基于VR 技術(shù)的院前急救科普平臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

陽君杰 王蓉 王樹

1.南華大學(xué)松霖建筑與設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院；2.南華大學(xué)護(hù)理學(xué)院

我國應(yīng)急救護(hù)技能普及率低，公民的安全急救教育不足，嚴(yán)重影響公民的健康安全，不能滿足人民群眾的急救照護(hù)需求。研究將虛擬仿真技術(shù)（VR）與急救培訓(xùn)內(nèi)容相結(jié)合，模擬突發(fā)應(yīng)急虛擬場景，全面融合視、聽、觸覺真實(shí)還原急救現(xiàn)場，設(shè)計(jì)開發(fā)一套交互式學(xué)習(xí)、實(shí)訓(xùn)演練、考核測評(píng)一體的虛擬仿真院前急救科普教育平臺(tái)；通過“學(xué)—做—考”系統(tǒng)化學(xué)習(xí)路徑，展開專業(yè)急救知識(shí)培訓(xùn)；利用互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)平臺(tái)和社交媒體進(jìn)行嵌入式傳播，有效促進(jìn)急救知識(shí)普及效果。

1 國內(nèi)院前急救發(fā)展現(xiàn)狀

健康安全是促進(jìn)人類全面發(fā)展的必然要求，也是廣大人民群眾的共同追求[1]。“健康中國2030”規(guī)劃綱要指出，應(yīng)加強(qiáng)全民安全意識(shí)教育，提升突發(fā)事件緊急醫(yī)學(xué)救援能力，健全醫(yī)療急救體系，提高救治存活率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2018年，我國應(yīng)急救護(hù)技能普及率不到1%；而2005 年美國的急救知識(shí)普及率已達(dá)到25%[2]；2014 年法國的急救培訓(xùn)普及率為40%，德國高達(dá)80%，提示我國公民的安全急救教育不足。

我國是災(zāi)害事故多發(fā)的國家，由于災(zāi)害事故導(dǎo)致死亡的人數(shù)居世界前列[3]。院前醫(yī)療急救作為社會(huì)保障體系的重要組成部分，可以有效降低災(zāi)害事故所致死亡傷殘率和滿足人民群眾的急救照護(hù)需求。然而我國應(yīng)急救治體系仍存在人民群眾急救意識(shí)淡漠，急救知識(shí)和技能缺乏，缺少統(tǒng)一、權(quán)威的應(yīng)急醫(yī)療知識(shí)及技能科普體系等問題[4]。如何降低災(zāi)害事故所致死亡傷殘率和滿足人民群眾的急救照護(hù)需求成為院前醫(yī)療急救的新論題。

2 基于VR 技術(shù)的院前急救科普平臺(tái)的模塊設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)是以院前急救為主題的科普平臺(tái)設(shè)計(jì)，以人機(jī)交互為主要功能開發(fā)的展示交互系統(tǒng)，由VR 場景漫游沉浸式體驗(yàn)和VR 交互功能設(shè)計(jì)等項(xiàng)目組成。

2.1 梳理院前常見急救技術(shù)

結(jié)合專業(yè)醫(yī)療護(hù)理知識(shí)和技能，提煉生活中常見的突發(fā)急救情況，針對(duì)車禍、溺水、觸電、高空墜落、異物卡喉等生活中常見的意外傷害事故，梳理急救知識(shí)及方案設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)、權(quán)威、系統(tǒng)的救治流程。具體內(nèi)容包含：（1）各種應(yīng)急事故處理的標(biāo)準(zhǔn)化流程；（2）各項(xiàng)急救技術(shù)的規(guī)范化步驟；（3）各項(xiàng)事故處理中注意事項(xiàng)和禁忌。

2.2 構(gòu)建院前急救科普教育平臺(tái)

2.2.1 內(nèi)容模塊建設(shè)

內(nèi)容模塊建設(shè)可分為學(xué)習(xí)、模擬、考核三個(gè)模塊。如圖1、圖2 所示。

圖1 院前急救科普教育平臺(tái)的模塊框架Fig.1 Module framework of the pre-hospital emergency science education platform

圖2 院前急救科普教育平臺(tái)界面Fig.2 The interface of the pre-hospital first aid science education platform

