虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)技能操作教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀*

任麗楠 李怡然

(遼寧何氏醫(yī)學(xué)院 臨床學(xué)院 遼寧沈陽(yáng) 110163)

自2016年開(kāi)始，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)便在教育、醫(yī)學(xué)及軍事等領(lǐng)域里展現(xiàn)出非凡的應(yīng)用和發(fā)展前景[1]。由于醫(yī)學(xué)生技能培訓(xùn)不僅需要病理狀態(tài)的培訓(xùn)系統(tǒng)，又要在醫(yī)學(xué)倫理學(xué)和法律法規(guī)的限制下完成，所以醫(yī)學(xué)生有創(chuàng)操作和相關(guān)臨床技能培訓(xùn)一直是醫(yī)學(xué)教育工作者面臨的難題。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的跨學(xué)科應(yīng)用，為醫(yī)學(xué)教育提供了解決該問(wèn)題新的途徑和有效的方法。廣大學(xué)者們開(kāi)發(fā)出來(lái)的虛擬課堂和虛擬教具不僅對(duì)老醫(yī)師的臨床技能培訓(xùn)有輔助提升的作用，受益于廣大病患，對(duì)年輕醫(yī)師和在校醫(yī)學(xué)生的技能培訓(xùn)更有促進(jìn)作用，而且還活躍了課堂，開(kāi)闊了視野，增加了學(xué)習(xí)的興趣，學(xué)習(xí)效率更高。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，VR）是近年來(lái)得到迅速發(fā)展的多學(xué)科交叉技術(shù)，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)的虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真模擬系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種由多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真。由于它高度模擬了真實(shí)世界或想象世界中的情景，可以讓操作者在這個(gè)虛擬的情景中與周?chē)挛镞M(jìn)行交流互動(dòng)，沉浸式的體驗(yàn)虛擬情景中事物的變化，與虛擬環(huán)境中的人和物進(jìn)行動(dòng)作和語(yǔ)言的交流等[2]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，是一個(gè)交叉技術(shù)前沿學(xué)科，更是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域[3]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事科學(xué)、教育和醫(yī)學(xué)等方面都有廣泛而深入的應(yīng)用于融合。

二、傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)技能培訓(xùn)現(xiàn)狀

1.模擬教學(xué)模式單一

目前的醫(yī)學(xué)院校臨床醫(yī)學(xué)技能培訓(xùn)絕大多數(shù)還是遵循傳統(tǒng)的方式，尤其是有創(chuàng)的技能操作培訓(xùn)，大多數(shù)是結(jié)合視頻、動(dòng)畫(huà)、聲音、圖片和文字進(jìn)行教學(xué)。教師要么憑借想象教學(xué)，要么在橡膠教具上進(jìn)行操作，缺乏操作的真實(shí)體驗(yàn)感，同時(shí)也無(wú)法反復(fù)操作，且教具昂貴，操作起來(lái)無(wú)法得心應(yīng)手。傳統(tǒng)的授課方式由于缺乏體驗(yàn)感和參與度，同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)習(xí)效果也不明顯，這樣的教學(xué)方式勢(shì)必影響醫(yī)學(xué)生們未來(lái)的執(zhí)業(yè)技能，所以傳統(tǒng)的教學(xué)方式亟須更有活力和可操作性的教學(xué)改革。

2.實(shí)踐教學(xué)困難重重

我國(guó)的執(zhí)業(yè)醫(yī)師法規(guī)對(duì)從事臨床診療活動(dòng)者的資格進(jìn)行了明確規(guī)定和限制，隨著人們對(duì)醫(yī)學(xué)行業(yè)的需求不斷增高，以及醫(yī)學(xué)倫理學(xué)的要求和規(guī)定，病人為主要學(xué)習(xí)對(duì)象的傳統(tǒng)的臨床技能尤其是有創(chuàng)操作技能的教學(xué)面臨著極大的挑戰(zhàn)。隨著《醫(yī)療事故處理?xiàng)l例》等法規(guī)的頒布，醫(yī)學(xué)生直接對(duì)病人的診療操作，尤其是有創(chuàng)操作機(jī)會(huì)慢慢在減少。從目前我國(guó)執(zhí)業(yè)醫(yī)師資格考試的數(shù)據(jù)分析不難看出，實(shí)踐技能的教學(xué)是需要提高和進(jìn)一步加強(qiáng)的，這些實(shí)際情況提示醫(yī)學(xué)教育尤其是實(shí)踐技能操作項(xiàng)目，應(yīng)加強(qiáng)培訓(xùn)[4]。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在臨床技能教學(xué)中應(yīng)用的現(xiàn)狀

