虛擬外科手術(shù)學(xué)在臨床外科教學(xué)中的應(yīng)用研究

劉令欣

◆摘? 要：伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)連接著社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域，在各行各業(yè)起著重要的作用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展可謂是達(dá)到了新高度，它在各種行業(yè)中應(yīng)用廣泛，憑借交互性、生動(dòng)性等優(yōu)勢(shì)得到了社會(huì)廣泛認(rèn)可。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是通過(guò)在計(jì)算機(jī)高級(jí)計(jì)算能力充分利用的基礎(chǔ)之上，借助輔助工具實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)情境的模擬的一種技術(shù)，如今，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開(kāi)始被應(yīng)用于臨床外科教學(xué)，起到了良好的效果。本文圍繞虛擬外科手術(shù)學(xué)在臨床外科教學(xué)中的應(yīng)用展開(kāi)了分析探討。

◆關(guān)鍵詞：虛擬外科手術(shù);臨床外科教學(xué);應(yīng)用

1前言

當(dāng)今社會(huì)，互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字技術(shù)的發(fā)展幾乎可以說(shuō)日新月異，各個(gè)領(lǐng)域?qū)W科交叉趨向越來(lái)越明顯，學(xué)科發(fā)展也呈現(xiàn)出更加個(gè)性化、智能化以及精準(zhǔn)化的特點(diǎn)。臨床外科手術(shù)教學(xué)不僅要教會(huì)學(xué)生理論知識(shí)，更重要的是學(xué)生實(shí)踐技能的教學(xué)。傳統(tǒng)的臨床外科課堂教學(xué)，學(xué)生不能獲得身臨其境般的真實(shí)體驗(yàn)。但是運(yùn)用虛擬外科手術(shù)學(xué)，能夠?qū)?shù)字智能技術(shù)同教學(xué)過(guò)程結(jié)合起來(lái)，為學(xué)生打造更加真實(shí)生動(dòng)的教學(xué)情境。

