發(fā)布時(shí)間：2021-03-16所屬分類：醫(yī)學(xué)職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 【摘要】健康中國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略對(duì)高質(zhì)量醫(yī)學(xué)教育、高水平手術(shù)研究、精準(zhǔn)臨床診療提出了新的要求。面向國(guó)家新醫(yī)科戰(zhàn)略發(fā)展布局，本文在概述虛擬現(xiàn)實(shí)概念、核心價(jià)值及其對(duì)行業(yè)支撐作用的基礎(chǔ)上，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在新醫(yī)科人才培養(yǎng)中的作用進(jìn)行了探討，并以典型案例的
【摘要】“健康中國(guó)”國(guó)家戰(zhàn)略對(duì)高質(zhì)量醫(yī)學(xué)教育、高水平手術(shù)研究、精準(zhǔn)臨床診療提出了新的要求。面向國(guó)家新醫(yī)科戰(zhàn)略發(fā)展布局，本文在概述虛擬現(xiàn)實(shí)概念、核心價(jià)值及其對(duì)行業(yè)支撐作用的基礎(chǔ)上，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在新醫(yī)科人才培養(yǎng)中的作用進(jìn)行了探討，并以典型案例的形式，詳細(xì)剖析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)相關(guān)的實(shí)操教學(xué)、技能考核、在線自主訓(xùn)練、臨床思維實(shí)訓(xùn)等方面所發(fā)揮的重要作用，以期為新醫(yī)科人才培養(yǎng)的模式創(chuàng)新提供有益經(jīng)驗(yàn)借鑒。
【關(guān)鍵詞】 新醫(yī)科 醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 虛擬人體 虛擬手術(shù)
“健康中國(guó)2030”國(guó)家戰(zhàn)略對(duì)新時(shí)代醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)提出了新要求。虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、大數(shù)據(jù)、5G等新一代信息技術(shù)與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)交叉融合并創(chuàng)新發(fā)展，是提高醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)質(zhì)量和規(guī)模的有效路徑，也是信息文明社會(huì)背景下新型醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)體系建設(shè)的重要支撐。
1新醫(yī)科戰(zhàn)略概況
1.1新醫(yī)科的背景和內(nèi)涵
2019年，教育部、科技部等13個(gè)部委聯(lián)合啟動(dòng)的“六卓越一拔尖”計(jì)劃2.0中明確指出，要全面推進(jìn)新工科、新醫(yī)科、新文科、新農(nóng)科的“四新”建設(shè)[1]。2020年9月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于加快醫(yī)學(xué)教育創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》，確立了“以新醫(yī)科統(tǒng)領(lǐng)醫(yī)學(xué)教育創(chuàng)新”的基本原則[2]。
新醫(yī)科是在新時(shí)代科技進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)變革和高等教育改革發(fā)展背景下，以培養(yǎng)符合時(shí)代需求的卓越醫(yī)學(xué)人才為導(dǎo)向，通過改造升級(jí)已有醫(yī)學(xué)專業(yè)、新建醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)，以及加強(qiáng)醫(yī)科內(nèi)部和醫(yī)文、醫(yī)理、醫(yī)工等多學(xué)科深度交叉融合等方式，將人才培養(yǎng)的重點(diǎn)從臨床診療擴(kuò)展到預(yù)防、診療、康養(yǎng)，使得醫(yī)學(xué)人才具備服務(wù)于“生命全周期、健康全過程”的能力和水平。
1.2醫(yī)學(xué)類虛擬仿真一流課程概況
2019年至2021年，教育部全面推動(dòng)實(shí)施新醫(yī)科建設(shè)計(jì)劃，在一流專業(yè)“雙萬(wàn)計(jì)劃”、一流課程“雙萬(wàn)計(jì)劃”、基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)一流基地建設(shè)計(jì)劃中，布局新醫(yī)科相關(guān)的“金專”“金課”和“高地”。其中，一流課程要求建設(shè)10000門左右國(guó)家級(jí)一流課程和10000門左右省級(jí)一流課程，包括具有高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的線下、線上、線上線下混合式、虛擬仿真和社會(huì)實(shí)踐五大類一流課程[3]。
