虛擬現(xiàn)實技術(shù)在皮膚科臨床教學中的應(yīng)用

趙梓綱，衛(wèi)宣瑾，林碧雯，李承新

虛擬現(xiàn)實（virtual reality，VR）技術(shù)作為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ膶W科，是利用計算機技術(shù)生成逼真的視覺、聽覺、觸覺融合的虛擬環(huán)境，使用戶以適當?shù)脑O(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境進行交互，相互影響，從而獲得與真實環(huán)境相同的體驗和感受[1]。VR技術(shù)的運用源于20 世紀60 年代，它是一種在計算機圖形學、計算機仿真技術(shù)、人機接口技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多學科交叉的新生技術(shù)。它通過計算機技術(shù)生成一個逼真的感覺世界，允許參與者運用人的自然技能，如頭部轉(zhuǎn)動、眼球轉(zhuǎn)動、手勢及其他動作，對虛擬實體進行交互考察，以此模擬或體驗真實過程，具有沉浸（immersion）、交互（interaction）以及構(gòu)想（imagination）等特征[2]。VR對界面的隱匿性促進了操作，使得學生在完成學習任務(wù)時更輕松，不受到計算機界面的干擾，從而把更多的精力放在學習內(nèi)容上。虛擬技術(shù)是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)、前沿科學和研究領(lǐng)域。雖然VR技術(shù)在我國醫(yī)學領(lǐng)域，尚處于初創(chuàng)起步摸索階段，但其在多種學科包括皮膚性病學、麻醉科學、外科學、病理學等學科中的應(yīng)用都有廣闊的前景。

1 VR技術(shù)在皮膚科教學中的優(yōu)勢

皮膚病學是一門以形態(tài)學為基礎(chǔ)，融高度邏輯性、理論性、實踐性為一體的臨床學科。其臨床癥狀、體征看似簡單，如皮損僅包括原發(fā)性和繼發(fā)性兩類共計18種，但不同癥狀和體征的組合所提示的疾病卻錯綜復(fù)雜[3]?，F(xiàn)代醫(yī)學教育的發(fā)展已不再滿足于對傳統(tǒng)多媒體教學，以問題為基礎(chǔ)的教學方式（problem-based learning，PBL）、案例教學大大提高了醫(yī)學教學效果，然而要將教學效果發(fā)揮到極致，必須結(jié)合學科特點，探索利于學生主動學習，有效掌握臨床知識的教學模式[4]。目前的皮膚病教學大多采用PPT（PowerPoint）的方式展示皮損照片，雖然皮膚性病科的患者皮損分布于皮膚或黏膜，可以通過照片很直觀的反映皮損的顏色、大小等，但是因為拍攝角度、曝光程度等多種原因，在學習過程中學生并不能對病損有詳實的感受，對于病損的質(zhì)地、深度、觸感的認知程度均需要靠語言文字來表達，對于疾病的理解和記憶有極大的限制性和誤差率。

在皮膚科的臨床教學中，使用VR技術(shù)可以模擬真實的患者、器官、組織及臨床手術(shù)任務(wù)等教學內(nèi)容，從而使醫(yī)學生能綜合運用多種感官自主探索和體驗，在開放、自主、交互式模擬環(huán)境中展開高效、安全、經(jīng)濟的學習實踐。相對于傳統(tǒng)教學模式，VR教學模式不受患者、場地以及時間等諸多因素制約，可以隨時隨地根據(jù)教學需要進行臨床教學活動，醫(yī)學生的實踐機會大大增加，從而有機會達到良好的臨床教學效果[1]。VR技術(shù)有助于面對面的交流，邏輯思維，自發(fā)的教學和學習，以及類似于實際的臨床培訓的即時反饋-體驗式學習過程。雖然任何教學方法均不可能有效地替代臨床培訓經(jīng)驗，但是教學工作者應(yīng)該提供類似的體驗式學習，這更有可能達到知識和技能長期的記憶力。

2 VR 技術(shù)系統(tǒng)的組成

VR 技術(shù)系統(tǒng)一般由3部分組成，分別是VR 眼鏡、服務(wù)器和軟件系統(tǒng)。VR 眼鏡相當于顯示器，使觀看者身臨其境般地進入沉浸式交互體驗，可以進一步提高學生實際的觀看感受；服務(wù)器相當于主機，處理VR 技術(shù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸和運算；軟件系統(tǒng)是VR技術(shù)系統(tǒng)的核心，所有教學體驗過程均由軟件系統(tǒng)支持和編輯實現(xiàn)。隨著VR 技術(shù)中硬件不斷更新?lián)Q代和軟件資源的不斷研發(fā)豐富，該技術(shù)已經(jīng)日益成熟，具有廣泛應(yīng)用的可行性，特別是在科研、醫(yī)學教育、臨床診斷、健康保健等醫(yī)學領(lǐng)域。在美國，VR 醫(yī)療技術(shù)是排在游戲之外的第2位研究對象。近年來國內(nèi)VR 技術(shù)發(fā)展迅猛，2016年我國首次裸3D+VR+APP（應(yīng)用程序，application）技術(shù)手術(shù)直播成功實施[5]。

