VR 技術(shù)在中醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用初探*

劉妍彤 李曉晨 任爽 曹奇 張杰※

（1.中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院中醫(yī)學(xué)教研室，遼寧 沈陽 110001；2.遼寧中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院科研實(shí)驗(yàn)中心，遼寧 沈陽 110032）

現(xiàn)如今，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的迅速發(fā)展，為教學(xué)課堂的建設(shè)提供了技術(shù)多元化的保障，在課堂中運(yùn)用多模式的信息技術(shù)，可促進(jìn)教學(xué)模式的多樣化，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，深化教學(xué)效果，構(gòu)建學(xué)生自主、協(xié)作的學(xué)習(xí)環(huán)境，是教學(xué)改革的有效切入點(diǎn)。中醫(yī)學(xué)課程在醫(yī)學(xué)院校普遍開展，但中醫(yī)學(xué)理論知識(shí)體系復(fù)雜、抽象，且概念較多，專業(yè)范圍廣，中醫(yī)四診、針灸經(jīng)絡(luò)等內(nèi)容操作復(fù)雜，在有限的教學(xué)資源配置條件下，許多實(shí)驗(yàn)受到限制，醫(yī)學(xué)生臨床實(shí)踐機(jī)會(huì)不足[1]。基于目前教學(xué)環(huán)境，VR 技術(shù)的出現(xiàn)可有效解決這一難題，將VR 技術(shù)引入到中醫(yī)學(xué)的教學(xué)當(dāng)中，整合教學(xué)資源，建立涵蓋基礎(chǔ)、尊重個(gè)體、立足臨床的三維立體化授課實(shí)踐課堂，具有重要意義[2]。

1 VR 技術(shù)概述

Virtual reality（VR），即一種通過計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。目前，隨著VR 技術(shù)的發(fā)展，其不再局限于對計(jì)算機(jī)圖像領(lǐng)域的關(guān)注，同時(shí)還關(guān)聯(lián)到多重技術(shù)融合應(yīng)用，包括仿真技術(shù)、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)等，建構(gòu)了一個(gè)由多維信息組合而成的虛擬顯示空間，帶給用戶身臨其境的沉浸感[3,4]。VR 技術(shù)同時(shí)兼有多重感知性、存在感、交互性和自主性等特征。其中，多重感知性是指除了計(jì)算機(jī)顯示所帶來的直觀視感之外，還刺激了用戶聽覺、觸覺、嗅覺等多重感知。存在感則指用戶以參與主角的身份，置身于虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度，甚至可以達(dá)到真假難辨。同時(shí)，VR 技術(shù)還搭建了用戶與虛擬環(huán)境中物體之間的交互性，并得到一定的自然反饋，這也是依據(jù)現(xiàn)實(shí)世界物理運(yùn)動(dòng)定律動(dòng)作的自主性而實(shí)現(xiàn)。

2 VR 技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

由于VR 技術(shù)自身特點(diǎn)，其在醫(yī)學(xué)與教育領(lǐng)域中應(yīng)用尤為適合，通過科學(xué)技術(shù)營造一個(gè)虛擬學(xué)習(xí)空間，將抽象的知識(shí)通過虛擬感受和虛擬視覺等轉(zhuǎn)換為真實(shí)感受，建立一種創(chuàng)新型的教學(xué)模式[5]。VR 技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育存在2 個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：真實(shí)與再現(xiàn)。對真實(shí)臨床的再現(xiàn)，除了更高精度、更舒適、更具人體工程學(xué)的VR 設(shè)備，還需要多感覺反饋設(shè)備的配合，如：進(jìn)行虛擬臨床患者查體訓(xùn)練時(shí)，除了視覺上的輸入，還需要患者軀體質(zhì)感、內(nèi)臟器官聽診音等觸覺、聽覺上的準(zhǔn)確反饋。VR 技術(shù)由于其交互性和沉浸感，不同于既往的視頻教學(xué)，在臨床醫(yī)學(xué)教育中具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，包括：（1）能真實(shí)模擬臨床情景和反饋；（2）大量學(xué)員可同時(shí)近距離接觸教學(xué)內(nèi)容；（3）臨床教學(xué)將不再受時(shí)間空間的限制，自主支配更加合理；（4）成本低廉，VR 教學(xué)內(nèi)容一次錄入可重復(fù)使用，且可以減少在現(xiàn)實(shí)空間訓(xùn)練操作中的成本?；赩R 技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展趨勢，以及VR 技術(shù)與醫(yī)療教育的聯(lián)動(dòng)方式，VR技術(shù)適用于實(shí)習(xí)課的教學(xué)[6]。目前研究顯示VR 技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用有很好的效果，認(rèn)可度較好[7-9]，學(xué)生總體滿意度高[10]。