一流課程“雙萬(wàn)計(jì)劃”中的虛擬仿真一流課程建設(shè)，是推動(dòng)計(jì)算機(jī)、仿真、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等學(xué)科深度交叉融合創(chuàng)新的重要舉措。2019年，教育部發(fā)布《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》，將國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目納入一流本科課程建設(shè)，計(jì)劃到2021年建成1500門左右國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流課程[4]。2020年11月，根據(jù)教育部公布的首批國(guó)家級(jí)一流本科課程認(rèn)定結(jié)果[5]，認(rèn)定國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目728個(gè)，覆蓋41個(gè)專業(yè)類，168個(gè)專業(yè)，732門課程[6]。在新冠疫情期間，基于互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、先進(jìn)仿真技術(shù)的線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，為遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)、訓(xùn)練、考核提供了先進(jìn)技術(shù)手段，降低了疫情對(duì)人才培養(yǎng)過程和質(zhì)量的影響，也有力地證明了新一代信息技術(shù)對(duì)新醫(yī)科的支撐作用。
2虛擬現(xiàn)實(shí)(virtualreality，VR)技術(shù)
2.1VR技術(shù)
VR技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用銜接，向不同領(lǐng)域輻射，影響各行業(yè)運(yùn)行質(zhì)量和效率的基礎(chǔ)研究方向，包括人機(jī)界面、人機(jī)交互、人機(jī)環(huán)境和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等，具有較強(qiáng)的學(xué)科綜合性和交叉性。目前已成為一個(gè)可以拉動(dòng)多學(xué)科科學(xué)技術(shù)發(fā)展，不斷產(chǎn)生新思想、新技術(shù)和新經(jīng)濟(jì)生長(zhǎng)點(diǎn)的重要科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域[7]。虛擬現(xiàn)實(shí)在其產(chǎn)生和長(zhǎng)期發(fā)展的過程中，內(nèi)涵和外延不斷演化，有專家認(rèn)為，虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)于其他應(yīng)用領(lǐng)域的作用，類似于數(shù)學(xué)對(duì)其他學(xué)科的作用[8]。
趙沁平院士在2009年提出的虛擬現(xiàn)實(shí)概念在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界均得到了廣泛認(rèn)可。多學(xué)科交叉融合，并以信息技術(shù)為核心生成和真實(shí)環(huán)境在視覺、聽覺、觸力覺等方面高度相似的數(shù)字虛擬環(huán)境，用戶可通過顯示設(shè)備與交互裝備與虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行溝通、交互，進(jìn)而獲得虛實(shí)難辨、身臨其境的擬真感受和體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)作為新興技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，也是信息技術(shù)領(lǐng)域的重要科學(xué)問題[9]。
2.2VR技術(shù)的核心價(jià)值
VR技術(shù)的核心價(jià)值可以從其系統(tǒng)形態(tài)、應(yīng)用方向和主要特點(diǎn)等方面加以概括，可概括為沉浸性、桌面型、增強(qiáng)型和分布型4類系統(tǒng)形態(tài)。
沉浸型VR系統(tǒng)主要面向高端應(yīng)用，其典型特點(diǎn)是使用高端圖形工作站(群)和高逼真感的視聽觸設(shè)備，以獲得更好的沉浸感;桌面型系統(tǒng)主要面向普及型應(yīng)用，其典型特點(diǎn)是基于個(gè)人計(jì)算機(jī)和常規(guī)交互設(shè)備，在通用硬件上構(gòu)造簡(jiǎn)易型的系統(tǒng)，為了使交互更為自然，一般會(huì)利用Kinect、Wiimote等便攜裝置獲取用戶的身體姿態(tài)和操控信息[10];增強(qiáng)型主要面向增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)類型的應(yīng)用，其典型特點(diǎn)是在獲取三維姿態(tài)基礎(chǔ)上，進(jìn)行三維注冊(cè)，并利用視頻透射或光學(xué)透射頭盔顯示器，在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景疊加虛擬物體，增加虛實(shí)融合的內(nèi)容;分布型主要面向虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，構(gòu)建共享一致的虛擬環(huán)境，進(jìn)行協(xié)同交互、完成更復(fù)雜的功能。目前，基于5G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的分布型系統(tǒng)是研究和應(yīng)用的重點(diǎn)[11]。
