淺談虛擬現(xiàn)實技術(shù)在兒科臨床實習(xí)中的應(yīng)用

李宇 柏萍 周小琳 何展文（通信作者）

（1中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院兒科 廣東 廣州 510120）

（2中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院綜合科 廣東 廣州 510120）

培養(yǎng)新世紀(jì)高素質(zhì)復(fù)合型醫(yī)學(xué)專門人才的關(guān)鍵在于培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生臨床實踐能力，臨床實習(xí)是醫(yī)學(xué)生臨床實踐能力培養(yǎng)的起點，是從醫(yī)學(xué)理論過度到臨床實踐的橋梁。由于兒童患者的特殊性和醫(yī)患矛盾緊張等原因，兒科醫(yī)生臨床實踐鍛煉機會不足導(dǎo)致一些潛在的問題日益突出。同時傳統(tǒng)兒科實習(xí)臨床實踐教學(xué)模式以“小班式”課堂教學(xué)、床邊教學(xué)、模具練習(xí)等方式培養(yǎng)，受限于時間、地點、病例種類、病人溝通能力等因素影響，導(dǎo)致不同批次學(xué)生教學(xué)內(nèi)容差異較大。因此著力探索新的臨床實習(xí)教學(xué)模式以保證實習(xí)質(zhì)量勢在必行。

虛擬現(xiàn)實（virtual reality，VR）是一門新興的人機交互技術(shù)，是指借助計算機和傳感技術(shù)構(gòu)建一個與現(xiàn)實環(huán)境相似的虛擬環(huán)境，操作者在其環(huán)境中通過語言、手勢等自然的方式，安全地進行功能性交互訓(xùn)練。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可構(gòu)建出相應(yīng)的教學(xué)場景及模擬臨床操作，為臨床實踐教育的可視化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化提供條件。目前國內(nèi)外已有將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于疾病診療、臨床教學(xué)培訓(xùn)、臨床操作、術(shù)前規(guī)劃等多領(lǐng)域的嘗試[2-7]，但國內(nèi)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在兒科臨床實踐教學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用還是處于初創(chuàng)起步摸索階段。本文將虛擬現(xiàn)實技術(shù)在我院兒科學(xué)臨床實習(xí)中的初步實踐嘗試應(yīng)用報道如下。

1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)

20世紀(jì)60年代初，Jaron Lanier最早提出虛擬現(xiàn)實的概念。VR技術(shù)依靠計算機技術(shù)模擬產(chǎn)生一個三維逼真的視覺、聽覺、觸覺融合的虛擬場景，讓使用者使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，用自然的方法與虛擬場景進行互動，從而獲得身臨其境的體驗和感受。它綜合了計算機圖形學(xué)、人工智能、數(shù)字圖片處理、多媒體體術(shù)、傳感技術(shù)、人機交互等多種技術(shù)于一體，具有沉浸性、交互性、構(gòu)想性三大特性[8-9]。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)為醫(yī)學(xué)教育、臨床診斷、臨床科研、健康保健等帶來新的氣象。虛擬現(xiàn)實技術(shù)與兒科臨床醫(yī)學(xué)診療過程有機的結(jié)合和科學(xué)的整合，以模擬兒科臨床實際情況為前提，以實踐教學(xué)、情景教學(xué)和個體化教學(xué)為特征，構(gòu)建真實的兒科典型病例重現(xiàn)的虛擬系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于兒科臨床實踐教學(xué)中，提高實習(xí)醫(yī)學(xué)生實踐能力。

2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在兒科臨床實習(xí)中的應(yīng)用：

現(xiàn)將虛擬現(xiàn)實技術(shù)在我院兒科先天性心臟病教學(xué)中的應(yīng)用體會介紹如下：

2.1 心臟的胚胎發(fā)育

在胎兒心臟發(fā)育過程中，從原始心管到心臟發(fā)育的完成，經(jīng)歷復(fù)雜的位置及形態(tài)學(xué)的變化，如有任何因素影響了心臟胚胎發(fā)育，使心臟某一部分發(fā)育停滯或異常即可造成先天性心臟畸形。為了能從立體的角度展示不同階段的心臟情況以及發(fā)育異常時所導(dǎo)致的特殊疾病，我們采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將不同階段的心臟發(fā)育特點制成錄像，讓學(xué)生感性認識心臟的局部解剖以及其發(fā)育異常時所導(dǎo)致的疾病。

