临床医学虚拟技术运用

本文作者：牛俊祝 单位：河南护理职业学院

1虚拟现实技术概况

虚拟现实（VirtualReality,简称VR）,又称临境技术,是指利用三维图形生成技术、传感交互技术以及高分辨率显示技术,生成三维逼真的虚拟环境[1]。通俗地讲,虚拟现实就是一种人与通过计算机生成的虚拟环境可自然交互的人机界面。虚拟现实技术起源于美国,目前以风行于军事训练、娱乐、医学、教育、建筑等各个行业。虚拟现实技术的理论基础是建构主义和人本主义学习理论。教育是一个传授知识的过程,通过学习者的亲身经历可以加速这一过程并且巩固所传授的知识,虚拟现实技术是为此而设计的很多方法中最有效的。虚拟现实技术具有不可替代的且令人鼓舞的应用前景,因为它允许学生与现有的各种信息互动,在仿真过程中,学生可以经历不同的时间和空间、可以接触各种仿真物体以及接触虚拟境界的各个部分。虚拟现实技术具有感知性、交互性、构想性等特点,认真分析临床医学教学中遇到的问题和虚拟现实技术的契合点,必将为临床医学教育带来新的生命力。

2目前临床医学教育中存在的问题

2.1临床实践与医学伦理之间的矛盾

众所周知,临床操作中有部分是具有侵入性的,对病人来说,可能会有创伤性和危险性。假如医学生的技能操作尚不规范和熟练,让其直接施行操作,很有可能将对病人构成伤害,甚至危及他们的生命,这有悖于医学伦理。其次,学生多组见习,如果反复检查同一名患者,必然会造成患者的不合作,从爱伤观念和人道主义观念出发,需要有新的教学方法来代替以真人为对象的临床实践教学。

2.2临床技能实践与资源短缺的矛盾

临床医学是一门实践性、规范性、直观性较强的学科,实践教学部分不可或缺。随着近年来高校的扩招,院校有限的实验设备、实验仪器、实习床位等资源不能很好地满足临床医学生的实践需求,师资力量和实验室的运行能力也面临着很大的考验。

2.3医疗风险与带教教师积极性的矛盾

随着社会法制观念的普及,社会医疗需求的增加,医患纠纷日益增加,在对医师尚没有相对科学和公正的法律保护的情况下,要指导医学生在病人身上进行临床技能训练,临床带教老师往往要冒着极高的风险,有些带教医师基于自我保护意识,经常避重就轻,躲避带教。这对提高临床技能教学质量极为不利。

3虚拟现实技术在临床医学教学中的优势

首先,虚拟现实技术在临床医学教学中的应用,既可避免临床医学实践教学对患者的健康造成影响,又可使学生在虚拟的教学环境中以及模拟患者的病情变化中学习医学知识和相关的操作技能,以便在真实的临床医学实践中实现学有所用,不仅使临床医学实践教学的顺利进行得到保障,还可以较高地保证教学质量。

其次,虚拟现实技术提供的无损耗实践环境可以模拟实验、实习的全部过程,改变了传统的教师演示、学生练习的教学模式。学生可在不占用实验室资源的情况下,掌握实验的操作流程,这样就很大程度地节约了实验室资源,有效缓解供需矛盾。

最后,虚拟现实技术可以使医学生在接触临床之前就提前进入虚拟的临床氛围,在虚拟环境中进行模拟操作,掌握必备的基础知识理论,可以使其动手能力得到锻炼,进而避免在接触真实临床环境时出现手忙脚乱的状态,防止造成安全隐患。

4虚拟现实技术在临床医学教育中的具体应用

4.1虚拟人体

美国国立医学图书馆（NLM）早在1985年,就开始进行人体解剖图像数字化的研究,美国科罗拉多州立大学医学院将一具女性尸体和一具男性尸体分别作了1mm和0.33mm间距的CT和MR扫描,然后将尸体冰冻后切成1mm的薄片并照相,经图像重建生成冠状面和矢状面映像,所得图像数据经压缩后,建立了“可视人”,并出版发行了CD盘片[2]。学生可在计算机屏幕上对“可视人”进行矢状面和冠状面的解剖,并且可以缩放局部图像。这一项研究应用对解剖学的教学有着非同寻常的意义。汕头大学医学院于2002年9月引进挪威的综合模拟人（SimMan）,主要用于临床技能教学和考核[3]。首都医科大学于2004年引进了美国的HPS和智能型高级综合数字模拟人,率先在国内开展基于VR的急诊医学高仿真模拟教学[4]。学生的诊治操作由计算机评判“,病人”的状况随时改变——或恶化或好转,学生在此过程中可获得真实的临床操作体验。此外,虚拟人体可开展虚拟解剖学、虚拟内窥镜学等学科的计算机辅助教学。

4.2虚拟实验室

虚拟实验室是在计算机加上一组软件和相关的硬件,让使用者在操作这台计算机时就像在操作一台实验仪器一样。很多临床医学教育中的实验都可以在虚拟实验室中开展进行。在“实验室”里,学生有充分的实验自主权,可以仿真实现各种实际中甚至不可视、不可入、不可摸、危险性高的实验,扩宽了教学实验的时间与空间的限制,学生甚至可以“全天候”地开展实验,降低了实验教学对客观物质条件的依赖。虚拟实验室的硬件用来解决信号的输入和输出问题,软件更为关键,它能很方便地改变、增减系统的功能与规模,美国加利福尼亚大学科尔曼实验室开发的EXP软件,就是一个用于神经生理学虚拟实验的基于虚拟现实的多功能软件。应用虚拟现实技术的培训模型是一种较新颖的教学方法,不仅为医学生提供了在校早期接触临床的机会和条件,而且还能使其临床技能操作能力和综合诊断思维能力得到提高,有效激发学生们的学习热情和潜力,较快地掌握临床诊疗实践规律,最后,还有助于学生的职业道德及行为规范的养成。

近几年,在医学教育中,虚拟现实技术的作用显得越来越重要,尤其体现在提高病人的安全性、培养学生的专业操作技能与自信、教育规范化等方面凸显了巨大优势。虚拟现实技术不仅可以提高医学教学水平,还有助于做到客观化考核,但是,它永远不可能取代真正的临床实践,它只是医学生接触真实病人之前的过渡性培训。我们应该适当地把虚拟现实技术和其它教育模式有机结合起来,提高医学专业课课堂的教学效率。