上述4類系統(tǒng)也并非彼此獨(dú)立，例如，沉浸型、桌面型和增強(qiáng)型系統(tǒng)都可以作為分布型系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián);沉浸型或桌面型系統(tǒng)也可借鑒增強(qiáng)型系統(tǒng)的概念，增加虛實(shí)融合的功能。
2.3VR技術(shù)對(duì)各行業(yè)的支撐作用
經(jīng)過三十多年的發(fā)展，VR在許多行業(yè)領(lǐng)域取得了成功應(yīng)用，已成為各行業(yè)發(fā)展的新的信息技術(shù)支撐平臺(tái)[12]。近年來(lái)，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、傳感器等信息技術(shù)的快速發(fā)展，各發(fā)達(dá)國(guó)家政府和各大行業(yè)巨頭普遍開始結(jié)合“VR+”展開創(chuàng)新應(yīng)用布局，對(duì)VR技術(shù)發(fā)展提出了新型應(yīng)用需求[13]，下面重點(diǎn)對(duì)“VR+醫(yī)療”的應(yīng)用支撐進(jìn)行介紹。
世界衛(wèi)生組織等權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，不安全治療導(dǎo)致的不良事件是全世界十大死亡和殘疾的原因之一[14]，醫(yī)療過失在醫(yī)療水平很高的美國(guó)也已經(jīng)成為第三大致死原因[15]。因而，探究人體自身的奧秘，解密人體疾病的產(chǎn)生與演化，進(jìn)而對(duì)人體疾病進(jìn)行精準(zhǔn)治療，是關(guān)系人類生命與健康的重大問題，也是人類科學(xué)研究的一個(gè)終極目標(biāo)[16]。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)、醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)、高性能計(jì)算以及人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，如何利用信息技術(shù)賦能人體生命研究與疾病治療，是21世紀(jì)的一項(xiàng)重大科學(xué)技術(shù)問題。2020年11月10日，世界經(jīng)濟(jì)論壇和《科學(xué)美國(guó)人》共同發(fā)布了“2020年十大新興技術(shù)”報(bào)告，其中3項(xiàng)與虛擬人體孿生密切相關(guān)，包括：虛擬病人—代替真人臨床試驗(yàn)，空間計(jì)算—下一代的“大事件”，數(shù)字醫(yī)學(xué)—更好地診斷和治療疾病[7]。
相關(guān)期刊推薦：《四川大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)》雜志創(chuàng)刊于1959年,是經(jīng)國(guó)家新聞出版署批準(zhǔn),由教育部主管,華西醫(yī)科大學(xué)主辦的綜合性醫(yī)藥學(xué)學(xué)術(shù)刊物。本刊為雙月刊。設(shè)有：論著、技術(shù)與方法、述評(píng)、臨床醫(yī)學(xué)、實(shí)驗(yàn)研究、論著摘要、短篇報(bào)道、研究簡(jiǎn)報(bào)及個(gè)案報(bào)道等欄目。主要閱讀對(duì)象為從事醫(yī)藥衛(wèi)生工作的高、中級(jí)科研、醫(yī)療、教學(xué)、預(yù)防機(jī)構(gòu)人員和高等醫(yī)藥院校的師生。
現(xiàn)階段，在健康中國(guó)建設(shè)戰(zhàn)略背景和信息化、數(shù)字化技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代背景下，VR將成為醫(yī)療行業(yè)不可或缺的教學(xué)和培訓(xùn)手段，在新醫(yī)科人才培養(yǎng)中必將發(fā)揮更廣泛的應(yīng)用。在醫(yī)學(xué)教學(xué)、手術(shù)技能訓(xùn)練、個(gè)性化手術(shù)方案規(guī)劃預(yù)演、康復(fù)治療、遠(yuǎn)程診療等過程中，引入VR技術(shù)，可以顯著提升醫(yī)療健康服務(wù)水平，提高疾病診療效率[17]。
3VR技術(shù)在新醫(yī)科人才培養(yǎng)中的作用與應(yīng)用實(shí)例
3.1VR在新醫(yī)科人才培養(yǎng)中的作用
