虛擬現實技術在臨床醫學教學中的應用研究

王瑜瑾

摘要：探討了虛擬現實技術在臨床醫學教學中的應用，以及其在醫學教學中的優勢與具體應用。虛擬現實技術的應用提高了學生的參與度與興趣，同時在教學中提供了實時互動與反饋，并模擬了真實的臨床場景，具有較高的安全性，可以規避錯誤風險。具體應用方面，虛擬現實技術在解剖學教學中，包括制作與使用3D解剖模型和虛擬手術模擬訓練系統。然后在臨床技能培訓中，包括模擬臨床案例訓練和醫療設備操作培訓。此外，在醫學交流與溝通方面，虛擬現實技術應用于虛擬會診系統和遠程醫學教學與實踐。

關鍵詞：虛擬現實技術；臨床醫學教學；臨床技能培訓

一、前言

隨著醫學科技的不斷進步，傳統的醫學教學模式已經無法滿足當代醫學教育的需求。傳統的醫學教學通常受限于實驗室設備的限制以及安全和倫理問題，使得學生無法充分參與到真實的臨床學習中。因此，為了更好地培養醫學生的臨床技能和提高他們的實踐能力，尋找新的教學模式變得至關重要。本研究旨在探討虛擬現實技術在臨床醫學教學中的應用，通過對虛擬現實技術在臨床醫學教學中的應用進行深入探討，有望為未來醫學教學模式的改革與進步提供理論和實踐參考。

二、虛擬實驗室在醫學教學中的應用優勢

（一）提高學生參與度與興趣

虛擬現實技術能夠提高學生的參與度與興趣，它通過模擬真實的臨床場景，打破了傳統醫學教學中枯燥的理論教學模式，使學生能夠更具體地感受到醫學知識與技能的應用。通過虛擬實驗室，學生可以與虛擬實體進行交互，在模擬的真實場景中進行操作與實踐，從而提高了他們的學習興趣。這種真實感的體驗使醫學教育不再僅僅停留在紙上談兵，而是讓學生身臨其境地體驗到臨床實踐的場景，從而激發學生的學習動力和興趣，實現了知識的直觀傳遞。

此外，虛擬現實技術還可以創造出更具交互性的學習環境，學生可以自主探索，在實踐中學習。通過虛擬實驗室的實踐，學生可以參與到醫學實踐中，并有機會應用他們所學的知識和技能，這種親身參與的學習方式能夠激發他們的好奇心和學習動力，從而提高對醫學教育的投入度。這種互動式的學習環境能夠深深吸引學生，培養出更加積極的學習態度。

（二）模擬真實臨床場景

虛擬現實技術在臨床醫學教學中能夠模擬真實的臨床場景，為學生提供更加真實、臨床化的學習體驗。傳統的醫學教學通常受制于人員、設備、場地等各種限制，學生難以親身感受到真實的臨床工作，而虛擬現實技術能夠通過逼真的模擬，引導學生置身于真實的醫療環境中。通過虛擬實驗室，學生可以模擬診斷與治療過程，了解各種疾病的臨床表現與處理方式，而不受到實際臨床環境的限制。

此外，虛擬現實技術還能夠創造出醫學教學中較難復現的特殊情況，如醫學教學中較難復現的緊急情況或緊急情況，為學生提供更具挑戰性和多樣性的臨床學習場景，從而提高他們的實際操作能力和應對復雜情況的能力。通過虛擬實驗室，學生可以模擬處理急救、手術和其他醫療干預措施，提高他們在臨床環境中的應變能力和決策能力。

在模擬的臨床場景中，學生能夠在安全的環境下進行學習，并反復練習，從而提高他們的臨床技能和應用能力。虛擬現實技術不僅可以提供更加真實的臨床體驗，同時還能夠讓學生更好地將理論知識與實踐相結合，形成更加完整的醫學學習體系。

（三）安全性與規避錯誤風險

虛擬現實技術在臨床醫學教學中的另一個優勢是提供了相對安全的學習環境，并且有助于規避錯誤風險。在傳統的醫學教學中，學生可能面臨著在真實的臨床環境下進行實際操作和診療的挑戰，可能出現錯誤并帶來嚴重后果。然而，通過虛擬實驗室和模擬訓練系統，學生可以在虛擬的、相對安全的環境中進行練習，而不會對真實患者產生不良影響。這種安全性的學習環境使得學生可以在循序漸進的學習過程中，擺脫對錯誤的擔憂，從而更加充分地發揮潛力，提高自己的實際操作技能[1]。

