探讨VR技术在临床教学上的应用可行性

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  摘要:随着科技的进步,VR技术应运而生,它是通过计算机处理技术及传感技术构建仿真的现实环境,让用户身临其境,使其体验真实感。目前,已运用于各大领域,尤其是在操作技术精细复杂的医学领域。
  关键词:VR技术;临床教学;可行性
  虚拟现实技术(VR)是依靠计算机技术,虚拟现实硬件、软件资源,使其与现实情境一致,具有视觉、听觉、触觉的三维虚拟场景,用户可在虚拟环境中进行交流和沟通,以产生身临其境的感知体验[1]。目前在医疗领域及临床教学上大量应用。本文对VR技术在临床教学上的应用可行性进行了探讨,现将具体情况报道如下。
  1 VR技术的特点及发展现状
  1.1特点
  VR技术是将现实与虚拟结合,利用计算机创建现实相似的模拟环境,包含视觉、听觉、触觉、嗅觉等感知系统,让用户浸入到此环境中,身临其境的感受真实性,具有构想性、多感知性、存在感、交互性、沉浸感及自主性等特点,用户能不受时间及空间限制,在模拟现实的情景中进行互动交流,给人逼真的认知及感受,以提高用户的操作技能,启发其思维[2]。
  1.2發展现状
  VR技术于2016年风靡全球,尤其是在临床医疗及临床教学中应用甚广。穆罕默德医师为英国伦敦医院患者进行肿瘤切除手术时通过VR技术使全世界观看整个直播手术过程;在临床教学上,全球各地的医师可通过网络或虚拟现实眼镜,进行培训及手术沉浸式体验,让全球对一流的医师手术进行观摩[2]。2016年10月,同济医院举办了VR模拟手术演示学习班,在模拟环境的手术室中完成了手术示教,为临床教学的前景打下了基础[3]。
  2 VR技术在临床教学上应用的优势
  VR技术应用在临床教学上体现了几大优势:第一,经济性。VR打破了传统的教学模式,为学生建立了一个仿真性极高的临床模拟情景,不占用任何场地、资源、器材、人力等,让学生在仿真的环境中进行操作实验,且可多次反复操作,直至其完全掌握,缓解了教学资源及经济压力。第二,灵活性。VR不限制于传统的时间及空间,可以让学生随时进入到模拟环境中进行学习和操作实验,也可以让学生接触到高难度、高危险性的疑难手术,打破了传统的不可摸、不可入的谨慎模式,学生可以通过视、听、触感受到现实操作的真切感知。
  第三,安全性。VR技术中,学生在进行临床模拟操作前,可提前掌握基础理论知识及操作技能,熟悉临床氛围,将理论与临床实践操作结合,避免手忙脚乱引起安全隐患。大量的模拟训练还可以提高学生的技能,增强其处理突发情况的能力,减少失误几率,保障患者健康安全。第四,趣味性。VR可通过计算机进行各种虚拟案例的设计,编造出各种人物、性格、病症、场景,使其感受情景生活化和趣味化,打破了传统的沉闷枯燥感,使学生不再紧张压抑,激发其兴趣感,调动其学习积极性,使其主动思考,进行思维锻炼及提高其判断能力。且在模拟情景中,还可进行沟通交流,彼此不仅可以交换学习经验,进行总结和分析,还可改善护患关系。
  3 VR技术在临床教学上的作用
  3.1提高课堂教学
  传统的临床教学是通过书面讲授基础理论知识,辅助幻灯片及视频等进行操作技能讲解,其概念抽象,且为平面模型,没有立体感,使学生理解困难,接受程度低,且枯燥乏味,不利于调动其学习积极性。在实验教学中,实验的时间、空间、标本、实验器材和试剂等都限制了实验训练的次数和程度。而VR技术,可以进行可视化场景教学,为学生形象立体的呈现出知识内容,且进行操作实验时能节约成本。学生通过VR技术可进行专注性学习,在模型中能进行标记、注释,快速的获取各种组织器官的名称、结构及性状,且可反复练习,弥补不足,巩固知识,提高其整体学习效果[4]。2017年,相关研究者通过电子计算机将断层扫描机核磁共振成像构建成了三维解剖结构,显示出了脑室及血管系统结构,学习者带上VR设备可进行沉浸式学习,可以快速了解各组织器官名称、性状及相互关系,研究结果显示,通过VR学习比传统常规的学习效果更好,学习者享受和专注度更高,学习主动性及动力更强,应用于临床护理操作更精确。
