虛擬現(xiàn)實(shí)在心肺復(fù)蘇實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用的范圍綜述

彭劍飛，施慧，余爽，李儒婷，郭苗苗，陳麗霞

(安徽中醫(yī)藥大學(xué) 護(hù)理學(xué)院，安徽 合肥 230012)

虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality，VR)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心構(gòu)建的一種可體驗(yàn)的、虛擬的、逼真的環(huán)境，用戶可以通過(guò)人機(jī)界面、人機(jī)交互等對(duì)虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行行為表達(dá)，從而提高各行業(yè)運(yùn)行質(zhì)量和效率[1]。近年來(lái)，VR技術(shù)在醫(yī)學(xué)專業(yè)技能實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注[2]。心肺復(fù)蘇(cardiopulmonary resuscitation，CPR)是搶救心臟驟停患者的主要手段，對(duì)于醫(yī)護(hù)人員和非醫(yī)務(wù)工作者來(lái)說(shuō)，CPR都是一項(xiàng)重要技能。由于各國(guó)普遍面臨培訓(xùn)師資短缺、復(fù)訓(xùn)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，受訓(xùn)者常得不到充分的練習(xí)，加上傳統(tǒng)教學(xué)模式相對(duì)單一，難以激發(fā)非專業(yè)人員的學(xué)習(xí)興趣，降低了公眾參與CPR培訓(xùn)的意愿[3]。研究[4]表明，VR技術(shù)的引入是解決上述問(wèn)題的有效方案。目前，VR技術(shù)在CPR實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用已取得一定進(jìn)展，但相關(guān)研究在設(shè)備類型、研究設(shè)計(jì)、結(jié)局指標(biāo)及干預(yù)效果等方面存在異質(zhì)性。因此，本研究擬采用Arksey等[5]提出的范圍綜述報(bào)告框架系統(tǒng)梳理相關(guān)文獻(xiàn)，以厘清本領(lǐng)域的研究現(xiàn)況和未來(lái)方向。

1 資料與方法

1.1 文獻(xiàn)納入與排除標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)“PCC：研究對(duì)象(participants)、概念(concept)、情景(context)原則”確定納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)研究對(duì)象：接受CPR教學(xué)培訓(xùn)者；(2)概念：VR技術(shù)的應(yīng)用，即在CPR實(shí)踐教學(xué)中提供基于VR的干預(yù)，例如桌面式VR系統(tǒng)、沉浸式VR系統(tǒng)等；(3)情景：使用VR技術(shù)進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐培訓(xùn)。研究類型限定為隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)、類實(shí)驗(yàn)研究等原始研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)研究計(jì)劃書、指南、意見(jiàn)和政策性文件；(2)無(wú)法獲取全文及重復(fù)文獻(xiàn)；(3)非中英文文獻(xiàn)。

1.2 文獻(xiàn)檢索策略 在中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方、維普、中國(guó)生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、PubMed、Embase、CINAHL、Web of Science中檢索相關(guān)文獻(xiàn)，檢索時(shí)間為建庫(kù)至2022年3月18日。中文數(shù)據(jù)庫(kù)以中國(guó)知網(wǎng)為例，檢索式為：(‘虛擬仿真’OR‘虛擬現(xiàn)實(shí)’OR‘虛擬游戲’OR‘虛擬環(huán)境’OR‘沉浸式游戲’)AND(‘心肺復(fù)蘇’OR‘CPR’OR‘急救’)AND(‘教學(xué)’OR‘教育’OR‘學(xué)習(xí)’OR‘培訓(xùn)’OR‘課程’OR‘課堂’)。英文數(shù)據(jù)庫(kù)以PubMed為例，以主題詞和自由詞相結(jié)合進(jìn)行檢索：(virtual reality OR virtual simulation OR virtual-reality OR augmented reality OR VR AND (cardiopulmonary resuscitation OR resuscitation,cardiopulmonary OR CPR OR cardio pulmonary resuscitation) AND (teaching OR lecturing OR education OR training OR curriculum )。

1.3 文獻(xiàn)篩選與資料提取 由2名研究員獨(dú)立完成文獻(xiàn)篩選與資料提取，并進(jìn)行交叉核對(duì)，如遇分歧，咨詢第三方后確定。通過(guò)NoteExpress初步去重，再閱讀標(biāo)題和摘要，最后閱讀全文，以確定納入的文獻(xiàn)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行資料提取，提取內(nèi)容包括：作者、年份、國(guó)家、研究類型、樣本量、干預(yù)方案、干預(yù)措施、結(jié)局指標(biāo)等。