（1）“學(xué)”：學(xué)習(xí)急救知識(shí)，增強(qiáng)內(nèi)容趣味性。在學(xué)習(xí)板塊制定了系統(tǒng)全面的急救理論知識(shí)體系，范圍較廣，內(nèi)容多樣，由淺入深，從事故的防衛(wèi)、救治流程、二次危險(xiǎn)、具體措施、救治動(dòng)作等多角度展開學(xué)習(xí)；本模塊在考慮體驗(yàn)者的觀感操作的同時(shí)兼顧內(nèi)容效果，融合多元化的技術(shù)手段，將枯燥的理論知識(shí)，采用視音頻、插畫、Flash 動(dòng)漫、多媒體等多種生動(dòng)活潑的富媒體技術(shù)方式結(jié)合，達(dá)到視聽觸全方位感官體驗(yàn)。強(qiáng)化內(nèi)容生成的趣味性，增強(qiáng)了可閱讀性和趣味性，改變了人們對(duì)于傳統(tǒng)知識(shí)學(xué)習(xí)的枯燥乏味的學(xué)習(xí)方法。

（2）“做”：模擬場景演練，強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)。本系統(tǒng)注重在有效傳播科普急救知識(shí)的同時(shí)要兼具良好的體驗(yàn)感和參與感，與傳統(tǒng)的系統(tǒng)程序相比，該設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)電腦使用交互方式單一的限制，采用人機(jī)交互，具有較強(qiáng)的沉浸體驗(yàn)感，在“玩”的過程中“學(xué)”是本系統(tǒng)沉浸式體驗(yàn)?zāi)K的特點(diǎn)，在傳播急救知識(shí)和沉浸式體驗(yàn)內(nèi)容方面，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)將醫(yī)療急救操作演示與人機(jī)交互相結(jié)合，參考標(biāo)準(zhǔn)、權(quán)威、系統(tǒng)的救治流程，設(shè)計(jì)和制作了多個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)急救場景，將常用急救技術(shù)，在構(gòu)建的虛擬場景中進(jìn)行沉浸式體驗(yàn)，體驗(yàn)者將扮演演練場景中的施救者，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)參與的目的。

通過Unity 平臺(tái)融合國內(nèi)北京迅馳視界開發(fā)的Xdreamer 平臺(tái)，制定邏輯清晰、板塊合理的實(shí)踐模塊，通過系統(tǒng)引導(dǎo)交互操作，掌握各項(xiàng)常規(guī)的急救知識(shí)和救助技能，并在游戲中能提高自身心理素質(zhì)，強(qiáng)化救治知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，從而達(dá)到在生活中遇到突發(fā)情況的時(shí)候能救助他人的目的，有效降低意外事故的傷亡率。體驗(yàn)者在玩“急救游戲”的過程，是學(xué)習(xí)和傳播急救知識(shí)趣味而有效的途徑（如圖3 所示）。人機(jī)交互讓體驗(yàn)者進(jìn)入一個(gè)虛擬又逼真的模擬情景，全身心的經(jīng)歷各個(gè)完整醫(yī)療事故的緊急救治過程。通過交互操作，實(shí)訓(xùn)演練，牢牢掌握各項(xiàng)事故的救助技能和動(dòng)作規(guī)范。

圖3 急救游戲的訓(xùn)練界面Fig.3 The training interface of the first aid game

（3）“考”：考核急救能力，綜合測評(píng)效果?？己四K以理論學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)演練模塊分層次融入急救考核系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了理論學(xué)習(xí)和急救操作的數(shù)據(jù)考核作答系統(tǒng)，用于檢測用戶對(duì)于理論急救知識(shí)和實(shí)訓(xùn)演練掌握程度，用戶可通過作答的方式，對(duì)自身專業(yè)知識(shí)進(jìn)行檢測，考核結(jié)果以得分的形式反饋用戶的學(xué)習(xí)成果，體驗(yàn)中檢驗(yàn)用戶急救素養(yǎng)的掌握程度，可作為健康安全防衛(wèi)方面的年度考核指標(biāo)。

通過學(xué)、做、考3 個(gè)模塊學(xué)習(xí)，突破傳統(tǒng)的被動(dòng)式急救科普知識(shí)的傳輸體系，實(shí)現(xiàn)自主性自我學(xué)習(xí)，通過新技術(shù)手段增強(qiáng)學(xué)習(xí)熱情，以游戲體驗(yàn)的形式強(qiáng)化院前急救知識(shí)的掌握。

2.2.2 技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)

