基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的臨床實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建策略探討〔1〕

王靜，查靜茹，汪卓赟

(安徽醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院，安徽 合肥 230601)

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的深入發(fā)展，信息化技術(shù)的不斷推進(jìn)，虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)已進(jìn)入大眾視野。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)的各種運(yùn)算程序，創(chuàng)造出一個(gè)虛擬的環(huán)境，體驗(yàn)者借助頭戴設(shè)備等方式，通過自己的感覺器官在這個(gè)虛擬環(huán)境中進(jìn)行互動(dòng)和交流，是一種體驗(yàn)感極強(qiáng)的高新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)融合圖像處理、語音識(shí)別、紅外遙感等各種高尖技術(shù)于一體，目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域，在現(xiàn)代科技史上具有里程碑的意義。臨床醫(yī)學(xué)是一門對實(shí)踐操作技能要求較高的學(xué)科，但是隨著我國醫(yī)藥衛(wèi)生體制的不斷改革、醫(yī)學(xué)模式的不斷演變，臨床醫(yī)學(xué)實(shí)踐技能教育的形勢越來越嚴(yán)峻。近年來，隨著國家法律制度不斷完善，患者的維權(quán)意識(shí)逐漸提升，越來越多的患者不愿意為臨床教學(xué)提供支持服務(wù)[1]。并且醫(yī)學(xué)高等院校的招生人數(shù)逐年攀升，臨床教學(xué)資源已經(jīng)無法趕上招生的增速，導(dǎo)致教學(xué)資源緊張，能夠給予學(xué)生的實(shí)踐操作機(jī)會(huì)越來越少。醫(yī)學(xué)教育環(huán)境的窘迫嚴(yán)重影響學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量，也影響學(xué)生臨床實(shí)踐技能的提升，導(dǎo)致學(xué)生難以做到知行合一、將理論融于實(shí)際，難以形成完整的臨床思辨能力。因此，如何提升臨床教學(xué)資源的利用效率，增加臨床醫(yī)學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會(huì)是當(dāng)前醫(yī)學(xué)院校需要考慮的重大問題。本文考慮將VR技術(shù)引入醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域，構(gòu)建以VR技術(shù)為基礎(chǔ)的臨床實(shí)踐教學(xué)體系，提高教學(xué)的真實(shí)性、經(jīng)濟(jì)性、高效性，探索一個(gè)更為科學(xué)、合理的臨床實(shí)踐教學(xué)模式[2]，以期應(yīng)對現(xiàn)實(shí)面臨的臨床教學(xué)困境。

1 臨床實(shí)踐教學(xué)體系發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國很多高等醫(yī)學(xué)院校都通過建立臨床實(shí)踐技能培訓(xùn)中心，借助臨床教學(xué)模型、計(jì)算機(jī)教學(xué)軟件等儀器設(shè)備來鍛煉醫(yī)學(xué)生的實(shí)際操作能力，提高臨床教學(xué)質(zhì)量。部分高校還借助模擬教學(xué)設(shè)備、遠(yuǎn)程教學(xué)平臺(tái)來對醫(yī)學(xué)生進(jìn)行臨床技能和理論知識(shí)的培訓(xùn)，通過設(shè)置臨床理論和實(shí)踐操作的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)課程，醫(yī)學(xué)生可以通過回看的形式反復(fù)學(xué)習(xí)和鍛煉臨床知識(shí)和實(shí)踐技能。雖然，當(dāng)前的臨床教學(xué)體系已經(jīng)盡可能地利用現(xiàn)有的教學(xué)資源來達(dá)到培訓(xùn)學(xué)生的目的，一定程度緩解了教學(xué)資源的緊張，但模型和網(wǎng)上教學(xué)終歸缺少真實(shí)體驗(yàn)，難以激起學(xué)生的興趣。并且由于模型和網(wǎng)上教學(xué)沒有與真實(shí)的臨床診療情境相結(jié)合，會(huì)使學(xué)生忽略一些臨床實(shí)際操作過程中的細(xì)節(jié)，難以鍛煉學(xué)生的觀察力和細(xì)心程度。同時(shí)，由于無法與患者進(jìn)行溝通，也不利于醫(yī)學(xué)生醫(yī)學(xué)人文素養(yǎng)和批判思維的養(yǎng)成[3]。因此，針對當(dāng)前臨床教學(xué)體系不完善的部分，應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)有的信息技術(shù)加以改進(jìn)，基于已有的信息技術(shù)平臺(tái)創(chuàng)新完善臨床教學(xué)體系，努力擺脫當(dāng)前臨床教學(xué)困境。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域