2 結(jié)果

2.1 文獻(xiàn)篩選流程及結(jié)果 共檢索文獻(xiàn)330篇，經(jīng)去重-閱讀標(biāo)題和摘要初篩(排除與研究問(wèn)題不符和非中英文文獻(xiàn))-閱讀全文復(fù)篩，最終納入28篇文獻(xiàn)。

2.2 納入研究的基本情況 共納入28篇文獻(xiàn),基本情況見(jiàn)表1。

表1 納入文獻(xiàn)基本信息表(n=28)

2.3 VR技術(shù)在心肺復(fù)蘇實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

2.3.1 VR技術(shù)的設(shè)備類型 28項(xiàng)研究中，涉及的VR設(shè)備可分為3類[34]：桌面式VR系統(tǒng)(電腦、鼠標(biāo)、觸摸屏等)，共12項(xiàng)研究(42.86%)；沉浸式VR系統(tǒng)(頭盔顯示器、交互手柄等)，5項(xiàng)(17.86%)；增強(qiáng)式VR系統(tǒng)(沉浸式VR系統(tǒng)中融入真實(shí)場(chǎng)景)，11項(xiàng)(39.29%)。我國(guó)以桌面式VR系統(tǒng)多見(jiàn)，美、英、德等國(guó)多選擇其他兩種。

2.3.2 VR培訓(xùn)的結(jié)局指標(biāo) (1)CPR技能考核：27項(xiàng)[6-32]研究涉及按壓頻率和深度、胸部回彈程度及按壓部位的準(zhǔn)確性等；(2)教學(xué)效果：19項(xiàng)[6-9,13-16,18-20,22,25,27,29-33]研究報(bào)道了學(xué)員正確實(shí)施CPR和評(píng)估復(fù)蘇的信心、對(duì)CPR的理解度、對(duì)VR技術(shù)作用的了解等指標(biāo)；(3)使用體驗(yàn)：9項(xiàng)[6,8-9,12,15,18,20,23,30]研究提及用戶易操作性、舒適性、仿真性、沉浸性等VR體驗(yàn)方面的評(píng)價(jià)；(4)學(xué)員反應(yīng)時(shí)間：2項(xiàng)[23,31]研究報(bào)道了撥打救護(hù)電話、執(zhí)行CPR時(shí)間等；(5)學(xué)員情緒反應(yīng)：1項(xiàng)[32]研究涉及學(xué)員面對(duì)壓力時(shí)的情緒反應(yīng)。

2.3.3 VR技術(shù)應(yīng)用的效果評(píng)價(jià)

2.3.3.1 不同干預(yù)對(duì)象的應(yīng)用效果 28項(xiàng)研究中涉及的干預(yù)對(duì)象呈現(xiàn)多樣化，既包括有醫(yī)學(xué)背景的人員，如全科醫(yī)生、護(hù)理專業(yè)學(xué)生及臨床醫(yī)學(xué)生，也包括普通民眾，如成年志愿者、非醫(yī)護(hù)專業(yè)大學(xué)生及小學(xué)生。結(jié)果顯示，VR技術(shù)在CPR培訓(xùn)中具有普適性，在不同干預(yù)對(duì)象中均取得良好效果，VR培訓(xùn)組學(xué)生的考核成績(jī)更高，訓(xùn)練效果更好[6,8-9,13,18-19,27]。

2.3.3.2 胸外按壓效果評(píng)價(jià) 11項(xiàng)[10,12-18,22-23,26]研究對(duì)受訓(xùn)者胸外按壓質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)。大部分研究肯定了VR技術(shù)在按壓頻率、深度及胸部回彈方面的積極作用，但也有個(gè)別研究[14,17]指出，由于按壓深度的不足或受到穿戴的VR設(shè)備的影響，VR教學(xué)未能有效提高CPR培訓(xùn)質(zhì)量[12,16]。

2.3.3.3 學(xué)員體驗(yàn)評(píng)價(jià) 10項(xiàng)研究[6,8-9,12-13,15，18，20，23，30]調(diào)查了受訓(xùn)者的使用體驗(yàn)。其中2項(xiàng)[15,20]研究提及少數(shù)受訓(xùn)者由于長(zhǎng)時(shí)間佩戴VR眼鏡及視頻顆粒感強(qiáng)、分辨率低等原因，出現(xiàn)眩暈和疲勞感。