2虛擬外科手術(shù)學(xué)在臨床外科教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

外科臨床教學(xué)屬于外科醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)體系的重要組成部分，也是使課堂理論知識(shí)與實(shí)踐操作聯(lián)系起來(lái)的紐帶。外科臨床教育實(shí)際上是學(xué)生獲得臨床經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程，在外科手術(shù)教學(xué)中，主要以培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的外科臨床思維以及技能為主要目的。當(dāng)前，制約臨床外科教學(xué)的重要因素是教學(xué)模式的單一化、模板化，虛擬外科手術(shù)模擬教學(xué)手段的出現(xiàn)，有效解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式下理論學(xué)習(xí)同實(shí)踐操作訓(xùn)練之間的壁壘，臨床外科帶教醫(yī)師可以結(jié)合虛擬外科手術(shù)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)施傳統(tǒng)外科教學(xué)方法改革，顯著提升外科臨床的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平。虛擬外科手術(shù)學(xué)在臨床外科教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常多，將VR，也就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)同外科手術(shù)教學(xué)結(jié)合起來(lái)，可以為學(xué)生打造多視角的全方位立體視頻，真實(shí)模擬或還原手術(shù)過(guò)程，使學(xué)生能夠得到身臨其境的體驗(yàn)。借助于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)展臨床外科教學(xué)，可以實(shí)現(xiàn)外科手術(shù)的3D重建與動(dòng)畫(huà)式模擬，再指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行細(xì)分步驟的手術(shù)模擬訓(xùn)練，獲得交互式的體驗(yàn)，既能夠簡(jiǎn)化臨床手術(shù)學(xué)習(xí)過(guò)程，又能夠提升教學(xué)的有效性。虛擬外科手術(shù)教學(xué)改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式的枯燥面貌，它通過(guò)游戲化、趣味性的教學(xué)設(shè)計(jì)，使嚴(yán)肅的手術(shù)教學(xué)過(guò)程更加的生動(dòng)形象，更易于調(diào)動(dòng)醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)習(xí)過(guò)程更加生動(dòng)有趣，利于學(xué)生掌握外科手術(shù)的相關(guān)知識(shí)技能。傳統(tǒng)手術(shù)過(guò)程存風(fēng)險(xiǎn)比較高，病人也比較痛苦，還有著術(shù)后效果不佳等缺點(diǎn)，而手術(shù)的效果同醫(yī)生個(gè)人的技能水平有著很大的關(guān)系。近年來(lái)，虛擬手術(shù)系統(tǒng)成為了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，為臨床外科教學(xué)提供了一個(gè)虛擬化的3D環(huán)境，這個(gè)環(huán)境還具有交互性操作優(yōu)勢(shì)，能夠模擬臨床外科手術(shù)的整個(gè)過(guò)程。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，臨床外科教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可以在對(duì)病人實(shí)施真正復(fù)雜的手術(shù)之前，把由成像設(shè)備收集到的病人圖像和模型導(dǎo)入虛擬仿真系統(tǒng)當(dāng)中，就可以進(jìn)行接近于真實(shí)情境的外科手術(shù)練習(xí)，這種教學(xué)方法不但生動(dòng)形象，并且不用浪費(fèi)過(guò)多的醫(yī)療資源，是一種價(jià)值比較大的外科臨床教學(xué)手段。臨床外科手術(shù)有著比較大的復(fù)雜性，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用，能夠讓醫(yī)務(wù)工作者沉浸于模擬的手術(shù)場(chǎng)景內(nèi)，獲得聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)等全方位的感官體驗(yàn)，使學(xué)生仿佛置身于真的手術(shù)過(guò)程當(dāng)中。通過(guò)虛擬手術(shù)場(chǎng)景練習(xí)，學(xué)生能夠得到豐富的操作體驗(yàn)，更好的掌握外科臨床手術(shù)過(guò)程中的各種可能出現(xiàn)的突發(fā)情況的應(yīng)對(duì)措施，一來(lái)，大大節(jié)省了培訓(xùn)外科臨床醫(yī)務(wù)人員的成本與時(shí)間，使實(shí)習(xí)生進(jìn)行手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)性降低，另一方面又能夠極大的彌補(bǔ)傳統(tǒng)臨床外科教學(xué)模式的不足，大大提高醫(yī)學(xué)教育與訓(xùn)練的效率及質(zhì)量，推動(dòng)我國(guó)外科手術(shù)水平的進(jìn)步。

3臨床外科教學(xué)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要途徑——建立虛擬手術(shù)系統(tǒng)

3.1虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)介紹

虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)是一種把臨床醫(yī)學(xué)理論同計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，從而模擬出的具有沉浸式交互體驗(yàn)特點(diǎn)的虛擬環(huán)境。虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)主要包括硬件設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)以及軟件系統(tǒng)這三個(gè)部分，在虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)者能夠置身仿真環(huán)境中，通過(guò)自己的感官體驗(yàn)，真實(shí)地得到動(dòng)手做手術(shù)的體驗(yàn)，從而能夠積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提升操作水平。虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)把醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，以病人人體結(jié)構(gòu)為中心，構(gòu)建起的一種立體三維體系，能夠使學(xué)習(xí)者得到沉浸式的體驗(yàn)和實(shí)時(shí)性的反饋。在實(shí)施虛擬外科手術(shù)時(shí)，操作者在佩戴3D眼鏡之后，會(huì)立刻感到自己置身于模擬情境中，通過(guò)高度逼真的三維設(shè)備的引導(dǎo)，達(dá)到高度的人機(jī)交互。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，操作者能夠感受到自己戴上了手術(shù)專(zhuān)用手套，并且手持高度仿真的手術(shù)器械進(jìn)行手術(shù)操作，切割人體組織等動(dòng)作也會(huì)帶給操作者十分真實(shí)的感官反饋，操作者能夠一步一步的依照實(shí)際的手術(shù)操作步驟來(lái)完成手術(shù)過(guò)程。虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)能夠收集手術(shù)練習(xí)過(guò)程中的所有數(shù)據(jù)并給出全面科學(xué)的評(píng)價(jià)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)習(xí)生的整個(gè)操作過(guò)程。借助虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)，學(xué)生能夠進(jìn)行反復(fù)的模擬練習(xí)，進(jìn)而提升自己的實(shí)際操作技能。虛擬外科手術(shù)既省去了外科教學(xué)尋找合適實(shí)驗(yàn)對(duì)象的麻煩，同時(shí)又大大地提高了培訓(xùn)效率，是有效評(píng)價(jià)和培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生手術(shù)操作技能的有效手段。