20世紀(jì)80年代初，美國的Jaron Lanier提出了虛擬現(xiàn)實(shí)這個(gè)概念，它是一門融合了人機(jī)交互技術(shù)、計(jì)算機(jī)成像技術(shù)、信息數(shù)據(jù)互傳技術(shù)等多門信息技術(shù)的嶄新的綜合性信息技術(shù)[4]。在20世紀(jì)末，由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有交互性、真實(shí)性、安全性等特點(diǎn)，在醫(yī)學(xué)院校中也逐步將其應(yīng)用到教學(xué)領(lǐng)域，為醫(yī)學(xué)人才的培養(yǎng)模式開辟了新思路。隨著國家虛擬仿真基地和實(shí)踐教學(xué)中心的建立，對于各高校虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)的建立也起到了一個(gè)示范和引領(lǐng)的作用[5]。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)在我國醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面。第一，虛擬解剖教學(xué)：主要是通過計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)構(gòu)建虛擬的人體結(jié)構(gòu)，醫(yī)學(xué)生可以選擇任意器官、任意位置進(jìn)行解剖，并且可以借助計(jì)算機(jī)的動(dòng)畫技術(shù)觀察人體內(nèi)部的神經(jīng)和血管等各個(gè)部位，可以使醫(yī)學(xué)生能夠充分了解復(fù)雜的人體結(jié)構(gòu)。第二，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)：通過構(gòu)建虛擬的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，了解實(shí)驗(yàn)的基本原理和操作步驟，了解藥物試劑、分子質(zhì)子等結(jié)構(gòu)，徹底打破了時(shí)空的局限，提高了學(xué)習(xí)的便捷性。第三，虛擬手術(shù)云觀摩：通過戴上VR的現(xiàn)實(shí)設(shè)備，直觀地感受手術(shù)的完整流程，可以從各個(gè)角度觀看手術(shù)，能夠在主刀醫(yī)生、患者和助手這三種視角之間靈活切換，提供逼真的觀摩學(xué)習(xí)環(huán)境，具有重大的醫(yī)學(xué)教育意義。第四，VR醫(yī)院：未來可以考慮利用VR技術(shù)建立虛擬醫(yī)院，建立一套虛擬的醫(yī)療機(jī)構(gòu)服務(wù)流程，醫(yī)學(xué)生通過對虛擬患者進(jìn)行病例分析和診斷，與虛擬患者進(jìn)行溝通交流，達(dá)到鍛煉提升自己實(shí)踐技能的目的。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)臨床實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建策略

3.1 建立知行合一的虛擬現(xiàn)實(shí)技能訓(xùn)練系統(tǒng)

知行合一的虛擬現(xiàn)實(shí)臨床技能訓(xùn)練系統(tǒng)指的是一套理論與實(shí)踐相結(jié)合的虛擬現(xiàn)實(shí)臨床技能訓(xùn)練體系，包括虛擬網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練平臺(tái)和虛擬實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練平臺(tái)兩個(gè)部分。本文建議利用計(jì)算機(jī)技術(shù)搭建虛擬網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練平臺(tái)，包括理論授課和臨床實(shí)踐兩項(xiàng)內(nèi)容，多途徑、多形式、全方位地拓展醫(yī)學(xué)生的臨床思維能力，使醫(yī)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)、思考、驗(yàn)證和解決問題。通過構(gòu)建一套臨床診療能力評估體系，給不同學(xué)員進(jìn)行綜合評分，因材施教，制訂個(gè)性化的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)計(jì)劃[6]。醫(yī)學(xué)生可以通過和虛擬患者交流，對虛擬患者進(jìn)行診斷和治療，根據(jù)體檢報(bào)告來制訂下一步的診療計(jì)劃。通過虛擬實(shí)踐可以鍛煉醫(yī)學(xué)生的自主性和能動(dòng)性，同時(shí)也豐富了教學(xué)形式。虛擬網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)能夠有效節(jié)約臨床資源，實(shí)現(xiàn)資源信息共享，提高了教學(xué)質(zhì)量和效率。醫(yī)學(xué)生的培養(yǎng)離不開實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，具有扎實(shí)的臨床診斷功底是以后步入臨床、更好地為患者服務(wù)的基礎(chǔ)?！秷?zhí)業(yè)醫(yī)師法》規(guī)定無執(zhí)照的醫(yī)學(xué)生不可單獨(dú)進(jìn)行診斷操作，導(dǎo)致醫(yī)學(xué)生在實(shí)習(xí)的時(shí)候能夠?qū)嶋H操作的機(jī)會(huì)很少，學(xué)生難以通過書本知識(shí)全面理解掌握相關(guān)診斷操作[7]。本研究建議利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練平臺(tái)，通過VR技術(shù)將患者的像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為全息化的人體三維解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，并且映射在虛擬空間里，醫(yī)學(xué)生可以利用此平臺(tái)完成虛擬解剖學(xué)訓(xùn)練，進(jìn)行各種手術(shù)模擬?；赩R技術(shù)構(gòu)建的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練平臺(tái)可以增加醫(yī)學(xué)生的感官真實(shí)性，在虛擬實(shí)踐時(shí)可以嘗試不同的診斷方案和手術(shù)方式。虛擬實(shí)踐的最大優(yōu)勢即允許試錯(cuò)，醫(yī)學(xué)生可以通過虛擬實(shí)踐中錯(cuò)誤的不斷積累，減少未來臨床工作中犯錯(cuò)的概率，提高自己的臨床技能水平。