首先在3D Max 軟件中，建立數(shù)字化人物角色模型，數(shù)字三維場景構(gòu)建，虛擬仿真環(huán)境模擬，按照前期腳本設(shè)定人物動(dòng)作及動(dòng)畫環(huán)節(jié)，經(jīng)動(dòng)畫預(yù)演審定合格輸出FBX 格式文件，導(dǎo)入U(xiǎn)nity 軟件；在Unity 編程軟件中實(shí)現(xiàn)情感化UI 設(shè)計(jì)，凸顯科技化風(fēng)格；其次是模塊功能設(shè)定強(qiáng)調(diào)簡潔直觀，基于Xdreamer 狀態(tài)機(jī)支持可視化腳本，避開繁雜的編程工作，通過連線方式完成邏輯編寫，固化急救邏輯行為，快速制作出原型并推出交互內(nèi)容，直接依托狀態(tài)機(jī)設(shè)定交互指令；結(jié)合虛擬仿真交互技術(shù)的分類及輸出端口，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)線上線下體感互動(dòng)等多種信息化體驗(yàn)。

2.2.3 傳播路徑更新

（1）拓寬線上傳播途徑。依托新媒體技術(shù)，使用微信、微博、抖音、門戶網(wǎng)站等多種傳播方式，最大限度地滿足各個(gè)不同年齡層次居民的使用需求，利用互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)端口來傳播推廣此系統(tǒng)，民眾可以“一鍵分享、一鍵掃碼”，利用社交媒體來提升公眾的關(guān)注度和興趣持久度，引導(dǎo)用戶自主學(xué)習(xí)和分享。因其傳輸快、信息量大和覆蓋范圍廣的特點(diǎn)提高了院前急救科普效率，可成為公民科學(xué)素質(zhì)的考核指標(biāo)；（2）積極開展線下急救知識(shí)普及宣傳活動(dòng)。進(jìn)入學(xué)校、機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、社區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等各層次區(qū)域開展科普宣傳活動(dòng)，廣泛推廣此平臺(tái)及相關(guān)成果，其傳播快、信息量大和覆蓋范圍廣的特點(diǎn)提高了急救科普傳播效率，從而真正實(shí)現(xiàn)全民學(xué)習(xí)；（3）融入?yún)^(qū)域急救資源共享的信息載體。區(qū)域急救資源共享是事關(guān)百姓健康和生命安全的重要內(nèi)涵，與專業(yè)急救機(jī)構(gòu)、醫(yī)院急診科(室)和相關(guān)緊急救援機(jī)構(gòu)展開深度合作，實(shí)現(xiàn)資源共享、成果共建、義務(wù)共行模式，使得項(xiàng)目建設(shè)成果進(jìn)一步擴(kuò)大化及保有可持續(xù)發(fā)展空間，輔助建立更全更完善的急救醫(yī)療服務(wù)體系。

3 基于VR 技術(shù)的院前急救科普平臺(tái)的優(yōu)勢分析

針對(duì)現(xiàn)階段國內(nèi)急救科普知識(shí)普及的不足，本項(xiàng)目將虛擬仿真技術(shù)（VR）與急救培訓(xùn)內(nèi)容相結(jié)合，利用虛擬場景，滿足實(shí)際演練。例如心肺復(fù)蘇（CPR）是針對(duì)驟停的心臟和呼吸采取的救命技術(shù)，而CPR 現(xiàn)實(shí)中只能利用模擬人進(jìn)行培訓(xùn)和操作，并且受眾狹窄，普通市民很難接觸到。如果利用VR 技術(shù)進(jìn)行CPR 模擬，就可以填補(bǔ)空白，在虛擬環(huán)境中，體驗(yàn)者可以經(jīng)歷一個(gè)完整的心肺復(fù)蘇急救過程，其他例如骨折、外傷、呼吸道異物等突發(fā)情況也是如此。

VR 技術(shù)介入院前急救科普還具備以下作用：

（1）針對(duì)現(xiàn)實(shí)急救科普教育的局限性，能助力提升科普教育效率。相關(guān)應(yīng)急救援機(jī)構(gòu)研究結(jié)果表明，單一媒體的教學(xué)形式如文字或圖片，宣教效率不高；復(fù)合媒體教學(xué)形式的效率，如多媒體教學(xué)也只提高30%的效率；高沉浸的VR 互動(dòng)媒體，強(qiáng)化實(shí)操水平，宣教效率可達(dá)到70%以上。