醫(yī)科人才培養(yǎng)的方式隨著時(shí)代的發(fā)展也在不斷改進(jìn)和創(chuàng)新。以動(dòng)物標(biāo)本、尸體和教學(xué)輔助器具為主的傳統(tǒng)醫(yī)科教育體系，在醫(yī)科人才的培養(yǎng)過程中存在資源不足，對(duì)患者造成損害的風(fēng)險(xiǎn)較高等問題[18]。VR技術(shù)能夠替代傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行低成本、可重復(fù)、可量化評(píng)估的數(shù)字化教學(xué)，允許學(xué)員在可重復(fù)練習(xí)的環(huán)境中學(xué)習(xí)成長(zhǎng)，提供案例豐富、科學(xué)規(guī)范的仿真素材，能夠有效改善教學(xué)資源不足和考核難以量化評(píng)估的難題。模擬教學(xué)的新方式可以縮短學(xué)員臨床實(shí)踐學(xué)習(xí)曲線，同時(shí)可以保證學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中的醫(yī)療安全性。通過VR技術(shù)可以拓展醫(yī)療教育信息化的維度，不斷深化醫(yī)療教學(xué)內(nèi)容，有助于催生新的人才培養(yǎng)模式和醫(yī)科教學(xué)方法。具體來(lái)說，VR技術(shù)通過與3D建模、人機(jī)交互、大數(shù)據(jù)管理、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)結(jié)合運(yùn)用，可以在新醫(yī)科人才培養(yǎng)中可發(fā)揮如下幾方面重要作用[19]。
3.1.1推進(jìn)以自主學(xué)習(xí)為導(dǎo)向的教學(xué)方式改革 傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)授課以知識(shí)傳授型為主，學(xué)生被動(dòng)接受新知識(shí)，不利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。隨著5G技術(shù)、人工智能、云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展，VR將成為新醫(yī)科教學(xué)的重要切入點(diǎn)，推進(jìn)以自主學(xué)習(xí)為導(dǎo)向的醫(yī)學(xué)教學(xué)方式改革。VR技術(shù)通過高沉浸感和交互特性強(qiáng)化用戶體驗(yàn)，以多感知通道協(xié)同刺激和人機(jī)交互的方式增強(qiáng)用戶記憶、提升用戶學(xué)習(xí)體驗(yàn)[20]。通過VR技術(shù)構(gòu)建的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)者可以發(fā)揮主體作用，充分理解教學(xué)內(nèi)容，體驗(yàn)交互環(huán)境，進(jìn)而提高主觀能動(dòng)性和自主學(xué)習(xí)能力。
3.1.2增加學(xué)生知識(shí)的深度和廣度，激發(fā)創(chuàng)新思維 醫(yī)學(xué)技能訓(xùn)練方式耗材損耗大、成本高，研究發(fā)現(xiàn)在臨床實(shí)踐教學(xué)中，57.38%的病種教學(xué)資源不足或缺乏，僅部分學(xué)生或極少學(xué)生有機(jī)會(huì)掌握[21]。VR技術(shù)促使教學(xué)內(nèi)容由傳統(tǒng)靜態(tài)、二維展示轉(zhuǎn)變?yōu)榛?dòng)、三維立體展示，評(píng)價(jià)方法也由主觀觀察轉(zhuǎn)變?yōu)榭陀^的數(shù)據(jù)參考，有助于加深學(xué)生的理解，拓寬認(rèn)知范圍;培養(yǎng)環(huán)境由傳統(tǒng)單個(gè)實(shí)訓(xùn)樣本對(duì)多個(gè)學(xué)習(xí)對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬?duì)多的互動(dòng)式虛擬場(chǎng)景，培養(yǎng)方法由傳統(tǒng)“以教促學(xué)”線性方法轉(zhuǎn)變?yōu)榍榫疤骄渴綄W(xué)習(xí)的非線性方法，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新思維。
3.1.3助力新醫(yī)科終身學(xué)習(xí)體系和環(huán)境建設(shè) 建設(shè)終身學(xué)習(xí)體系和環(huán)境是我國(guó)的重大戰(zhàn)略舉措[22]，構(gòu)建服務(wù)全民終身學(xué)習(xí)的現(xiàn)代化教育體系，加快建設(shè)學(xué)習(xí)型社會(huì)，已成為服務(wù)終身學(xué)習(xí)、建設(shè)學(xué)習(xí)大國(guó)的迫切需要。VR虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，可以打破時(shí)空限制，在任何時(shí)間和地點(diǎn)獲取教學(xué)資源、觀看教師授課視頻，實(shí)現(xiàn)即時(shí)交流、互動(dòng)以及數(shù)據(jù)共享[23]。同時(shí)，學(xué)生還可以隨時(shí)在線訪問虛擬教學(xué)資源，進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)操作，對(duì)促進(jìn)高階的探究式、自適應(yīng)學(xué)習(xí)具有重要作用，有助于構(gòu)建方式更加靈活、資源更加豐富、學(xué)習(xí)更加便捷的新醫(yī)科終身學(xué)習(xí)體系。