1.VR技術(shù)在泌尿外科臨床實(shí)踐和教學(xué)中的應(yīng)用

泌尿外科的臨床實(shí)踐包括內(nèi)鏡下的檢查和治療技術(shù)。如果醫(yī)生操作前沒(méi)有經(jīng)過(guò)多次演練和培訓(xùn)，在實(shí)際操作中容易出現(xiàn)各種問(wèn)題，甚至給患者帶來(lái)無(wú)法彌補(bǔ)的醫(yī)源性傷害，這就需要操作者們?cè)跒榛颊咴\療之前就完成充分的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)[5]。VR技術(shù)所構(gòu)建的虛擬模型，學(xué)員們不需要以患者的不適為代價(jià)換取高質(zhì)量的診療技術(shù)，就可以為患者提供高水平的醫(yī)療服務(wù)[6]。

2.VR技術(shù)在肝膽外科教學(xué)中的應(yīng)用

肝臟切除手術(shù)是肝臟外科很重要的治療方式之一，過(guò)去醫(yī)院對(duì)年輕肝膽外科醫(yī)生的培訓(xùn)主要通過(guò)手術(shù)操作盒，結(jié)合解剖學(xué)進(jìn)行肝臟手術(shù)培訓(xùn)，這樣傳統(tǒng)的培訓(xùn)限制了培訓(xùn)效果。VR 技術(shù)可以為學(xué)生提供虛擬而逼真的手術(shù)場(chǎng)景，既能展示出患者的疾病模型，還能對(duì)多種病變進(jìn)行模擬[7]。在VR系統(tǒng)訓(xùn)練中，學(xué)生可以沉浸于虛擬的環(huán)境，反復(fù)多次練習(xí)，根據(jù)個(gè)性化的肝臟病變尋求最佳的手術(shù)方式。通過(guò)VR系統(tǒng)，學(xué)生通過(guò)自己構(gòu)建的個(gè)性化的肝臟及其周?chē)M織的形成三維結(jié)構(gòu)，在術(shù)前就可以反復(fù)練習(xí)操作過(guò)程，大大提高了手術(shù)技能[8]。因此，VR技術(shù)對(duì)肝臟外科臨床教學(xué)是一種新穎的、可操作的教學(xué)方式。

3.VR技術(shù)在急診醫(yī)學(xué)技能培訓(xùn)與應(yīng)用

穩(wěn)定而迅速是急診室工作的基礎(chǔ)，心肺復(fù)蘇術(shù)、氣管插管術(shù)以及深靜脈穿刺技術(shù)等操作是保障急診工作順利進(jìn)行的基礎(chǔ)操作，圍繞這些單項(xiàng)急救技能培訓(xùn)至關(guān)重要的。年輕的急診科醫(yī)生的臨床實(shí)踐教學(xué)資源不足，單純的技能操作模型缺乏實(shí)戰(zhàn)感受，仿真性有待提高，缺乏重復(fù)性，體驗(yàn)度差，因此培訓(xùn)效果一直不夠滿意。應(yīng)用VR技術(shù)可以模擬出逼真的急診室的工作環(huán)境，甚至是仿真的病人，這些技術(shù)是教學(xué)資源的有益補(bǔ)充，這些單項(xiàng)操作的熟練度提升，為有效及時(shí)地救治患者提供技術(shù)支持。在急救醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)過(guò)程中，敏銳的臨床觀察力，臨床思維能力、情景判斷意識(shí)和領(lǐng)導(dǎo)能力等非臨床技能的培訓(xùn)非常重要，而團(tuán)隊(duì)向心凝聚力等非技術(shù)技能是救治成功的強(qiáng)有力保證[9]。VR技術(shù)的加持下，計(jì)算機(jī)可以呈現(xiàn)出各種急診急救場(chǎng)景，學(xué)生們可隨著救治環(huán)境的變化進(jìn)行恰當(dāng)有效的臨床操作，這些急診非技術(shù)的技能培訓(xùn)，可為學(xué)生提供沉浸式的體驗(yàn)與感覺(jué)，培養(yǎng)了學(xué)生們的情景意識(shí)、互動(dòng)合作、任務(wù)管理、判斷分析和決策能力等非技術(shù)技能[10]。