  3.2打破传统临床实习培训
  为保障手术顺利和患者安全,医生在进行实践操作前都会经过长期的临床实习培训。VR技术中操作者在VR模拟情景中经过反复熟练的操作后再进行实际的操作,可保障手术安全性,提高有效率。传统的临床实习一般是通过动物模型或尸体进行解剖操作等,其费用成本较高,且受标本的限制,不能有效达到临床实习效果。VR技术结合现实数据及条件创建了模拟环境,为临床实习培训提供了有效的平台,受训医生可在环境中进行临床操作训练,不受时间、地点的影响进行反复的操作训练。且传统对临床操作技能水平的判断是根据带教老师或上级医生的主观而定,而VR能记录操作者的手术步骤,自动快速的进行客观公正的判定,其准确率及反馈效率高,能有效的显示操作者的操作技能水平及学习效果,有利于操作者弥补不足[5]。传统的手术观摩只能站在旁观角度,极易造成视角差,而进行VR手术观摩,可以将观摩者的视角转换为主刀位置,让其能从主刀视角观看每一步手术操作,快速的掌握要点,提高学习效果。
  4 VR技术的设计
  (1)虚拟的工作场所。建立虚拟医院运作模式,让学习者体验临床护理工作环境及岗位职责,加深其对临床护理工作的认识。建立的医院模式可以是大型、综合、社区、乡镇等,使学习者多方面认识工作性质及岗位职责,拓宽其眼界及思路。(2)虚拟的工作。医院工作涉及就诊、检查、住院治疗、护理等多个环节,现实中学习者无法全部体验,导致护理工作不能全面,VR技术可运用计算机进行各种场景、各种角色的设计,使学习者接受不同的岗位任务,让其完成理论知识的完整构建。(3)设计中加强互动。在VR模拟情境中加入信息工具等设计方面学习者检索数据及资料,并建立互动界面,使学习者与教师间进行互动,及时的反馈护理操作中遇见的问题,便于教师做出问题分析及指导,并加强学习者之间的沟通交流,以交换彼此经验,提高协调合作[6]。   5 VR技术在临床教学上的应用
  5.1在手术技能培训中的应用
  目前临床上的手术大多选用微创技术,其失血少、并发症少、患者恢复快、能有效提高其预后和手术成功率。微创技术对医师操作技术熟练程度高,所以应加大医师的培技能训。VR模拟技术可创建手术场景,让医师置身到模拟环境中,进行器械使用、置管、缝合、打结等一系列实践操作,且可进行反复操作达到熟练程度,使其在实践中能熟练快速准确的完成操作,避免手术风险,提高安全性和成功率。
  5.2在操作层面教学中的应用
  护理工作比较细致、风险性较大、涉及问题较多,且需熟练的护理技术。VR技术提供了模拟的场景及患者,让其置身在护理环境中,对患者进行观察相关护理操作,体验传统实验室中无法实现的情境,帮助其提升技能操作熟练度。另外,VR技术可提供一些特殊环境的模拟训练,如平时严格进入的手术室、症状监护室等,学生可在模拟环境中观察患者情况、执行护士操作,或参与到手术中,提高其专业知识和技能操作。此外,VR技术还可以模拟出人体结构组织,通过3D呈现,有利于学生理解及记忆。
  5.3在教学考核中的应用
  在常规的操作技能培训考核中,由于主觀性及各种客观因素的影响,缺乏统一客观的考核体系及标准,对学习者考核产生争议及不公平性。而VR介入考核,根据考试内容模拟临床场景,针对被考核者的反应做出创设性问题,以考察被考核者的解决措施。并对考核者操作过程中的活动及数据进行统计分析,反馈出被考核者的行为结果,使教学和考试一体化完成,且使考核结果标准化和可量化,不仅节约了考核时间和资源,还促进了被考核者临床经验的总结及吸收。
  5.4远程教学的应用
  VR是依托计算机网络技术,不仅可弥补教师资源不足、教学资金有限的不足,还可以打破时间及空间的限制,随时随地的进行教学传授。医学发达地区可通过远程网络,在线对其他地区进行教学、会诊等,解除了异地差异,使先进的医疗技术同步于各地,实现跨地区共同的技术发展。
  5.5在外科科室的技能培训应用