3.1.4有助于完善教學(xué)實(shí)踐過程中監(jiān)測(cè)、評(píng)估與反饋機(jī)制 在教學(xué)實(shí)踐過程中，硬件環(huán)境建設(shè)，教學(xué)軟件建設(shè)，質(zhì)量監(jiān)控與反饋改進(jìn)應(yīng)該形成一個(gè)閉環(huán)。其中，教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控與反饋是重中之重，也是VR技術(shù)能夠在新醫(yī)科人才培養(yǎng)過程中扮演重要角色的關(guān)鍵核心。VR技術(shù)作為一種現(xiàn)代信息化手段，對(duì)教學(xué)過程指標(biāo)可進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、圖形化示教、量化指標(biāo)評(píng)估。VR技術(shù)能夠量化指標(biāo)和客觀數(shù)據(jù)，模擬培訓(xùn)學(xué)員的臨床能力，促使學(xué)院發(fā)現(xiàn)問題并探索改進(jìn)方案，從而提升教學(xué)質(zhì)量，這也是目前國(guó)際上醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。加強(qiáng)模擬教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系建設(shè)，完善教育培訓(xùn)方法和評(píng)估反饋機(jī)制，對(duì)醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)服務(wù)具有重要意義。
3.1.5促進(jìn)醫(yī)學(xué)與理科、工科等多學(xué)科交叉共融 傳統(tǒng)醫(yī)科人才培養(yǎng)模式往往只關(guān)注于醫(yī)科專業(yè)理論修養(yǎng)與技能訓(xùn)練。新醫(yī)科建設(shè)立足于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，強(qiáng)調(diào)理、工、醫(yī)、用結(jié)合的高層次、全方位人才培養(yǎng)模式[24]。虛擬手術(shù)教學(xué)和VR醫(yī)學(xué)教育環(huán)節(jié)中，打通了信息平臺(tái)、VR技術(shù)、醫(yī)科人才多學(xué)科融合的培養(yǎng)鏈條，集成了多種信息化技術(shù)、傳感器設(shè)備、力反饋技術(shù)，整合了信息科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、機(jī)械工程等優(yōu)質(zhì)資源在醫(yī)學(xué)教育培訓(xùn)領(lǐng)域的應(yīng)用[25-26]。虛擬手術(shù)和虛擬醫(yī)療的發(fā)展必將帶動(dòng)新醫(yī)科人才培養(yǎng)模式的發(fā)展，有利于促進(jìn)醫(yī)學(xué)與理科、工科等多學(xué)科交叉融通，是我國(guó)搶占醫(yī)工交叉技術(shù)制高點(diǎn)的新突破口之一。
3.2VR對(duì)醫(yī)學(xué)人才崗位勝任力的作用人才崗位勝任力是人才培養(yǎng)質(zhì)量的最直接體現(xiàn)。VR對(duì)醫(yī)學(xué)人才崗位勝任力的作用主要體現(xiàn)在對(duì)醫(yī)學(xué)理論和臨床實(shí)踐教學(xué)模式的迭代、更新和優(yōu)化，強(qiáng)化醫(yī)學(xué)生基本理論、基本知識(shí)、基本技能的培養(yǎng)。在醫(yī)學(xué)理論理解深刻度、技能掌握熟練度及臨床思維訓(xùn)練方面發(fā)揮有效作用。
3.2.1提高醫(yī)學(xué)理論理解深刻度 由于人體各部位結(jié)構(gòu)層次不一、形態(tài)多樣、毗鄰關(guān)系復(fù)雜等特點(diǎn)，醫(yī)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)要占用大量的課上時(shí)間來(lái)灌輸課本內(nèi)容。但是，僅憑抽象文字內(nèi)容和簡(jiǎn)單模型，難以在頭腦中建立系統(tǒng)性的人體結(jié)構(gòu)框架，授課達(dá)不到預(yù)期的效果[27]。將VR技術(shù)應(yīng)用到解剖知識(shí)教學(xué)中，可以將其復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)生動(dòng)立體地表現(xiàn)出來(lái)，使理論概念變得具象化、直觀化、立體化。在大幅度降低教學(xué)成本、彌補(bǔ)了教學(xué)資源的不足的同時(shí)，給醫(yī)學(xué)教學(xué)和研究帶來(lái)了很大的靈活性，增加了趣味性和實(shí)用性，使學(xué)生的理解和記憶更為深刻。
3.2.2增進(jìn)醫(yī)學(xué)生技能掌握熟練度 傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)臨床操作技能訓(xùn)練模式，嚴(yán)重依賴動(dòng)物、尸體以及物理模擬器械，存在成本高、風(fēng)險(xiǎn)大、針對(duì)性差、難以定量評(píng)價(jià)、效率低等問題。VR仿真醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)通過構(gòu)建虛實(shí)融合的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)物對(duì)象，可以使實(shí)驗(yàn)者像在真實(shí)的環(huán)境中一樣運(yùn)用各種手術(shù)器械和設(shè)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行虛擬操作，完成各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，起到學(xué)習(xí)訓(xùn)練的作用。該系統(tǒng)不受試驗(yàn)標(biāo)本、試劑的制約，突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的時(shí)空限制，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性[28]。虛擬手術(shù)通過即時(shí)交互、反復(fù)訓(xùn)練，過程監(jiān)控的手段增進(jìn)技巧和技能熟練度。
