虛擬仿真在醫(yī)學(xué)教育應(yīng)用中的文獻(xiàn)回顧分析

唐月陽(yáng)，黃美暢，湯亞玲 (四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院病理科， 成都 610041； 通訊作者)

虛擬仿真(virtual reality)教學(xué)是一種探索與發(fā)現(xiàn)的模式，借助多媒體信息化輔助教學(xué),為學(xué)生提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，使學(xué)生如同身臨其境般對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通并學(xué)以致用,以提升學(xué)習(xí)興趣從而提高教學(xué)質(zhì)量[1]。同時(shí)醫(yī)療環(huán)境的緊張及各種資源極度緊缺，供學(xué)生共同參與治療的機(jī)會(huì)越來(lái)越少，不能真正掌握實(shí)踐技術(shù)，不利于醫(yī)生后期的成長(zhǎng)，積極探索和應(yīng)用虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)已成為未來(lái)醫(yī)學(xué)教育的發(fā)展趨勢(shì)。本文以回顧文獻(xiàn)的方式將虛擬仿真的研究現(xiàn)狀作一個(gè)報(bào)告，并對(duì)未來(lái)更好開(kāi)展病理教學(xué)提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

文章采用回顧性研究方法并以中國(guó)知網(wǎng)學(xué)術(shù)期刊數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)源，“虛擬仿真”“醫(yī)學(xué)”為關(guān)鍵詞檢索2011-2020年期間公開(kāi)發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)，共310篇為樣本進(jìn)行分析；運(yùn)用2019 Excel軟件從不同年份文獻(xiàn)數(shù)量變化、主要研究方向、應(yīng)用方向等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)歸納，最后制作圖表。

2 相關(guān)文獻(xiàn)檢索結(jié)果

2.1 文獻(xiàn)數(shù)量變化

我們通過(guò)檢索文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，文獻(xiàn)數(shù)量隨著年份變化呈現(xiàn)逐步增長(zhǎng)的趨勢(shì)，其中以2015-2016年(47篇)和2017-2019年(154篇)增長(zhǎng)最為明顯(圖1)。

圖1 相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量逐年分布圖

2.2 虛擬仿真在醫(yī)學(xué)教育中的研究?jī)?nèi)容統(tǒng)計(jì)

虛擬仿真在醫(yī)學(xué)教育中的文獻(xiàn)內(nèi)容總體上分為主要研究方向(237篇)和應(yīng)用方向(73篇)兩大部分。主要研究方向包括理論介紹(129篇)、教學(xué)模式(52篇)、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)(42篇)、現(xiàn)狀分析(10篇)、工具介紹(4篇)等(圖2)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，理論介紹的文獻(xiàn)占比最高。應(yīng)用主要包括提升理論教學(xué)水平(48篇)、提升臨床技能實(shí)踐操作水平(25篇)等。

圖2 研究?jī)?nèi)容分布圖

2.3 虛擬仿真在醫(yī)學(xué)各學(xué)科中的研究統(tǒng)計(jì)

我們通過(guò)對(duì)檢索出的文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)虛擬仿真主要對(duì)臨床醫(yī)學(xué)(49篇)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)(96篇)、醫(yī)學(xué)影像(20篇)、醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)(16篇)、口腔醫(yī)學(xué)(11篇)以及中醫(yī)學(xué)(3篇)這幾個(gè)方面進(jìn)行研究。其中以基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所占文獻(xiàn)比例最高，其次是臨床醫(yī)學(xué)(圖3)。

圖3 各醫(yī)學(xué)學(xué)科研究分布圖

2.4 虛擬仿真在醫(yī)學(xué)各學(xué)科的具體實(shí)踐應(yīng)用統(tǒng)計(jì)

我們?cè)跈z索出的文獻(xiàn)中進(jìn)行篩查，虛擬仿真相關(guān)的具體實(shí)踐應(yīng)用文獻(xiàn)共計(jì)22篇。國(guó)內(nèi)相關(guān)的研究主要集中于湖北(22.7%)、黑龍江(18%)、湖南(9%)、山東(9%)等地。研究主要集中在不同的學(xué)科中將虛擬仿真教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)從教學(xué)效果上進(jìn)行對(duì)比以及提出虛擬仿真教學(xué)所具備的一些缺點(diǎn)及改進(jìn)措施(表1)。