3 討論

3.1 VR技術(shù)在國(guó)內(nèi)外CPR實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用特點(diǎn)比較 目前，不同研究所運(yùn)用的VR系統(tǒng)存在差異性。國(guó)外研究起步較早，多以沉浸式和增強(qiáng)式VR系統(tǒng)為主。盡管此類系統(tǒng)在沉浸感和仿真性上效果較好，但學(xué)員也會(huì)面臨因穿戴VR設(shè)備導(dǎo)致按壓難以實(shí)施、佩戴VR眼鏡的同時(shí)無(wú)法戴近視或遠(yuǎn)視眼鏡等問(wèn)題[15]，從而產(chǎn)生暈動(dòng)感及視覺(jué)疲勞等不適。因此，此類系統(tǒng)并非適用于所有學(xué)員。在我國(guó)，VR技術(shù)應(yīng)用于CPR實(shí)踐教學(xué)尚處于發(fā)展階段，由于資金和技術(shù)等方面的限制，多數(shù)研究采用桌面式VR系統(tǒng)，其操作簡(jiǎn)單，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)沉浸于急救現(xiàn)場(chǎng)的高階體驗(yàn)，一定程度上影響了培訓(xùn)效果。特別是普通民眾，剛開(kāi)始接觸桌面式VR系統(tǒng)時(shí)，尚有一定的興趣，待熟悉軟件后，學(xué)習(xí)興趣則驟降，可能導(dǎo)致受訓(xùn)者無(wú)法堅(jiān)持足夠的練習(xí)。未來(lái)，需加大跨學(xué)科人才的培養(yǎng)及資金支持，致力于VR關(guān)鍵技術(shù)的改進(jìn)和突破，在5G網(wǎng)絡(luò)背景下，給用戶提供更加立體化、高清化的VR視頻和具有高分辨率的VR眼鏡，從而給學(xué)員帶來(lái)更好的體驗(yàn)。

3.2 VR技術(shù)在CPR實(shí)踐教學(xué)中的評(píng)價(jià)體系有待完善 納入的28篇文獻(xiàn)中，多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)局指標(biāo)較為單一，僅關(guān)注干預(yù)的有效性，如按壓的頻率、深度等，忽略了學(xué)員對(duì)VR系統(tǒng)操作性、接受度等方面的使用體驗(yàn)，及面對(duì)VR培訓(xùn)時(shí)的反應(yīng)時(shí)間、情緒反應(yīng)等方面的評(píng)價(jià)。為保證VR技術(shù)在CPR實(shí)踐教學(xué)中結(jié)局指標(biāo)的科學(xué)性和同質(zhì)性，建議研究者應(yīng)構(gòu)建科學(xué)的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系，重視學(xué)員在VR視頻學(xué)習(xí)過(guò)程中感官、交互和認(rèn)知等方面的體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)的多元化。

3.3 VR技術(shù)適用于CPR實(shí)踐教學(xué) 美國(guó)心臟協(xié)會(huì)CPR指南[35]和中國(guó)CPR培訓(xùn)專家共識(shí)[3]中均推薦在CPR培訓(xùn)時(shí)利用VR技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)模式，以提高培訓(xùn)質(zhì)量。VR技術(shù)的引入，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)培訓(xùn)機(jī)械、枯燥等不足，使學(xué)員能更好地掌握CPR理論知識(shí)和操作要領(lǐng)[12]。另外，VR教學(xué)在提高學(xué)員參與度和自我效能感方面也有顯著效果，這對(duì)于學(xué)員將來(lái)必要時(shí)實(shí)施CPR至關(guān)重要[7,20];特別是VR營(yíng)造出的強(qiáng)烈現(xiàn)實(shí)感，為學(xué)員提供了多感官、多維度的交互體驗(yàn)，有效增強(qiáng)了學(xué)員的培訓(xùn)記憶，維持技能水平，從而延長(zhǎng)復(fù)訓(xùn)時(shí)間[27,33]。因此，基于VR的CPR培訓(xùn)適用于我國(guó)衛(wèi)生服務(wù)需求量極大、醫(yī)療資源相對(duì)不足的現(xiàn)狀，對(duì)未來(lái)擴(kuò)大CPR培訓(xùn)規(guī)模具有重要意義。此外，針對(duì)小學(xué)生開(kāi)展CPR急救啟蒙意義重大，沉浸式及增強(qiáng)式VR的趣味性能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，適用于CPR的啟蒙教育[26]。