3.2.3培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生臨床思維能力 臨床思維是醫(yī)療工作者在復(fù)雜的臨床場(chǎng)景中，面對(duì)突發(fā)或緊急癥狀時(shí)進(jìn)行診療處置和臨床判斷的思維過程。臨床思維能力是醫(yī)學(xué)生培養(yǎng)臨床素質(zhì)的重中之重，臨床思維的培養(yǎng)目標(biāo)是通過醫(yī)學(xué)理論和臨床實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，在大量的病史采集、動(dòng)手實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)室檢查得到初步臨床資料的基礎(chǔ)上，能夠根據(jù)患者的癥狀等多方面信息進(jìn)行綜合分析和精準(zhǔn)鑒別[28]。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的診療場(chǎng)景和標(biāo)準(zhǔn)化病人(standardizedpatients，SP)，可以逼真還原患者病變情況，模擬臨床檢查陽(yáng)性癥狀，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中通過人機(jī)交互進(jìn)行全面病史采集、臨床檢查及各種實(shí)驗(yàn)室檢查等診療全程關(guān)鍵環(huán)節(jié)練習(xí)。南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬口腔醫(yī)院(南京市口腔醫(yī)院)在2020年7月舉行的江蘇省住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)(口腔)臨床技能考試中，首次采用了虛擬仿真SP并取得了良好的效果[34]，證明VR技術(shù)對(duì)于培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生臨床思維能力具有顯著促進(jìn)作用。
3.3VR在國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)教育中的典型應(yīng)用
VR技術(shù)與醫(yī)療融合的應(yīng)用方向十分廣闊，在模擬手術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)驗(yàn)豐富的外科醫(yī)生可以利用虛擬手術(shù)室學(xué)習(xí)和探索新技術(shù)，或者進(jìn)一步深化掌握具體手術(shù)操作步驟。在培訓(xùn)領(lǐng)域，學(xué)生能夠以身臨其境的方式學(xué)習(xí)人體解剖、臨床等相關(guān)知識(shí)[13]。具體到虛擬手術(shù)培訓(xùn)、強(qiáng)化臨床診斷、遠(yuǎn)程醫(yī)療、心理疾病治療、護(hù)理學(xué)和康復(fù)訓(xùn)練、產(chǎn)品研發(fā)等等方面，VR技術(shù)已經(jīng)取得了廣泛應(yīng)用，并收獲了良好的實(shí)踐效果[29]。
3.3.1口腔醫(yī)學(xué)牙周操作實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng) 北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院根據(jù)學(xué)生牙周臨床技能訓(xùn)練的需求，以自主研究帶動(dòng)教學(xué)方式的創(chuàng)新，將基于VR技術(shù)的口腔醫(yī)學(xué)牙周操作實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)用于牙周操作技能的教學(xué)培訓(xùn)和考核。系統(tǒng)通過建立一個(gè)虛擬仿真的牙周基本技能操作環(huán)境，進(jìn)行牙周診療全程關(guān)鍵操作步驟的練習(xí)，包含牙周探診、齦上潔治、齦下刮治3個(gè)訓(xùn)練單元。使受訓(xùn)人員通過力反饋設(shè)備體驗(yàn)牙周操作所需的力量、方向、幅度、角度和運(yùn)動(dòng)軌跡等精細(xì)的動(dòng)作技能，同時(shí)系統(tǒng)可對(duì)操作數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，實(shí)現(xiàn)客觀量化的培訓(xùn)和考核。系統(tǒng)突出多學(xué)科交叉的前沿引領(lǐng)特色，具有較高的先進(jìn)性和實(shí)用性，開創(chuàng)了口腔操作教學(xué)量化和規(guī)范化的新途徑[30]。