3.2虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)在外科臨床教育中的應(yīng)用以及未來(lái)發(fā)展

在當(dāng)今社會(huì)，醫(yī)療水平不斷提高，臨床手術(shù)要求也逐步提高，對(duì)臨床醫(yī)生的手術(shù)操作水準(zhǔn)提出了更高的要求。虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)的建立，成為了培養(yǎng)醫(yī)療實(shí)踐技能豐富的優(yōu)秀外科醫(yī)生的一個(gè)非常重要的平臺(tái)。臨床外科的實(shí)習(xí)生們通過(guò)虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)打造的逼真情境，反復(fù)地進(jìn)行外科手術(shù)演練，進(jìn)而提升操作能力。由于國(guó)內(nèi)外醫(yī)療環(huán)境的差異，虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)在國(guó)外醫(yī)療領(lǐng)域已經(jīng)得到了十分廣泛的應(yīng)用，但是我國(guó)對(duì)其的應(yīng)用還處于起步階段，其應(yīng)用價(jià)值有待進(jìn)一步發(fā)掘。近些年來(lái)，伴隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展以及在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，它越來(lái)越得到醫(yī)務(wù)工作者們的高度重視，所以，臨床外科教學(xué)中虛擬手術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用水平也逐步提高。但是，我們?cè)诳吹教摂M外科手術(shù)系統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也應(yīng)該看到其在現(xiàn)階段應(yīng)用存在的不足，由于人體體質(zhì)具有多元化特點(diǎn)，所以虛擬現(xiàn)實(shí)手術(shù)系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計(jì)更多的可能性，只有這樣，才能更加具有實(shí)用價(jià)值，滿(mǎn)足不同手術(shù)情境的教學(xué)需求。在運(yùn)用虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)時(shí)，還需要不斷收集、分析反饋給計(jì)算機(jī)的大量的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，從而提升虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的全面性、科學(xué)性、真實(shí)性，提升臨床外科手術(shù)的教學(xué)質(zhì)量。由于虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)為學(xué)生們提供的是一個(gè)高度逼真、接近真實(shí)體驗(yàn)的手術(shù)操作氛圍，所以這種逼真化的實(shí)戰(zhàn)演練未來(lái)將會(huì)在外科醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮更廣泛的作用，推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)科技水平的持續(xù)進(jìn)步。未來(lái)，要使現(xiàn)代醫(yī)學(xué)科技、外科手術(shù)醫(yī)學(xué)理論更好的同虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，進(jìn)一步完善虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)，發(fā)揮出其應(yīng)用于臨床外科教學(xué)的科學(xué)先進(jìn)性以及啟發(fā)性等優(yōu)勢(shì)，使虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)越來(lái)越成為推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代化醫(yī)學(xué)科技領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展進(jìn)步的一個(gè)重要途徑。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在臨床外科教學(xué)中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，有利于活躍教學(xué)過(guò)程，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，對(duì)于醫(yī)學(xué)生的實(shí)踐操作技能培養(yǎng)來(lái)說(shuō)有著重大的意義，已經(jīng)成為了外科臨床手術(shù)教學(xué)中的一種重要教學(xué)模式?？茖W(xué)開(kāi)展外科臨床模擬課堂，有利于提升外科臨床手術(shù)教學(xué)質(zhì)量，為我國(guó)醫(yī)學(xué)事業(yè)發(fā)展培養(yǎng)更多優(yōu)秀的具有扎實(shí)理論知識(shí)與過(guò)硬技能水平的臨床外科醫(yī)生。當(dāng)前，建立虛擬外科手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)成為了主流趨勢(shì)，但是在我國(guó)還處于初步探索階段，需要眾多醫(yī)學(xué)界人士的共同努力。

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