论文部分内容阅读
【摘 要】随着计算机、人工智能、传感技术等科技的飞速发展，为虚拟现实技术打下了坚实的基础。在医学教育中，通过应用虚拟现实技术，解决了传统医学教育实训场地、费用、标本、危险等方面的问题，对提升现代医学教育实训起到了巨大的作用。
【关键词】虚拟现实技术 医学教育 实训
2010年卫生部制订的《临床住院医师规范化培训试行办法》及2011年教育部高教司发布的《2011年工作要点》，对医学教育作出了有关要求。目前医学教育的关键点之一在于对临床医学应用能力的提高，因此，加大和提升临床实训条件势在必行，虚拟现实技术正应这一要求逐步广泛应用于现代医学教育实训教学。
1 虚拟现实技术概述
虚拟现实（Virtual Reality，VR），是由计算机产生的集视、听、嗅、触、运动觉等感觉于一体的沉浸交互式虚拟环境。操作者借助必要的交互、传感与跟踪、显示设备，以人类自然的方式，从任何角度与虚拟三维环境中的物体进行交互，产生身临该虚拟环境的感受与体验。虚拟现实技术具有多感知性、交互性、想象性和浸没感的基本特征。
2 虚拟现实技术应用于医学教育实训的必要性
在传统的医学教学实训中，如人体标本解剖和各种手术实训，受标本、场地等的限制，实训费用高昂；同时，医学生不能通过反复在病人身上进行操作来提高临床实践能力、临床实践具有较大风险等。临床诊疗能力培养面临较大的困难，必须寻求有效的实训方法。虚拟现实技术在医学技能训练及考核上，具有诸多优势，对直接观察病变和体验操作均具有极大便利，解决了传统医学教育实训过程中出现以上的问题，因而目前应用和发展迅速。
3 目前虚拟现实技术在医学教育实训上的应用
近十年来，医学技能实训从教学模式、培训理念到训练手段都有了很大发展，而虚拟现实技术在仿真模型、多媒体教学软件等实训手段逐渐普及的基础上，成为拓展和提升医学实践教学的重要手段。目前应用较多的是医学技能训练、虚拟外科手术、心理疾病和精神疾病治疗等。
3.1 虚拟人体解剖学
传统解剖学挂图和大部分多媒体课件上应用教学图片都是二维模式，缺少直观的、立体的体验，造成了解剖学习的困难。模型、标本虽具有立体结构，但形式单一僵硬不能满足多角度、多层次的教学和实训需求。
虚拟人体解剖学，可在显示人体组织器官解剖结构的同时，显示其断面解剖结构，并可以任意旋转，并提供器官或结构在人体空间中的准确定位、三维测量数据和立体图像，令解剖教学直观真实，由外及里、由大体到微观，实现了形态教学和科研的跨越性发展。
3.2 普通外科操作虚拟训练系统
培养能够独立熟练操作的外科医生需经多年的临床实践。但医学生，不可能反复在病人身上进行操作，而手术虚拟训练系统可为他们提供反复训练、验证考核的条件[3]。
系统提供虚拟环境、虚拟人、虚拟人体图谱及虚拟人体器官，为医学生制订手术方案、术前在虚拟人体上进行练习、避免手术事故，同时对于复杂手术过程的训练，虚拟训练系统可进行规划、演练、预测及指导手术的进行。
3.3 腰椎（硬膜外）穿刺虚拟训练系统
腰椎穿刺操作技术极为重要，涉及内科、儿科、外科、神经科、麻醉科等学科，是医师必须熟练掌握的技能，但同时又是风险较大、病人心理负担重、不易配合的操作项目。
腰椎（硬膜外）穿刺虚拟訓练系统包括腰椎穿刺和硬膜外穿刺，分为成人和幼儿训练模块。腰椎穿刺具有基本腰椎穿刺、蛛网膜下腔麻醉、蛛网膜下腔给药、腰大池引流等训练功能。医学生在操作训练中，能够实时监测穿刺情况并做出相应反馈，计算机的显示与操作者的实际操作完全同步，并可提供人体模型分层浏览、实时检测等，避免了直接在病人身上操作引起的各种问题。