（2）線上廣泛傳播，降低宣傳教學(xué)成本。實(shí)現(xiàn)線上學(xué)習(xí)、教育、培訓(xùn)、考核，結(jié)合新媒體傳播，覆蓋面廣，大幅度降低培訓(xùn)的成本，—次投入反復(fù)使用。可支持多人同時(shí)體驗(yàn)，大大縮減了宣教的時(shí)間。

（3）學(xué)習(xí)過程中提高群眾學(xué)習(xí)急救知識(shí)的興趣與動(dòng)力。通過VR 這種百分百還原急救現(xiàn)場，人、物各就其位，讓體驗(yàn)者進(jìn)入一個(gè)虛擬又逼真的模擬情景，全身心的經(jīng)歷一個(gè)完整醫(yī)療事故的緊急救治過程。每一步驟的應(yīng)用都詳細(xì)到身體相對(duì)應(yīng)的部位，內(nèi)容、細(xì)節(jié)豐富，通俗易懂。

（4）增強(qiáng)群眾應(yīng)急避險(xiǎn)、自救互救意識(shí)和能力，提升群眾防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)和自救互救能力，使他們在面對(duì)突發(fā)災(zāi)害時(shí)能夠采取正確的應(yīng)對(duì)措施，從而全面提高社會(huì)綜合防衛(wèi)救治能力。

（5）提升公眾自信心，彌補(bǔ)盲目無措、不會(huì)自救、不敢互救、害怕錯(cuò)救、因救致殘的不良現(xiàn)象。

4 基于VR 技術(shù)的院前急救科普平臺(tái)的實(shí)效分析

院前急救科普平臺(tái)使用一年來，收到廣大使用者的好評(píng)。

（1）突破傳統(tǒng)的醫(yī)療急救被動(dòng)式教育方式，采用“學(xué)—做—考”系統(tǒng)化培訓(xùn)學(xué)習(xí)路徑，用戶化被動(dòng)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，使得用戶更深層次的學(xué)習(xí)掌握院前急救知識(shí)，虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行互動(dòng)，增強(qiáng)用戶人機(jī)交互體驗(yàn)感和沉浸感，民眾關(guān)注度顯著提高。

（2）傳統(tǒng)院前急救知識(shí)存在單個(gè)事故單一性的講解，此系統(tǒng)進(jìn)行整體開發(fā)，將生活中常見的救治事故嵌入到系統(tǒng)中，公眾學(xué)習(xí)掌握醫(yī)療救治知識(shí)的實(shí)際效果得以提升。

（3）利用互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)來和社交媒體進(jìn)行嵌入式傳播，線上學(xué)習(xí)、教育、培訓(xùn)、考核的目標(biāo)。結(jié)合新媒體傳播，傳輸快、覆蓋面廣，可節(jié)約培訓(xùn)成本，提高科普教育的推廣度；也可線下培訓(xùn)，實(shí)地體驗(yàn)平臺(tái)科普互動(dòng)模塊。

5 總結(jié)

本項(xiàng)目研究院前急救知識(shí)信息，將其結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化，以構(gòu)建院前急救知識(shí)庫；開發(fā)功能符合應(yīng)急急救措施的標(biāo)準(zhǔn)化流程。與虛擬仿真技術(shù)相結(jié)合，將專業(yè)知識(shí)性較強(qiáng)的院前急救知識(shí)轉(zhuǎn)化為大眾喜聞樂見且易于理解的科普性知識(shí)，針對(duì)不同年齡層次、不同背景特定人群針對(duì)性開發(fā)。構(gòu)建虛擬仿真實(shí)訓(xùn)演練系統(tǒng)，設(shè)計(jì)功能模塊，使不善電子信息技術(shù)操作的普通群眾能夠方便而正確的互動(dòng)。利用互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)端口推廣傳播，通過社交媒體來提升公眾的關(guān)注度和興趣持久度，引導(dǎo)用戶自主學(xué)習(xí)、測評(píng)和分享，取得了良好的社會(huì)實(shí)效。

引用

[1] 牛哲.“健康中國”策思想政治工作旨?xì)w和多維建構(gòu)[J].文存閱刊,2018(15):180-181.

[2] 高原.中國急救體系尷尬待解[J].法治與社會(huì),2020(2):50-51.

[3] 滕美艷,孔質(zhì)彬,劉潔.交通事故院前急救的危機(jī)管理[C]//中華醫(yī)學(xué)會(huì)急診醫(yī)學(xué)分會(huì)第17次全國急診醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì),2014:08-07.

[4] 劉倩.淺析國內(nèi)應(yīng)急科普現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代職業(yè)安全,2020(2):32-33.