此外，虛擬實驗室還能夠為學生提供錯誤和失誤的學習機會。通過虛擬現實技術，學生可以發現并改正錯誤的方法，而這些錯誤在現實環境中可能會導致嚴重的后果。在虛擬實驗室中，學生可以自由地嘗試和探索，在泛化操作中，發現錯誤是更為重要的一步，也更不容易因為錯誤而對患者造成威脅。

三、虛擬現實技術在臨床醫學教學中的具體應用

（一）虛擬現實技術在解剖學教學中的應用

1.3D解剖模型的制作與使用

通過計算機圖形學技術，將解剖學數據導入虛擬現實環境中，生成具有高度真實感的3D人體解剖模型。教師和學生可以在虛擬現實環境中自由操作和觀察這些模型，從不同角度了解人體各部位的結構和功能。這種直觀的展示方式有助于提高學生對解剖學知識的理解和記憶。以2020年四川大學華西臨床醫學院為例，通過對學習解剖學課程的學生進行分組教學、考核和問卷調查，探討臨床醫學本科階段運用虛擬現實技術進行解剖學教學的效果（見圖1）。結果顯示，采用虛擬現實技術的教學組在解剖學知識掌握程度、實踐操作能力等方面均優于傳統教學組，證實了虛擬現實技術在解剖學教學中的優越性。

2.虛擬手術模擬訓練系統

虛擬手術模擬訓練系統通過模擬真實手術環境，讓學生在虛擬患者身上進行手術操作，提高手術技能和臨床應變能力。虛擬手術模擬訓練系統具有高度的真實感和互動性，能夠讓學生在安全、無風險的環境中進行手術實踐，降低實際手術中的并發癥和風險。以美國的一家名為Osso VR的公司為例，他們開發的虛擬手術訓練系統可以模擬各種復雜的手術環境，讓醫學生和實習醫生在虛擬現實環境中進行手術操作（見圖2）。通過不斷練習和反饋，學生的手術技能得到顯著提高。此外，該系統還可以針對不同手術類型和難度進行定制，滿足不同層次的教學需求[2]。

（二）虛擬現實技術在臨床技能培訓中的應用

1.模擬臨床案例訓練

通過虛擬現實技術，可以為學生提供各種臨床案例的模擬環境，包括病例分析、臨床診斷、治療方案制定等。學生可以在虛擬環境中進行與實際臨床工作相似的操作，如患者問診、體格檢查、檢驗數據解讀、診斷思維等。通過虛擬現實技術，學生可以在不斷的實踐操作中加深對臨床案例的理解和掌握，從而提高臨床決策能力和應對不同病例的能力。在虛擬現實的模擬臨床案例訓練中，可以根據實際臨床案例的特點建立不同的虛擬場景，模擬各種病情變化和臨床情景，為學生提供真實且多樣的臨床學習環境。同時，虛擬現實技術還可以記錄學生在訓練過程中的操作軌跡和相關數據，為教師提供學生學習情況的數據支持，以便及時發現學生存在的問題并進行指導、輔導。在模擬臨床案例訓練中，虛擬現實技術可以根據不同臨床科室的需求，模擬各種常見的臨床病例和醫患交流情景。例如，在內科領域，可以模擬心臟病患者的問診與體格檢查過程，幫助學生學習心臟病的常見癥狀和體征。在外科領域，可以模擬手術前的術前討論和手術操作過程，培養學生手術技能和團隊協作能力。此外，虛擬現實技術還可以模擬特殊情況下的臨床處理，如突發病情的急救處理、術后并發癥的處理等，使學生在虛擬環境中接觸到更多的臨床實踐經驗，提高其應對復雜臨床情況的能力[3]。

2.醫療設備操作培訓

虛擬現實技術可以為學生提供真實的醫療設備操作環境，如手術器械、影像診斷設備、監護設備等。學生可以在虛擬環境中進行醫療設備的模擬操作，學習設備的使用方法、操作技巧和常見故障處理等知識和技能。通過虛擬現實技術的醫療設備操作培訓，可以幫助學生快速熟悉各種醫療設備的結構和功能，更好地掌握設備的操作流程和注意事項，提高在實際臨床工作中使用醫療設備的熟練程度和安全性。同時，虛擬現實技術還可以模擬醫療設備的實際使用情況，如設備的不同工作模式、操作界面的變化等，幫助學生更好地理解和掌握設備操作的要點。在醫療設備操作培訓中，虛擬現實技術可以模擬不同類型的醫療設備操作場景，包括手術中的器械使用、影像診斷設備的操作、監護設備的設置與監測等。通過虛擬實境，學生可以參與各種醫療操作的模擬訓練，比如參與心臟起搏器植入手術、放射影像的診斷操作等，全面提高學生對醫療設備的操作技能。同時，虛擬現實技術還可以模擬設備故障的處理過程，培養學生應對設備異常情況的應變能力和處理能力，為日常臨床工作中的意外情況做好準備，增強安全醫療意識[4]。