4.VR技術(shù)在消化內(nèi)鏡教學(xué)中的應(yīng)用

在消化系統(tǒng)疾病的救治技術(shù)中，內(nèi)窺鏡技術(shù)是非常重要的組成部分。內(nèi)鏡檢查往往會(huì)給患者帶來(lái)巨大的心理壓力，很多病人正是由于害怕檢查帶來(lái)的不適感而拒絕檢查，最后延誤了疾病的診治。有些可以通過(guò)內(nèi)鏡技術(shù)就可以早期診斷和微創(chuàng)治療的疾病，由于害怕內(nèi)鏡檢查，而沒(méi)有得到正確及時(shí)的醫(yī)治。臨床工作中，醫(yī)生的檢查水平確實(shí)會(huì)影響患者的診治感受，新手操作可能導(dǎo)致插管失敗，并發(fā)癥多，誤診和漏診的情況，威脅醫(yī)療安全。為了解決這一實(shí)際問(wèn)題，提高年輕醫(yī)師的操作技能，將VR技術(shù)培訓(xùn)引入臨床技能培訓(xùn)，研究表面，經(jīng)歷VR技術(shù)培訓(xùn)的內(nèi)鏡醫(yī)師的操作精準(zhǔn)度更高，患者體驗(yàn)感更舒適，同時(shí)出錯(cuò)率更低[11]。VR技術(shù)在內(nèi)鏡診治領(lǐng)域中將會(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景。

5.VR技術(shù)在骨科教學(xué)中的應(yīng)用

第二軍醫(yī)大學(xué)長(zhǎng)征醫(yī)院通過(guò)VR 技術(shù)制作了 4 例經(jīng)典的骨科手術(shù)演示模型，將學(xué)生隨機(jī)分組，結(jié)果顯示，VR組的學(xué)生成績(jī)高于對(duì)照組，且兩組之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[12]。Blumstein等進(jìn)行的一項(xiàng)小腿髓內(nèi)釘手術(shù)培訓(xùn)的隨機(jī)對(duì)照研究，結(jié)果顯示 VR 培訓(xùn)組學(xué)生的考核成績(jī)更佳，訓(xùn)練效果更好[13]。這些研究說(shuō)明VR技術(shù)在骨科臨床教學(xué)有著可靠的應(yīng)用前景。

6.在神經(jīng)外科教學(xué)中的應(yīng)用

臨床醫(yī)師采用虛擬的器械進(jìn)行訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，可以提高手術(shù)操作的技能和水平[14]。VR技術(shù)逼真地模擬了神經(jīng)外科手術(shù)實(shí)際操作的定位過(guò)程，通過(guò)VR模擬系統(tǒng)的訓(xùn)練，不但節(jié)約教學(xué)時(shí)間，也促進(jìn)青年教師的成長(zhǎng)[15]。

7.在中醫(yī)的臨床實(shí)踐和教學(xué)中的應(yīng)用

中醫(yī)教學(xué)長(zhǎng)期以來(lái)都是口頭講授的教學(xué)模式。由于抽象繁雜的中醫(yī)學(xué)內(nèi)容和單一的授課方式，很多學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力不足，中醫(yī)教育的發(fā)展受到了一定的限制[16]。腧穴、經(jīng)絡(luò)定位以及相應(yīng)的主治作用的教學(xué)過(guò)程，通過(guò)VR系統(tǒng)的模擬教學(xué)，學(xué)生們可在模擬的 3D 人體解剖圖像上進(jìn)行精確定位，并可以通過(guò)三維空間跟蹤定位器進(jìn)行點(diǎn)穴操作，這些模擬操作為后期的刺法灸法學(xué)的學(xué)習(xí)以及針灸治療學(xué)的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。姜俊教授帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出的虛擬針刺力反饋系統(tǒng)人機(jī)互動(dòng)操作平臺(tái)，解決了學(xué)生們學(xué)習(xí)針灸過(guò)程中的困惑，教學(xué)成果顯著[17]。VR技術(shù)在中醫(yī)四診技能、中醫(yī)正骨手法技術(shù)的培訓(xùn)也收到良好的教學(xué)效果[18-19]。

總之，虛實(shí)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)的教學(xué)中的作用得到了肯定和重視，可以為學(xué)生開(kāi)辟一個(gè)真實(shí)的情境，同學(xué)們沉浸于期中。虛擬手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)為醫(yī)務(wù)工作者提供一個(gè)沉浸式的虛擬的環(huán)境，還原效果逼真，提高手術(shù)訓(xùn)練的真實(shí)感。相信隨著科技的發(fā)展，在5G的加持下，VR技術(shù)在醫(yī)學(xué)臨床技能教學(xué)的應(yīng)用前景會(huì)越來(lái)越深遠(yuǎn)，必將成為醫(yī)學(xué)教學(xué)的有益補(bǔ)充。