  (1)在眼科中的应用。眼科护理比较精细,涉及的组织及血管较多,在教学实际操作中较难实行,而VR的介入,可以模拟眼部及脑部组织,将其细微血管及神经显现出来,学习者进入学习,可认识和触摸各细微血管组织,并做反复练习,以提高护理操技能。(2)在胃肠外科的应用。腹腔手术与传统常规手术相比,其创伤小,疼痛小,恢复时间短。VR为学习者提高了高度仿真的腹腔镜模拟手术环境,使其在反复训练中,提高操作的准确性及眼手协调性,并对操作训练进行技能测试,以提高腹腔手术的准确率和效率。(3)在骨科中的应用。VR技术中,关节镜的模拟训练可对手术技能进行跟踪记录和反复评估,客观的对手术技巧进行反馈,减少手术次数,提高学习效率,保证手术操作技能准确性及安全性。Rebolledo B通过关节镜手术模拟训练研究得出结果,其手术的损伤程度较小、完成时间较短,对骨科医生的手术意义重大。而加入VR护理练习,可以直观患者的伤口位置及内部损伤情况,有利于日常中的护理操作。(4)在口腔科的应用。口腔外科手术中植牙和正颌手术较为常见,VR模拟口腔颌面,通过内窥镜摘除颌下腺进行虚拟操作训练,能有效缩短手术的时间,提高手术效果。(5)泌尿外科的应用。泌尿外科教学的常用方法是SP模式,而VR的加入,使学习者更加身临其境的融入到角色模拟中。学习者首先掌握疾病的相关理论知识,进入VR模式,接受培训教育,带教老师根据疾病的模拟重点进行VR情境再现,以指导学习者进一步感受模拟尿频、尿急、尿痛及血尿的临床特征,深刻了解病房中基本疾病的临床表现,让学习者感性认识扮演的角色,感知患者的临床表现及特征,分组进行患者及护理的角色互换练习,加强其常规护理操作,通过VR自动评分改进练习中的不足,再进行反复练习,提高专科疾病的诊断、护理及操作技能。
  5.6在内科科室的技能培训应用
  (1)在呼吸内科的应用。呼吸内科中的超声引导经支气管针吸细胞学检查操作技术非常精密,需要长时间的学习及经验积累。但VR的介入教学,可使学习者通过模拟情况进行学习和练习,且可其操作技能进行有效的评估,通过对VR的介入教学研究结果显示,可明显提高学习者的纤维支气管镜技术操作水平,缩短其手术时间。(2)在心血管内科的应用。根据相关研究显示,心导管介入不仅手术麻醉要求较低,且能减少手术及暴露时间,能有效降低成本,缩短患者的住院时间,保证其安全性和疗效。VR可模拟出三维心脏模型,使学习者学习心脏超声心动图,并根据计算机存取数据导出年资高、顶端心血管内科医生的手术介入控制操作轨迹,进行插管过程中摩擦及视觉的观摩和反馈,以吸取年资高的、顶端心血管内科医生的方法及经验,提高其临床实践技术能力[8]。
  6 总结
  VR技术主要是针对早期医生及护士的技能培训,使其能将理论知识和技能操相结合,能在临床实践上熟练的运用技能操作,以增强临床上的安全性,提高治疗有效率。VR技术在临床教学上的应用,通过其直观的知识与身临其境的模拟技能操作,调动学生的学习积极性,使其熟练掌握操作技能,以改善临床整体效果。
  综上所述,VR模拟技术对提高学习者的技能操作水平是显著有效的,能保证患者的安全性。目前,VR技术已经应用于各外科和内科中,通过对模拟的环境进行操作技能训练,以提高学习效果,保证实际操作的有效率,提高患者预后及治疗率。
  参考文献:
  [1]张莉芳,丁珍珠,何兰燕, 等.虚拟现实技术在护理教学中的应用现状及问题分析[J].中华护理教育,2018,15(3):231-234.
  [2]朱佳伟,潘周娴,陈适, 等.虚拟现实技术在医学领域的应用及展望[J].基础医学与临床,2018,38(3):422-425.
  [3]李丽萍.护理实验教学中虚拟现实技术的运用[J].临床医药文献电子杂志,2017,4(84):16622-16623.
  [4]赵敬,张艳,张倍倍, 等.虚拟现实技术在护理实验教学中的应用现状[J].中国数字医学,2018,13(3):57-59,77.
  [5]高枫.将VR游戏应用于护理教学的思考[J].教育现代化,2017,4(51):347-348.
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