（三）虛擬現實技術在病理學教學中的應用

1.病理學切片觀察與分析

病理學切片是醫學學生進行病理學學習和診斷分析的重要工具，傳統的病理學教學以顯微鏡下觀察切片為主要方式。然而，這種傳統的觀察模式存在一些限制，比如切片數量有限、顯微鏡調整困難、切片保存與共享不便等。虛擬現實技術在病理學切片觀察與分析方面的應用可以有效地克服這些限制，并提供更為靈活和便捷的學習方式[5]。

虛擬現實技術可以通過建立虛擬切片庫，將病理學切片數字化并生成虛擬切片，使得學生可以通過虛擬現實設備進行實時觀察和交互。這種虛擬切片展示不僅可以提供無限數量的切片，還可以實現切片的高倍率放大、旋轉、移動等功能。學生可以自由探索切片內部的細節，并在需要時進行測量和標記，進一步加深對病理學知識的理解。此外，虛擬現實技術還能夠提供多維度的圖像顯示，如顏色、亮度等，使得學生對病理學切片的觀察更加全面。

2.病理學實驗教學場景搭建與模擬

病理學實驗是醫學學生進行病理學實踐操作的重要環節，傳統的實驗教學主要以實體切片和顯微鏡為基礎，但存在實驗材料有限、顯微鏡調整繁瑣等問題。虛擬現實技術在病理學實驗教學中的應用，可以通過搭建虛擬實驗場景和模擬操作，提供更為真實和交互的學習體驗[6]。

（1）虛擬實驗場景的搭建

虛擬現實技術可以通過建模和渲染技術，構建出逼真的病理學實驗場景。學生可以通過虛擬現實設備進入虛擬實驗室，感受身臨其境的學習環境。虛擬實驗場景可以模擬真實的實驗操作臺、實驗器材和實驗材料，學生可以在虛擬環境中進行練習和實驗操作，盡可能接近真實實驗的情境（見圖3）。

（2）虛擬操作的模擬

虛擬現實技術可以通過手柄、觸控屏等交互設備，模擬病理學實驗的操作過程。學生可以通過手部動作在虛擬實驗場景中進行切片取樣、切片染色、顯微鏡調焦等實驗操作，實現實驗的步驟和技巧的模擬。虛擬操作的模擬不僅可以幫助學生掌握實驗操作的要點和技能，還可以提供實驗中可能遇到的不同情況和應對方法的訓練，幫助學生提高實驗操作的熟練度和應變能力[7]。

（3）虛擬實驗數據的生成與分析

虛擬現實技術可以通過模型生成和算法處理，模擬病理學實驗數據的生成和分析。學生可以在虛擬實驗場景中進行實驗操作，獲得對應的實驗數據。虛擬實驗數據的生成和分析可以通過算法和模型模擬實際的實驗結果，幫助學生進行數據的收集、處理和分析，進一步深化對病理學知識的理解。學生可以在虛擬環境中嘗試不同的實驗參數和條件，觀察不同的實驗結果，提高對實驗數據分析和解釋的能力[8]。

四、結語

虛擬現實技術在臨床醫學教學中的應用無疑為醫學教育注入了新的活力。通過虛擬會診系統和遠程醫學教學與實踐，虛擬現實技術有效地提高了醫學交流與溝通的效率，為醫患雙方帶來了實實在在的好處。然而，虛擬現實技術在醫學領域的應用仍面臨一些挑戰，如技術成熟度、設備成本、普及程度等。未來，隨著虛擬現實技術的不斷發展和完善，會有更多創新應用的出現，如更高級的手術模擬、病理分析、藥物研發等。此外，醫學教育領域也需要進一步探索如何將虛擬現實技術更好地融入教學體系，培養更多具備創新精神和實踐能力的醫學人才。

參考文獻

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[8]王永杰，崔利賓，袁鑫，等.虛擬現實技術在臨床醫學教學中的應用[J].醫學教育管理，2021，7（01）：73-77.

責任編輯：張津平、尚丹