3 VR 技術(shù)在中醫(yī)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的意義

無論何種形式的教學(xué)改革，其最主要的目的是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，將VR 技術(shù)引入日常教學(xué)，可以拉近教師與學(xué)生的距離，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，解決目前疫情情況下的實(shí)習(xí)教學(xué)困難，盡可能地模擬臨床實(shí)際場景，使學(xué)生將刻板知識(shí)盡可能多地應(yīng)用到臨床實(shí)際中，為中醫(yī)學(xué)教學(xué)的開展提供極大幫助。中醫(yī)學(xué)作為中國傳統(tǒng)文化，其教學(xué)具有知識(shí)體系復(fù)雜、知識(shí)點(diǎn)抽象等特點(diǎn)，尤其是中醫(yī)四診以及針灸等課程的教學(xué)，受條件的影響，教學(xué)具有一定的難度。將VR 技術(shù)應(yīng)用到中醫(yī)針灸、四診等的臨床教學(xué)中，極大地帶動(dòng)了學(xué)生的興趣和積極性，學(xué)生可充分體驗(yàn)游戲般的學(xué)習(xí)過程，在輕松愉悅的氛圍中，準(zhǔn)確高效快捷地掌握穴位的分布規(guī)律以及中醫(yī)辨病辨證的方式方法，同時(shí)在給予相應(yīng)的中醫(yī)處置后得到一定的反饋，逐步掌握診療的規(guī)律。綜上所述，將VR 技術(shù)應(yīng)用在中醫(yī)教學(xué)的臨床實(shí)習(xí)中不失為一種良策。

4 VR 在中醫(yī)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用方案

4.1 VR 技術(shù)輔助課件的開發(fā)制作，制作VR 視頻將VR技術(shù)應(yīng)用于中醫(yī)學(xué)教學(xué)的第一步是輔助多媒體課件的開發(fā)，制作VR 視頻，提高多媒體的應(yīng)用價(jià)值。VRML 語言是VR 技術(shù)描述虛擬場景常用的一種語言，對圖形動(dòng)畫和聲音的控制較為靈活，有利于VR 技術(shù)的課件開發(fā)，建立三維場景，實(shí)現(xiàn)三維世界的互動(dòng)[11]，這不僅能增強(qiáng)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)熱情，而且還有助于學(xué)生理解記憶。加強(qiáng)VR 技術(shù)在中醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)教學(xué)中的運(yùn)用，應(yīng)將VR 技術(shù)與現(xiàn)有資源整合，同時(shí)不斷研發(fā)出更多、更好的VR 視頻，實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的立體化，可視化，尤其適用于目前環(huán)境下學(xué)生的學(xué)習(xí)。

4.2 VR 技術(shù)整合教學(xué)資源，創(chuàng)建VR 學(xué)習(xí)平臺(tái)VR 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享，使資源信息得到有機(jī)整合，建立立體化VR 學(xué)習(xí)平臺(tái)。教師通過VR 技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程教育，學(xué)生可以到虛擬的環(huán)境學(xué)習(xí)，突破了時(shí)間和空間的限制，提高了學(xué)生的思維想象力，豐富了學(xué)習(xí)資源，突破了現(xiàn)實(shí)教學(xué)的局限性。平臺(tái)內(nèi)容除了實(shí)踐技能預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)，還包括對復(fù)雜中醫(yī)理論解釋更直觀的3D 圖像，讓學(xué)生突破時(shí)空界限，不再局限于課堂以及實(shí)訓(xùn)室，通過VR 學(xué)習(xí)平臺(tái)，在課前課后自主學(xué)習(xí)，增進(jìn)對難點(diǎn)重點(diǎn)的理解，充分利用優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。

4.3 VR 技術(shù)輔助實(shí)踐教學(xué)，建立VR 教學(xué)實(shí)訓(xùn)室VR 技術(shù)能夠輔助針刺等實(shí)踐操作，能夠突破時(shí)間和材料的限制，減少實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤所帶來的損害，幫助學(xué)生在逼真的虛擬環(huán)境下進(jìn)行更加便捷的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，這不僅在一定層面上降低了實(shí)驗(yàn)消耗量，而且增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)操作的安全性和可靠性。通過建立針灸等虛擬實(shí)訓(xùn)，利用VR 技術(shù)的沉浸性，人們可以進(jìn)行諸多教學(xué)操作，如更為精致地展示全真模擬針灸取穴操作過程等。這些操作能夠讓學(xué)生對抽象的中醫(yī)經(jīng)絡(luò)有更深的感受和認(rèn)識(shí)，有效掌握臨床實(shí)踐技能，提升教學(xué)質(zhì)量，減少使用醫(yī)療模型，節(jié)約醫(yī)療資源，突破實(shí)驗(yàn)限制，規(guī)避臨床實(shí)踐中的不安全因素。