2.2 胎兒血液循環(huán)特點

我們應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)動態(tài)展示胎兒循環(huán)及出生后血循環(huán)的改變，讓學(xué)生充分了解正常和異常情況下各房室血液壓力特點，這對學(xué)生了解先天性心臟病的血流動力學(xué)變化具有重大意義，這是掌握疾病臨床特點的基礎(chǔ)。

2.3 典型先心的病史詢問場景

通過錄制典型先天性心臟病病例的VR視頻，結(jié)合頭盔等工具即可實現(xiàn)沉浸式的問診體驗。學(xué)生可在模擬環(huán)境中通過先天性心臟病病例問診不斷提高學(xué)習(xí)問診技巧。由于不同于傳統(tǒng)床邊教學(xué)模式受帶教老師、病人情況的影響，VR視頻教學(xué)的可重復(fù)性極高，可以達到臨床教學(xué)規(guī)范化的要求，教材也可根據(jù)教學(xué)目的實時改變。

2.4 典型先心的體格檢查場景

我們VR技術(shù)可以很好的展現(xiàn)心臟視診、聽診的感覺，從而達到床邊教學(xué)的效果。至于觸診、叩診等模擬目前也在發(fā)展中，相信不遠的將來即可模擬出床邊教學(xué)的效果。

2.5 先天性心臟病的實驗室檢查技術(shù)

先天性心臟病診斷中的胸部X線、超聲心動圖、心導(dǎo)管檢查，均要求動態(tài)顯示血流動力學(xué)的特點并進行實時分析，這些都可以通過VR技術(shù)進行。

2.6 問卷調(diào)查

臨床實習(xí)結(jié)束后，我們以問卷調(diào)查的形式進行評估，包括：學(xué)習(xí)主動性和積極性，學(xué)習(xí)的目的性與趣味性，學(xué)習(xí)效率，分析問題解決問題的能力，臨床實踐能力提高，醫(yī)患溝通能力及滿意度等。我們的研究表明，虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練方法提高了學(xué)生對兒科臨床實習(xí)實踐的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生積極性和趣味性，尤其利于學(xué)生的實際操作能力提高。

3.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在兒科臨床實習(xí)的優(yōu)勢與不足：

3.1 優(yōu)勢

（1）臨床兒科實習(xí)往往由于受限于教學(xué)時間、地區(qū)等差異導(dǎo)致病種不一，有些病例難以展現(xiàn)，而VR技術(shù)不受時間、空間限制，可通過收集不同時間、不同地區(qū)的臨床病例資料實現(xiàn)教學(xué)資料庫的完整構(gòu)建。（2）VR教學(xué)系統(tǒng)不會對患兒造成傷害，減少和避免了醫(yī)療糾紛和事故的發(fā)生，改善了目前日益緊張的醫(yī)患關(guān)系，也增加了醫(yī)學(xué)生的兒科實踐操作機會，提高了兒科臨床實踐能力。（3）VR技術(shù)不僅彌補了兒科傳統(tǒng)教學(xué)的缺點，又能夠給學(xué)生帶來三維立體的模擬體驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動機，從而顯著提高兒科臨床教學(xué)效果，為今后的兒科臨床工作奠定良好的基礎(chǔ)。

3.2 不足

（1）存在潛伏期，這種時間延遲可能出現(xiàn)在使用模擬輸入設(shè)備訓(xùn)練時的動作中、對虛擬現(xiàn)實環(huán)境的反應(yīng)中和對外界刺激的變化中。（2）虛擬環(huán)境對應(yīng)真實環(huán)境時，對距離感知存在誤差，而且缺乏臨床情感溝通。（3）由于前庭系統(tǒng)感受的真實位置信息與視覺看到的虛擬現(xiàn)實畫面不匹配，易引起使用者眩暈反應(yīng)。

4.結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ)教學(xué)模式作為一種新的教學(xué)方法，為醫(yī)學(xué)生的臨床實習(xí)實踐培訓(xùn)提供了良好的條件，使他們能夠較好地從理論知識過度到臨床診療實踐。

虛擬系統(tǒng)融入到兒科臨床實習(xí)教學(xué)嘗試中，通過模擬病例學(xué)習(xí), 激發(fā)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機,可以充分挖掘?qū)W生獨立思考和解決問題的能力,為今后的兒科臨床工作奠定良好的基礎(chǔ)。雖然仍存在一些不足之處，相信虛擬現(xiàn)實技術(shù)在兒科醫(yī)學(xué)教育上的應(yīng)用會不斷探索完善，形成更有效的兒科教學(xué)模式，為醫(yī)學(xué)科學(xué)發(fā)展的需要培養(yǎng)出高質(zhì)量21世紀(jì)復(fù)合型醫(yī)學(xué)人才。