3 VR技術(shù)在皮膚科教學模式中的展望

皮膚科學習不僅包括對皮損的視覺、觸覺的認識，還包括了皮膚組織病理活檢、真菌鏡檢、光療操作等多種技能知識，但是由于倫理、實際工作中還是存在許多困難，為教學帶來眾多阻力。應(yīng)用VR技術(shù)，學生可以實時形成有效閉環(huán)：認知-操作-糾正-記憶，從而對于專業(yè)知識有多方面的深刻印象。比如：在皮膚活檢的學習中，在教師的指導(dǎo)下，學生可以應(yīng)用VR技術(shù)進行病損部位選擇、消毒、局部麻醉、病損切除、縫合到最后包扎，學生對皮膚活檢技術(shù)有了全面深刻認識的同時，也減少臨床中因為認識不足及取材失誤造成人力、物力的浪費。此外，皮膚的重要功能之一是免疫功能，其中較為復(fù)雜的就是抗原提呈作用，初學者甚至是很多高年級同學對于這一過程都停留在書本上的字面含義，如果在教學中結(jié)合VR教學可以大大加深學員對于這些抽象概念的理解，更好的幫助學員理解疾病，并應(yīng)用于臨床實踐中。如在抗原提呈過程中，細胞毒性T淋巴細胞（cytotoxic T-lymphocytes，Tc）可直接對攜有主要組織相容性復(fù)合體I 類分子（major histocompatibility complex Ⅰ，MHC Ⅰ）相關(guān)抗原肽的細胞發(fā)揮細胞毒作用。結(jié)合VR教學，將學員以Tc cell的視角模擬其細胞毒作用，當抗原肽感染細胞后，學員（即Tc細胞）向靶細胞表面插入穿孔素，在細胞膜表面形成小孔，學員（即Tc細胞）通過小孔釋放顆粒酶，進而發(fā)揮細胞毒作用。當然，如果未來技術(shù)允許，也可多名學員同時參與不同角色，從不同視角參與理解這一過程。未來利用VR技術(shù)可以實現(xiàn)臨床實踐與教學的完美結(jié)合，有效利用臨床資源，在有效的時間內(nèi)最大限度提高教學效率。

VR 技術(shù)畢竟屬于一種較新的技術(shù)，其應(yīng)用到教學過程中時間較短，部分教師難免對其存在一定的疑惑，認為傳統(tǒng)的課堂教學才是最佳的方法。在這種情況下，即使 VR 技術(shù)引入后，教師也可能僅僅將其作為一種輔助的教學手段，得不到足夠的重視。 因此，建議在VR技術(shù)引入前，高校首先以VR 技術(shù)的優(yōu)勢和方法為主題，對全體教師開展培訓，使教師主觀上正確認識到VR 技術(shù)的意義和價值，為VR 技術(shù)更好地融入到教學過程中，提供良好的前期基礎(chǔ)[5]。

4 結(jié)語

皮膚科學由于教學內(nèi)容較為特殊，傳統(tǒng)的PPT教學或者PBL、臨床病理討論（clinical pathology conference，CPC）等教學模式僅僅依靠語言和圖片的展現(xiàn)方式很難使臨床經(jīng)驗尚淺的住院醫(yī)師及規(guī)培生對于疾病的皮損特點有深刻的理解和認識。VR技術(shù)的應(yīng)用可以為皮膚科教學創(chuàng)造多維度的教學環(huán)境，在給學生帶來視覺、觸覺等多角度感受的同時，還可以簡化冗長的語言描述，便于學生理解和記憶，大幅度提高了教學效率。

【參 考 文 獻】

[1]金昌, 趙蒙, 吳常生. 探討VR技術(shù)在子宮動脈栓塞術(shù)臨床教學中的應(yīng)用價值 [J]. 實用婦科內(nèi)分泌雜志(電子版), 2016, 3(19):132-134.

[2]羅溪, 李松聲, 王月帆, 等. VR技術(shù)在高等醫(yī)學教育中的應(yīng)用 [J].中國醫(yī)學教育技術(shù), 2016, 30(4):420-423.

[3]龔子鑒, 賴維, 陸春, 等. 談皮膚病學教學中哲學層面臨床思維的培養(yǎng) [J]. 中國醫(yī)學教育技術(shù), 2012, 26(6):680-683.

[4]黎昌強, 余媛, 廖勇梅, 等. 臨床病理討論聯(lián)合基于問題的教學模式在皮膚性病學教學中的應(yīng)用 [J]. 實用皮膚病學雜志, 2016, 9(5):333-335.

[5]秦洪彬. VR技術(shù)在高校麻醉學教學中的應(yīng)用探討 [J]. 中國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè), 2017, 14(19):76-37.