3.2 開發(fā)真實(shí)還原的虛擬現(xiàn)實(shí)臨床診療情境

臨床診療情境是指醫(yī)院內(nèi)部各區(qū)域、科室的診療環(huán)境，如門診、病房、急救及手術(shù)環(huán)境等。本研究建議開發(fā)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的臨床診療情境，簡言之就是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)虛擬醫(yī)院，按照國際化一流醫(yī)院建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)搭建虛擬診療平臺(tái)。嚴(yán)格劃分各功能區(qū)域，規(guī)范使用及管理醫(yī)療器械。在情境設(shè)計(jì)中避免虛擬醫(yī)療場景內(nèi)醫(yī)療陳設(shè)及物品擺放、使用、管理不符合臨床實(shí)際規(guī)范的現(xiàn)象，協(xié)助醫(yī)學(xué)生進(jìn)入真實(shí)規(guī)范的醫(yī)療環(huán)境，建立真實(shí)合理的臨床路徑。編排有效時(shí)間軸、空間軸，將傳統(tǒng)臨床學(xué)習(xí)內(nèi)容按照實(shí)際臨床工作時(shí)間軸、空間軸進(jìn)行設(shè)計(jì)[8]。創(chuàng)建從模擬訓(xùn)練→虛擬訓(xùn)練→臨床實(shí)訓(xùn)3個(gè)階段循環(huán)，其中融入人文精神和職業(yè)素養(yǎng)的訓(xùn)練，全方位鍛煉醫(yī)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和實(shí)踐技能，符合臨床實(shí)際工作需求。避免刻板、教條學(xué)習(xí)，導(dǎo)致進(jìn)入臨床后無法應(yīng)用所學(xué)內(nèi)容開展臨床實(shí)踐工作。

3.3 構(gòu)建基于崗位勝任力的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)評價(jià)體系

崗位勝任力是指在某一工作中，區(qū)分卓越者與普通者的深層次特征。判定一個(gè)教學(xué)培訓(xùn)的適用效果，需要借助客觀的指標(biāo)對其使用對象進(jìn)行全面、綜合的評價(jià)。本文建議構(gòu)建基于崗位勝任力的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)評價(jià)體系，從領(lǐng)導(dǎo)能力、管理能力和溝通能力三個(gè)維度來評價(jià)使用虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)生[9]，從而判定虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)的教學(xué)效果。通過分階段的測評，按照學(xué)生的綜合評分情況，改進(jìn)教學(xué)培訓(xùn)計(jì)劃，通過每個(gè)階段的調(diào)整，逐漸找到適應(yīng)學(xué)生行為特征的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)培訓(xùn)計(jì)劃，提高學(xué)習(xí)效率，使培訓(xùn)達(dá)到最佳效果。同時(shí)，學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)中的表現(xiàn)情況也會(huì)對其以后臨床科室的選擇甚至職業(yè)發(fā)展規(guī)劃起到指引作用。虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)中的表現(xiàn)能一定程度反映一個(gè)學(xué)生的臨床技能操作水平，建議完善我國的臨床實(shí)踐技能考評體系，將學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)技能培訓(xùn)中的表現(xiàn)情況也納入考評范圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，增加學(xué)生對虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)的重視程度。