4.4 VR 技術(shù)輔助中醫(yī)辨證論治臨床教學(xué)，建立VR 中醫(yī)辨證論治診療室通過VR 技術(shù)可以把中醫(yī)的四診模式，立體動(dòng)態(tài)地展現(xiàn)出來，把中醫(yī)的經(jīng)絡(luò)與臟腑、經(jīng)絡(luò)與疾病動(dòng)態(tài)地展現(xiàn)，建立VR 中醫(yī)辨證論治診療室，虛擬門診病房以及標(biāo)準(zhǔn)化的病人，對臨床上的一些常見病、多發(fā)病的診療過程等進(jìn)行模擬。通過建立中醫(yī)學(xué)臨床仿真模擬診療實(shí)訓(xùn)室，訓(xùn)練學(xué)生如何準(zhǔn)備客觀全面迅速地對患者進(jìn)行四診以及辨證論治。

5 VR 技術(shù)在中醫(yī)學(xué)實(shí)踐教學(xué)中課程研究方式

引入VR 技術(shù)，應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)工作中。其中包括中醫(yī)基礎(chǔ)知識(shí)的VR 化、基本技能訓(xùn)練VR 化、虛擬臨床教學(xué)VR 化。

5.1 中醫(yī)基礎(chǔ)知識(shí)的VR 化利用虛擬技術(shù)將平面的概念與知識(shí)進(jìn)行三維化、實(shí)體化。結(jié)合VR 技術(shù)，可以將中醫(yī)基礎(chǔ)理論知識(shí)虛擬三維化、實(shí)體化的同時(shí)，賦予其交互調(diào)控的功能，將枯燥的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為印象深刻的圖像與交互過程，增強(qiáng)教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

5.2 基本技能訓(xùn)練VR 化針灸等中醫(yī)課程教學(xué)需要與臨床實(shí)踐進(jìn)行緊密連接，利用VR 技術(shù)可將針刺過程真實(shí)、低成本、無風(fēng)險(xiǎn)地呈現(xiàn)給所有學(xué)生，可以加深學(xué)生對于經(jīng)絡(luò)腧穴的理解，提升學(xué)生的實(shí)際操作能力[12]。上海中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院的姜俊教授團(tuán)隊(duì)[13,14]，將腧穴解剖結(jié)構(gòu)與德國漢堡大學(xué)VOXEL-MAN 可視人體操作平臺(tái)進(jìn)行結(jié)合，開發(fā)出虛擬針刺力反饋系統(tǒng)人機(jī)互動(dòng)操作平臺(tái)。學(xué)生可以通過操作力反饋儀控制虛擬環(huán)境中的毫針，對虛擬人進(jìn)行針刺，從顯示器中直觀地看到毫針進(jìn)入不同層次人體組織的動(dòng)態(tài)過程，并可在力反饋儀控制末端感受到真實(shí)的反作用力。

5.3 虛擬臨床教學(xué)VR 化利用VR 技術(shù)可以再現(xiàn)醫(yī)院門診、急診以及病房的場景，重現(xiàn)患者救治的全過程，針對臨床上的一些常見病、多發(fā)病等進(jìn)行模擬，有針對性地進(jìn)行鍛煉，提升學(xué)生診療水平?，F(xiàn)有研究證實(shí)采用VR系統(tǒng)能夠?yàn)閷W(xué)生提供生動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境，在心肺復(fù)蘇等臨床實(shí)踐中加以應(yīng)用，提供虛擬體驗(yàn)，可加速學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的過程[15]。遵循以上臨床教學(xué)構(gòu)建模式，構(gòu)建中醫(yī)四診辨證模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，使臨床真實(shí)的病例情況得到再現(xiàn)，加深學(xué)生對理論知識(shí)的理解，提升中醫(yī)辨證的實(shí)際運(yùn)用能力。

綜上，隨著VR 技術(shù)的不斷發(fā)展完善以及軟硬件設(shè)備價(jià)格降低，此類技術(shù)日漸成熟。VR 技術(shù)自身特點(diǎn)決定了其適用于醫(yī)學(xué)教學(xué)，在醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和臨床診療過程均有良好的切入點(diǎn)。緊跟技術(shù)發(fā)展趨勢，將VR 技術(shù)恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用于中醫(yī)學(xué)教學(xué)中，必須根植于臨床，定位于學(xué)生，融匯于技術(shù)，跨學(xué)科合作，在此基礎(chǔ)上，VR 技術(shù)必將為醫(yī)療教育事業(yè)改革帶來全新思路。結(jié)合目前的中醫(yī)學(xué)教學(xué)環(huán)境以及知識(shí)體系特點(diǎn)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)VR 技術(shù)，采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，錄制VR 視頻，整合中醫(yī)立體化資源，構(gòu)建中醫(yī)四診辨證以及針灸模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，借助虛擬環(huán)境的體驗(yàn)，加強(qiáng)中醫(yī)學(xué)基本操作以及診療技術(shù)的練習(xí)，提升中醫(yī)辨證的實(shí)際運(yùn)用能力以及實(shí)踐能力，打破了教學(xué)的時(shí)空界限，可作為新型教學(xué)模式的初步探討。