生可以用iPad作為顯示設(shè)備，從不同角度來觀看骨骼系統(tǒng)，從而可以關(guān)注某些特定的骨骼[8]。該種技術(shù)不僅僅將多媒體形式呈現(xiàn)在課本上，還可以通過各種移動(dòng)終端的不同，讓學(xué)生在各種介質(zhì)上對(duì)知識(shí)進(jìn)行反復(fù)的學(xué)習(xí)，極大地豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)形式。在學(xué)習(xí)特定的疾病時(shí)，學(xué)生也能通過AR技術(shù)詳細(xì)又生動(dòng)地了解該種疾病對(duì)人體的影響，或者藥物在治療過程中能夠?qū)θ梭w哪些器官帶來的變化;在兒科學(xué)的教學(xué)過程中，學(xué)生也能更好地掌握人體在生長(zhǎng)過程中的變化。該種專項(xiàng)AR教材能夠從多方面刺激學(xué)生的記憶，讓其學(xué)習(xí)更有效。

三、AR技術(shù)在臨床實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

（一）解決手術(shù)訓(xùn)練方式的匱乏

臨床上的治療，手術(shù)治療是不可缺失的一種治療方式，臨床上的手術(shù)的學(xué)習(xí)，除了老帶新在手術(shù)臺(tái)上的教學(xué)，就是自行在家中通過觀看教學(xué)視頻或教具自行演練;以上的方式方法都存在著各種問題，無法靈活地讓臨床醫(yī)生學(xué)習(xí)手術(shù)或進(jìn)行手術(shù)的訓(xùn)練。隨著AR技術(shù)的發(fā)展，這一問題得到很大的改善，臨床醫(yī)生可以通過AR技術(shù)不斷地進(jìn)行手術(shù)的練習(xí)，雖然無法做到跟臨床手術(shù)過程一模一樣，但也能按照標(biāo)準(zhǔn)化練習(xí)，完成臨床上一助和二助的工作;在手術(shù)的過程中也能更好地跟隨主刀醫(yī)生的腳步，減少出錯(cuò)的概率。這對(duì)提高臨床醫(yī)生的手術(shù)熟練度和自信心很有幫助。

（二）提供臨床實(shí)踐技能操作指引

體格檢查和技能操作是臨床醫(yī)生診治過程中的常用手段，但因?yàn)閷？茖Ｖ位虿》N數(shù)量不夠的原因，導(dǎo)致部分臨床醫(yī)生出現(xiàn)某些體格檢查和技能的生疏。也存在著部分醫(yī)院對(duì)臨床醫(yī)生管理和培訓(xùn)較為松散，每年只在年終考核才對(duì)臨床醫(yī)生的查體及技能進(jìn)行考核，大多技能的考核還只單一地為心肺復(fù)蘇，這也是造成臨床醫(yī)生自身業(yè)務(wù)水平不高的原因之一。AR技術(shù)可以系統(tǒng)規(guī)范地對(duì)臨床醫(yī)生進(jìn)行指導(dǎo)和教學(xué)，能夠詳細(xì)地對(duì)體格檢查的步驟進(jìn)行指導(dǎo)，也能通過將數(shù)據(jù)投射到模型身上來對(duì)臨床醫(yī)生進(jìn)行考核。在技能操作上，AR也能讓臨床醫(yī)生通過模擬訓(xùn)練更好地對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行練習(xí)，對(duì)提高臨床醫(yī)生的診療技術(shù)起到了很大的促進(jìn)作用。

四、AR技術(shù)未來展望

AR是VR的衍生產(chǎn)物，它們被設(shè)計(jì)出來的最初目的都是創(chuàng)造出可以與人互動(dòng)的虛擬物體或者虛擬環(huán)境，與VR不同的一點(diǎn)是相比于VR更為沉浸式地與虛擬物體和虛擬環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)，AR技術(shù)將側(cè)重點(diǎn)更多地放到了將虛擬物品與實(shí)景相融合實(shí)現(xiàn)與人之間的互動(dòng)。未來勢(shì)必是人工科技的未來，AR技術(shù)的應(yīng)用也會(huì)隨著科技的不斷發(fā)展被應(yīng)用得更加廣泛。我們?cè)谇拔闹兄饕ㄟ^闡述了AR技術(shù)能夠在教學(xué)過程中起到提高學(xué)生的積極性、讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更加生動(dòng)地了解教學(xué)知識(shí)，解決解剖等重難點(diǎn)課程教學(xué)單一的問題;也起到了解決臨床醫(yī)學(xué)手術(shù)訓(xùn)練方式的匱乏并提供臨床實(shí)踐技能操作指引。只是現(xiàn)在大部分的醫(yī)學(xué)院校AR技術(shù)的應(yīng)用只體現(xiàn)在教科書上，其他的教學(xué)方式仍然以傳統(tǒng)模式為主;相關(guān)臨床AR的技術(shù)軟件也并沒有漢化，針對(duì)我國(guó)教學(xué)特色和具有我國(guó)疾病標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)軟件現(xiàn)在也較為缺乏;AR技術(shù)雖然能夠模擬標(biāo)準(zhǔn)化的知識(shí)技能及手術(shù)過程，但是也無法實(shí)時(shí)跟進(jìn)新的知識(shí)，會(huì)出現(xiàn)治療手段落后等問題。但是這些問題在今后的研究過程中終將都會(huì)被解決，將來AR技術(shù)能夠更好地為臨床教學(xué)提供服務(wù)。

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