表1 虛擬仿真在醫(yī)學(xué)各學(xué)科的具體實(shí)踐應(yīng)用

3 虛擬仿真在醫(yī)學(xué)教學(xué)的重要性

3.1 引入虛擬仿真教學(xué)

新形勢(shì)下的醫(yī)療背景直接考驗(yàn)我國(guó)的醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)和醫(yī)療教育體系，對(duì)醫(yī)學(xué)人才提出了新的要求，需要更加重視醫(yī)學(xué)教育[24]。醫(yī)學(xué)是一個(gè)非常強(qiáng)調(diào)實(shí)踐的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)操作及臨床實(shí)習(xí)是醫(yī)學(xué)教育的重要組成部分，學(xué)習(xí)成果直接關(guān)系著醫(yī)學(xué)生未來(lái)成為臨床醫(yī)生后的診療技術(shù)水平。由于受制于教學(xué)醫(yī)療資源的缺少，學(xué)生全面參與的機(jī)會(huì)難得，不利于激發(fā)學(xué)生的積極性與主動(dòng)性，難以培養(yǎng)出色的醫(yī)學(xué)人才。而虛擬仿真教學(xué)卻可以解決資源稀缺、降低教學(xué)成本、還原真實(shí)場(chǎng)景等問(wèn)題。因此，在當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，虛擬仿真教學(xué)已成為高等醫(yī)學(xué)院校教育改革的重點(diǎn)研究方向[25]。

2014年8月，教育部辦公廳印發(fā)了《關(guān)于開(kāi)展2014年國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》(教高司函〔2014〕30號(hào))，明確指出國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是高等教育信息化的重要組成部分，也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)工作的重要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用科技信息技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)教育變革和創(chuàng)新[26]。本研究通過(guò)檢索文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)自2010年起關(guān)于虛擬仿真在醫(yī)學(xué)教育中的文獻(xiàn)逐年增多，以2015-2016年和2017-2019年增長(zhǎng)最為明顯。這種快速的發(fā)展主要源于教育部門的大力支持和學(xué)者的重視。

3.2 虛擬仿真在臨床實(shí)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用

在現(xiàn)實(shí)外科手術(shù)操作中，虛擬和現(xiàn)實(shí)的交互模擬可以幫助醫(yī)療專業(yè)人員更好地理解手術(shù)過(guò)程，并且虛擬模擬器作為一種工具，可以在虛擬環(huán)境中練習(xí)，并熟悉使用的不同工具，以此提升醫(yī)療人員的專業(yè)操作能力[27]。對(duì)于即將面對(duì)病人、進(jìn)入臨床實(shí)踐的醫(yī)學(xué)生而言，可以利用虛擬仿真模擬醫(yī)院內(nèi)的各種真實(shí)場(chǎng)景，如門診、病房、藥房、創(chuàng)傷急救等，通過(guò)佩戴特殊儀器可以進(jìn)入逼真的醫(yī)療環(huán)境中，猶如身臨其境，置身于不同的場(chǎng)景中進(jìn)行訓(xùn)練，可以提高臨床診斷能力、心理承受能力、應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況能力及如何與患者進(jìn)行良好的溝通等[28]。從病人的角度來(lái)看，虛擬現(xiàn)實(shí)可以加強(qiáng)臨床醫(yī)生指導(dǎo)下的治療。然而，虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)也可以作為一種工具，用于患者的健康教育或提供相應(yīng)治療[29]。

3.3 虛擬仿真在口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

在口腔醫(yī)學(xué)中，CDS-100模擬器已經(jīng)被證明是有效的計(jì)算機(jī)工具，因?yàn)樗鼮楦苤委熀托迯?fù)體應(yīng)用提供3D實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的反饋，可以為臨床提供客觀結(jié)構(gòu)化檢查[30]。DentSimTM,Simodont?和IDEA虛擬仿真模型在口腔技能操作中扮演重要角色，幫助學(xué)生手部靈活訓(xùn)練、齲病窩洞制備、修復(fù)全冠、橋基牙的備牙、根管充填、疼痛處理等，還可監(jiān)測(cè)學(xué)生的操作是否出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤，也可在學(xué)生需要時(shí)進(jìn)行評(píng)估[31]。另外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以建立頜面部急救培訓(xùn)的學(xué)習(xí)環(huán)境，以提高初級(jí)學(xué)員的知識(shí)和信心[30]。