3.3.2醫(yī)學(xué)技術(shù)專業(yè)客觀結(jié)構(gòu)化實(shí)踐技能教考系統(tǒng) 重慶醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院緊密結(jié)合口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)需求，詳細(xì)分析了口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中材料準(zhǔn)備困難、技能教學(xué)/考核困難、無(wú)法進(jìn)行單一流程考核等教學(xué)痛點(diǎn)，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，將口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室模擬搬到線上，通過醫(yī)學(xué)技術(shù)專業(yè)客觀結(jié)構(gòu)化實(shí)踐技能教考系統(tǒng)對(duì)設(shè)計(jì)類、流程類、判定類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都進(jìn)行了深入細(xì)致的仿真。系統(tǒng)包含鑄造工藝、可摘局部義齒設(shè)計(jì)、口腔素描、口腔攝影、牙體雕刻、模型檢查等仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K。通過將信息技術(shù)、智能技術(shù)與口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)深度融合，破解高等學(xué)校口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)專業(yè)在原有實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)中的難題，為我國(guó)口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)專業(yè)提供了寶貴的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。同時(shí)項(xiàng)目為師生共建，學(xué)生直接參與系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)提出創(chuàng)新性的構(gòu)思和設(shè)想，與教師多年豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，極大地提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力，拓展了學(xué)生的眼界和思維[31]。
3.3.3口腔醫(yī)學(xué)種植操作實(shí)驗(yàn)教學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真項(xiàng)目四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院與北京航空航天大學(xué)、北京眾繪虛擬現(xiàn)實(shí)研究院有限公司聯(lián)合研制了我國(guó)首款視力覺融合的多功能口腔種植手術(shù)模擬器，模擬器主要用于口腔基礎(chǔ)教學(xué)、手術(shù)技能訓(xùn)練、手術(shù)操作考核。研究團(tuán)隊(duì)在手術(shù)三維場(chǎng)景實(shí)時(shí)逼真繪制，實(shí)時(shí)交互(刷新頻率1000Hz)、精細(xì)力覺反饋(準(zhǔn)確區(qū)分皮膚、舌頭、牙齒剛度)等關(guān)鍵算法上掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并具有顯著技術(shù)優(yōu)勢(shì)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用虛擬現(xiàn)實(shí)仿真手術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行口腔種植基礎(chǔ)理論和臨床操作技能培訓(xùn)，開創(chuàng)并探索口腔種植學(xué)教學(xué)規(guī)范化和可量化新途徑，為系統(tǒng)性造就素質(zhì)優(yōu)良，能適應(yīng)當(dāng)前臨床需要，并可承擔(dān)我國(guó)口腔種植學(xué)可持續(xù)發(fā)展的后繼人才奠定重要基礎(chǔ)，為我國(guó)其他院校及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)建設(shè)數(shù)字化口腔種植操作教學(xué)體系提供重要參考[32]。
3.3.4牙拔除術(shù)虛擬仿真-觸反饋-多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)重慶醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院通過建立口腔牙拔除術(shù)培訓(xùn)用虛擬仿真系統(tǒng)，模擬真實(shí)感的牙拔除術(shù)技能操作環(huán)境，進(jìn)行診療全程關(guān)鍵操作步驟真實(shí)感操作。通過身臨其境的牙拔除術(shù)操作練習(xí)，使學(xué)生能夠更加真實(shí)的進(jìn)行操作訓(xùn)練。虛擬仿真系統(tǒng)具有逼真的力反饋手感、實(shí)時(shí)人機(jī)交互、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范流程、無(wú)耗材反復(fù)練習(xí)、自我評(píng)價(jià)和教師監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)極大的調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性和主動(dòng)性，從而提高教學(xué)效率，提升了教學(xué)效果[33]。