3.4 静脉穿刺虚拟训练系统
静脉穿刺是护理专业学生的基本功，面对复杂多样的疾病、年龄、病情的人体，穿刺技术及临床处置能力需反复训练。
该系统提供了逼真、全面、有效的训练条件，根据训练需要，可自由选择穿刺进针的部位和血管，选择不同的疾病类型、不同的穿刺难度、不同年龄的病人等，医学生得到全方位训练。从医学生接触模拟病人开始，到整个操作结束，所有的操作程序都有标准的操作手法示教和评判，可反复练习，接受标准的考核评判。操作过程和操作结果能自动保存，随时导出，通过回顾，对教与学都具有很重要的价值。
3.5 眼科手术等虚拟训练系统
导管插入动脉的模拟器，可以使医学生反复实践导管插入动脉操作；眼睛手术模拟器，根据人眼的前眼结构创造出三维立体图像，并带有实时的触觉反馈，医学生利用它可以观察模拟移去晶状体的全过程，并观察到眼睛前部结构的血管、虹膜和巩膜组织及角膜的透明度等。还有麻醉虚拟现实系统、口腔手术模拟器等。
4 结论与展望
虚拟技术在医学教育领域的发展，其现实目标就是为临床实践服务，包括临床医疗和医学教育，具有很强的实用性和广阔的发展空间。然而，目前虚拟产品费用较高，研发技术还有待进一步提高，产品有待继续完善。作为现代化教学手段的虚拟现实技术，尤其是实践技能训练的有效手段，必将在医学教育和临床实训中，发挥无可替代的作用。
【参考文献】
［1］约翰·布里格斯. 虚拟现实（VR）技术[J].现代技能开发，1997（8）：41.
［2］张云龙. 虚拟解剖学实验室在高等医学院校的应用现状与分析 [J].解剖学研究，2011，33（4）：310-311.
［3］王德利. 浅谈虚拟培训系统在外科手术技能培训中的应用[J]. 中国急救复苏与灾害医学杂志， 2012，7（7）：677-678.
［4］白承新. 虚拟三维图像指导锁骨下静脉穿刺[J].实用美容整形外科杂志，2002，13（4）：259.
【关键词】虚拟现实技术 医学教育 实训
2010年卫生部制订的《临床住院医师规范化培训试行办法》及2011年教育部高教司发布的《2011年工作要点》，对医学教育作出了有关要求。目前医学教育的关键点之一在于对临床医学应用能力的提高，因此，加大和提升临床实训条件势在必行，虚拟现实技术正应这一要求逐步广泛应用于现代医学教育实训教学。
1 虚拟现实技术概述
虚拟现实（Virtual Reality，VR），是由计算机产生的集视、听、嗅、触、运动觉等感觉于一体的沉浸交互式虚拟环境。操作者借助必要的交互、传感与跟踪、显示设备，以人类自然的方式，从任何角度与虚拟三维环境中的物体进行交互，产生身临该虚拟环境的感受与体验。虚拟现实技术具有多感知性、交互性、想象性和浸没感的基本特征。
2 虚拟现实技术应用于医学教育实训的必要性
在传统的医学教学实训中，如人体标本解剖和各种手术实训，受标本、场地等的限制，实训费用高昂；同时，医学生不能通过反复在病人身上进行操作来提高临床实践能力、临床实践具有较大风险等。临床诊疗能力培养面临较大的困难，必须寻求有效的实训方法。虚拟现实技术在医学技能训练及考核上，具有诸多优势，对直接观察病变和体验操作均具有极大便利，解决了传统医学教育实训过程中出现以上的问题，因而目前应用和发展迅速。
3 目前虚拟现实技术在医学教育实训上的应用
近十年来，医学技能实训从教学模式、培训理念到训练手段都有了很大发展，而虚拟现实技术在仿真模型、多媒体教学软件等实训手段逐渐普及的基础上，成为拓展和提升医学实践教学的重要手段。目前应用较多的是医学技能训练、虚拟外科手术、心理疾病和精神疾病治疗等。