3.4 虛擬仿真在醫(yī)學(xué)影像和檢驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)影像教學(xué)中，由于設(shè)備數(shù)量有限并且價(jià)格昂貴，學(xué)生很難親自上手操作使用設(shè)備，無(wú)法體會(huì)到規(guī)范的檢查流程。虛擬仿真可以在無(wú)輻射情況下模擬各種虛擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景，讓學(xué)生在無(wú)接觸的環(huán)境中反復(fù)演練，熟悉設(shè)備工作原理、使用程序及操作流程[32]。部分醫(yī)學(xué)影像圖像具有某些特點(diǎn)，如不同的疾病可以表現(xiàn)出相似的影像圖像，相同的疾病表現(xiàn)不同的影像圖像。學(xué)生可以通過(guò)虛擬仿真回顧病例信息、臨床診斷及影像圖像進(jìn)行學(xué)習(xí)歸納，從而提高閱片能力。醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多涉及患者體液，存在感染風(fēng)險(xiǎn)和危險(xiǎn)生物材料，同時(shí)形態(tài)學(xué)抽象難以理解。教師依托虛擬仿真技術(shù)，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以更好地指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)檢驗(yàn)技術(shù)[33]。

3.5 虛擬仿真在中醫(yī)教學(xué)中的應(yīng)用

中醫(yī)學(xué)習(xí)是一個(gè)漫長(zhǎng)且枯燥的過(guò)程，學(xué)習(xí)內(nèi)容相對(duì)抽象，需要理論與實(shí)踐相結(jié)合。其中針灸學(xué)又是一門實(shí)踐性強(qiáng)的課程，因此北京中醫(yī)藥大學(xué)構(gòu)建了經(jīng)絡(luò)腧穴虛擬仿真系統(tǒng)應(yīng)用于教學(xué)，讓學(xué)生對(duì)穴位的記憶不僅僅是通過(guò)文字，而是更加具體地呈現(xiàn)給學(xué)生，提高教學(xué)效果[34]。目前，虛擬仿真在中醫(yī)教學(xué)中的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，如藥用植物學(xué)、中藥炮制學(xué)、中醫(yī)診斷等，這些同時(shí)也促進(jìn)了中醫(yī)的普及與發(fā)展。

3.6 虛擬仿真在病理教學(xué)中的應(yīng)用

對(duì)于病理教學(xué)而言，虛擬仿真可以聯(lián)合組織學(xué)與胚胎學(xué)、人體解剖等，展現(xiàn)從正常組織到病變組織的變化過(guò)程，讓同學(xué)們可以進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí)[35]。虛擬仿真技術(shù)還可以模擬取材、制片過(guò)程，讓學(xué)生可以親身參與其中，提高學(xué)習(xí)興趣。教師通過(guò)構(gòu)建病理數(shù)字化資源庫(kù)，解決了切片褪色、易碎及資源短缺問(wèn)題，使學(xué)生可以自主線上線下學(xué)習(xí)，教學(xué)效果得以大幅提升。

4 總結(jié)與展望

虛擬仿真與教學(xué)不斷融合加深，已成為醫(yī)學(xué)教育改革中的重要技術(shù)。虛擬仿真教學(xué)推動(dòng)人才培養(yǎng)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的不足，其在各個(gè)醫(yī)學(xué)學(xué)科中進(jìn)行應(yīng)用，使醫(yī)學(xué)教學(xué)更具有高效性、科學(xué)性和實(shí)用性。但我們還需認(rèn)識(shí)虛擬技術(shù)只是教學(xué)中的一項(xiàng)重要補(bǔ)充方法，不能完全替代傳統(tǒng)教學(xué)，將二者有機(jī)結(jié)合以提升醫(yī)學(xué)教育質(zhì)量，才是未來(lái)醫(yī)學(xué)教育的發(fā)展趨勢(shì)。