3.3.5虛擬仿真標(biāo)準(zhǔn)化病人(VSP) 南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬口腔醫(yī)院2020年在江蘇省住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)(口腔)臨床技能考試中首次將VSP應(yīng)用到考試當(dāng)中。在醫(yī)患溝通和臨床檢查考站中，首先由真人SP模擬典型癥狀、主訴，考生與SP演員進(jìn)行對(duì)話，完成病史采集，考察學(xué)生在臨床接診、問診時(shí)的儀容、態(tài)度、語(yǔ)言等醫(yī)患溝通技巧。然后，在臨床檢查環(huán)節(jié)應(yīng)用VSP，由學(xué)生進(jìn)行自主口腔檢查，識(shí)別疾病陽(yáng)性癥狀。最后，由考生根據(jù)主訴，病史資料收集，結(jié)合自己的臨床檢查，提出可能的診斷、進(jìn)一步的檢查和治療計(jì)劃。與傳統(tǒng)真人扮演的標(biāo)準(zhǔn)化病人相比，VSP可以逼真還原口腔病變，模擬臨床檢查陽(yáng)性癥狀，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中通過鼠標(biāo)交互進(jìn)行全面口腔檢查操作，包括視診、探診、叩診、捫診、松動(dòng)度檢查以及各種特殊檢查等，自主收集臨床資料。系統(tǒng)同時(shí)對(duì)學(xué)生操作過程進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，并對(duì)記錄的信息進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)[34]。
3.3.6智能多模態(tài)臨床綜合技能虛擬在線自主訓(xùn)練課程四川大學(xué)華西臨床醫(yī)學(xué)院利用3D人體建模、情景化虛擬場(chǎng)景構(gòu)建的在線虛擬訓(xùn)練軟件結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，開展了智能多模態(tài)臨床綜合技能虛擬在線自主訓(xùn)練課程。課程以虛擬病人為操作對(duì)象進(jìn)行自主在線虛擬訓(xùn)練，教師可針對(duì)學(xué)生課前自主練習(xí)暴露的問題開展針對(duì)性教學(xué)。實(shí)現(xiàn)了“學(xué)生自主學(xué)習(xí)”“以學(xué)生為中心”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新，旨在培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生腰椎穿刺、胸腔穿刺、骨髓穿刺等20項(xiàng)臨床基本技能操作能力，提高醫(yī)學(xué)生崗位勝任力[35]。
3.3.7基于癥狀學(xué)的臨床技能和臨床思維虛擬實(shí)訓(xùn)教程中南大學(xué)以常見癥狀為切入點(diǎn)，基于臨床收集的典型病例，通過運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建臨床情景，以及獨(dú)特的臨床鑒別診斷專家對(duì)比教學(xué)方法，將每個(gè)案例分為病史采集、體格檢查、輔助檢查、檢查結(jié)果、鑒別診斷、治療計(jì)劃等多個(gè)功能模塊，并通過大量的臨床數(shù)據(jù)采集，將診療過程的資料以文字、聲音、影像等多媒體互動(dòng)的形式展示給學(xué)習(xí)者，并將虛擬的臨床操作技術(shù)融合到案例中，進(jìn)一步通過運(yùn)用系統(tǒng)中在線考核和評(píng)價(jià)對(duì)比功能，綜合提高醫(yī)學(xué)生的臨床技能和臨床思維能力[36]。
3.3.8腹腔鏡手術(shù)模擬系統(tǒng)在外科手術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用哈爾濱醫(yī)科大學(xué)采用基于虛擬手術(shù)的教學(xué)方式，有助于學(xué)生在腹腔鏡下多種術(shù)式的學(xué)習(xí)及操作能力的培養(yǎng)。通過人體解剖視覺重現(xiàn)和力反饋技術(shù)，通過虛擬手術(shù)可模擬清晰逼真的臟器畫面及真實(shí)器械操作手感，可按要求設(shè)置不同腹腔鏡下手術(shù)術(shù)式。系統(tǒng)包括腹腔鏡手術(shù)基本理論、基本功訓(xùn)練、分布操作、綜合訓(xùn)練等模塊，使學(xué)生通過模擬訓(xùn)練系統(tǒng)來(lái)學(xué)習(xí)腹腔鏡下多種手術(shù)術(shù)式的操作流程，并進(jìn)行臨床手術(shù)技能訓(xùn)練，從而達(dá)到快速提高學(xué)生臨床手術(shù)操作技能的實(shí)驗(yàn)?zāi)康腫37]。
在上述應(yīng)用實(shí)例中，通過建立虛擬人體模型并開展虛擬手術(shù)、醫(yī)療仿真和虛擬教學(xué)研究，可實(shí)現(xiàn)人體從微觀到宏觀的結(jié)構(gòu)和功能的數(shù)字化仿真，有效輔助手術(shù)方案的制定和復(fù)雜手術(shù)的模擬，提升新醫(yī)科教學(xué)成效，VR技術(shù)已經(jīng)成為理工醫(yī)用交叉的新一代醫(yī)學(xué)研究、臨床治療和醫(yī)療人才培養(yǎng)的先進(jìn)技術(shù)支撐。——論文作者：高陽(yáng)1，趙沁平1△，周學(xué)東2，郭全民3，席濤4