3.1 虚拟人体解剖学
传统解剖学挂图和大部分多媒体课件上应用教学图片都是二维模式，缺少直观的、立体的体验，造成了解剖学习的困难。模型、标本虽具有立体结构，但形式单一僵硬不能满足多角度、多层次的教学和实训需求。
虚拟人体解剖学，可在显示人体组织器官解剖结构的同时，显示其断面解剖结构，并可以任意旋转，并提供器官或结构在人体空间中的准确定位、三维测量数据和立体图像，令解剖教学直观真实，由外及里、由大体到微观，实现了形态教学和科研的跨越性发展。
3.2 普通外科操作虚拟训练系统
培养能够独立熟练操作的外科医生需经多年的临床实践。但医学生，不可能反复在病人身上进行操作，而手术虚拟训练系统可为他们提供反复训练、验证考核的条件[3]。
系统提供虚拟环境、虚拟人、虚拟人体图谱及虚拟人体器官，为医学生制订手术方案、术前在虚拟人体上进行练习、避免手术事故，同时对于复杂手术过程的训练，虚拟训练系统可进行规划、演练、预测及指导手术的进行。
3.3 腰椎（硬膜外）穿刺虚拟训练系统
腰椎穿刺操作技术极为重要，涉及内科、儿科、外科、神经科、麻醉科等学科，是医师必须熟练掌握的技能，但同时又是风险较大、病人心理负担重、不易配合的操作项目。
腰椎（硬膜外）穿刺虚拟訓练系统包括腰椎穿刺和硬膜外穿刺，分为成人和幼儿训练模块。腰椎穿刺具有基本腰椎穿刺、蛛网膜下腔麻醉、蛛网膜下腔给药、腰大池引流等训练功能。医学生在操作训练中，能够实时监测穿刺情况并做出相应反馈，计算机的显示与操作者的实际操作完全同步，并可提供人体模型分层浏览、实时检测等，避免了直接在病人身上操作引起的各种问题。
3.4 静脉穿刺虚拟训练系统
静脉穿刺是护理专业学生的基本功，面对复杂多样的疾病、年龄、病情的人体，穿刺技术及临床处置能力需反复训练。
该系统提供了逼真、全面、有效的训练条件，根据训练需要，可自由选择穿刺进针的部位和血管，选择不同的疾病类型、不同的穿刺难度、不同年龄的病人等，医学生得到全方位训练。从医学生接触模拟病人开始，到整个操作结束，所有的操作程序都有标准的操作手法示教和评判，可反复练习，接受标准的考核评判。操作过程和操作结果能自动保存，随时导出，通过回顾，对教与学都具有很重要的价值。
3.5 眼科手术等虚拟训练系统
导管插入动脉的模拟器，可以使医学生反复实践导管插入动脉操作；眼睛手术模拟器，根据人眼的前眼结构创造出三维立体图像，并带有实时的触觉反馈，医学生利用它可以观察模拟移去晶状体的全过程，并观察到眼睛前部结构的血管、虹膜和巩膜组织及角膜的透明度等。还有麻醉虚拟现实系统、口腔手术模拟器等。
4 结论与展望
虚拟技术在医学教育领域的发展，其现实目标就是为临床实践服务，包括临床医疗和医学教育，具有很强的实用性和广阔的发展空间。然而，目前虚拟产品费用较高，研发技术还有待进一步提高，产品有待继续完善。作为现代化教学手段的虚拟现实技术，尤其是实践技能训练的有效手段，必将在医学教育和临床实训中，发挥无可替代的作用。
【参考文献】
［1］约翰·布里格斯. 虚拟现实（VR）技术[J].现代技能开发，1997（8）：41.
［2］张云龙. 虚拟解剖学实验室在高等医学院校的应用现状与分析 [J].解剖学研究，2011，33（4）：310-311.
［3］王德利. 浅谈虚拟培训系统在外科手术技能培训中的应用[J]. 中国急救复苏与灾害医学杂志， 2012，7（7）：677-678.
［4］白承新. 虚拟三维图像指导锁骨下静脉穿刺[J].实用美容整形外科杂志，2002，13（4）：259.