3.4 搭建產(chǎn)學(xué)研融合的虛擬現(xiàn)實(shí)技能聯(lián)合培養(yǎng)基地

產(chǎn)學(xué)研融合是重要的知識(shí)創(chuàng)新平臺(tái)，也是國家創(chuàng)新系統(tǒng)能夠有效運(yùn)作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[10]。集中各個(gè)主體的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)勢互補(bǔ)，產(chǎn)生最大的規(guī)模效應(yīng)。企業(yè)通過產(chǎn)學(xué)研融合可以及時(shí)獲取最新的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，不斷提升自己的市場競爭力和影響力。高?？梢酝ㄟ^產(chǎn)學(xué)研融合過程中的科技成果，加速科技成果轉(zhuǎn)化，增加科技的市場價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。產(chǎn)學(xué)研融合對于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要意義，是我國在虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)這一領(lǐng)域形成重大創(chuàng)新突破的重要環(huán)節(jié)。本研究建議搭建產(chǎn)學(xué)研融合的虛擬現(xiàn)實(shí)技能聯(lián)合培養(yǎng)基地，通過校企合作的形式，由企業(yè)為虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)提供相應(yīng)的儀器和設(shè)備平臺(tái)，創(chuàng)建實(shí)踐基地，學(xué)校負(fù)責(zé)提供專業(yè)技術(shù)和科研團(tuán)隊(duì)支持，同時(shí)定期選送老師和學(xué)生去實(shí)踐基地培訓(xùn)。在合作的過程中進(jìn)行深入研究，從市場需求角度、臨床需求角度共同探討如何完善更新虛擬現(xiàn)實(shí)的培訓(xùn)平臺(tái)，努力形成一套完整的、與時(shí)俱進(jìn)的、滿足實(shí)際臨床需求的虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)平臺(tái)。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)臨床實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建難點(diǎn)

4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備系統(tǒng)訓(xùn)練成本較高

虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練中所需的虛擬人體、虛擬場景等設(shè)備造價(jià)昂貴，很難在臨床上大規(guī)模使用。并且虛擬現(xiàn)實(shí)的相關(guān)課件制作需要耗費(fèi)大量的人力、物力，目前多數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)的課件都是針對比較普及的學(xué)科和疾病，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，小眾的學(xué)科和疾病可能不適合虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)要求帶教老師有良好的計(jì)算機(jī)操作技能，而目前對授課老師該方面的培養(yǎng)會(huì)稍顯不足。

4.2 虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備系統(tǒng)技術(shù)不夠成熟

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國處于初期發(fā)展階段，目前一些技術(shù)要素如力反饋、力檢測、傳感器檢測等技術(shù)尚不成熟，真實(shí)感有待進(jìn)一步提高。如何避免使用者由于長時(shí)間佩戴虛擬現(xiàn)實(shí)裝置而產(chǎn)生暈眩感，并且在使用虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)時(shí)由于帶寬不夠，圖像的清晰度和實(shí)時(shí)性等一系列技術(shù)問題都有待逐步改進(jìn)。

4.3 虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備系統(tǒng)不利于培養(yǎng)協(xié)作精神

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最大的優(yōu)勢是讓使用者有沉浸式的體驗(yàn)感，但虛擬現(xiàn)實(shí)里的實(shí)驗(yàn)操作僅需學(xué)生一人獨(dú)自在虛擬空間內(nèi)完成，缺少與老師和同學(xué)的互動(dòng)，無法鍛煉學(xué)生的溝通技能和協(xié)作能力，在培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神這一方面會(huì)有所欠缺。

5 小 結(jié)

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，醫(yī)學(xué)院校應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開發(fā)力度，形成一套科學(xué)、全面、高效的虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)體系，打造良好的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)環(huán)境，提高教學(xué)質(zhì)量和水平。然而，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)只是傳統(tǒng)臨床教學(xué)的有益補(bǔ)充，不能本末倒置，完全替代臨床教學(xué)。因此，醫(yī)學(xué)院校應(yīng)當(dāng)加大臨床教學(xué)資源投入力度，使學(xué)生能夠獲得更多的臨床實(shí)踐機(jī)會(huì)。雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域已有所應(yīng)用，但仍存在很多不足，如長時(shí)間佩戴虛擬現(xiàn)實(shí)裝置會(huì)讓使用者視覺疲勞，虛擬現(xiàn)實(shí)裝置造價(jià)昂貴，使用成本較高等，還有待我們在未來的研究中不斷深入探討。