護理虛擬仿真實驗平臺的研究與應用現狀

裴彩利，劉 曉，俞夢盈，何桂娟

(浙江中醫藥大學，浙江 杭州 310053)

隨著互聯網時代的到來,教育信息化是對傳統教學模式的一種挑戰。護理虛擬仿真實驗平臺彌補了傳統式教學的不足,為廣大學生在理論與實踐之間搭起了一座橋梁,不僅能提高學生的實踐水平,而且能增強其臨床思維能力及綜合素質[1-2]。現已有部分高校構建虛擬仿真實驗平臺用于護理教學，虛擬現實技術在醫學創新、護理教育及臨床護理中的作用日益突出[3]。現將虛擬現實技術在護理及中醫護理教學中的應用研究現狀綜述如下。

一、護理教學中的研究與應用現狀

虛擬仿真實驗平臺指基于互聯網的模擬教學模式,依托于多媒體等技術，構建高度仿真的實驗環境，學生在虛擬環境中實踐，以達到教學目的[4]，并實現教學資源共享。1956年，虛擬現實技術被廣泛用于軍事、醫療、教育等領域[5]。目前該技術在發達國家已經較為普及。中國起步相對較晚，20世紀90年代虛擬現實技術才開始被應用于護理領域，在實驗教學、災難救護訓練等方面發揮作用。

(一)機能學教學。

美國首先將“虛擬人”應用于解剖學、放射學等教學,為研究者提供形象動態的三維虛擬模型進行人體解剖結構等演示，有直觀簡便等優點。21世紀初,德國建立了涵蓋肌肉、血管等解剖結構的三維虛擬人體系統，使用者戴上頭盔顯示器就可以看到逼真的畫面。我國如長春中醫藥大學也引進了美國“虛擬人”技術，研發了可視化人體模型用于解剖學，但是構建適合我國國情的可視化人體教學模式仍是當前的難題。

(二)護理操作技能教學。

1.單項基礎護理技術操作。虛擬現實技術應用于基礎護理教學主要是靜脈輸液、肌注等各項操作，其中以下幾項應用較為廣泛：CathSim靜脈穿刺訓練系統，學生可以選擇患者,體驗真實的“破空感”，無風險且成本低，已被廣泛應用于教學。已有開發商也研制出了具有骨頭標志的高級靜脈注射系統等用于教學；Port-A Cath注射虛擬模擬系統適合初學者，可以有效減少初學者的心理壓力，顯著提升學生的臨床技能。Melodic Urecath Vision TM導尿技能培訓系統包含仿真尿道，學生可進行有效的解剖定位和會陰護理，減少實際操作中對患者的傷害，國外已有調查表明其可以提高學生動手能力[6]。其他如美國納斯公司研發的心肺聽診訓練工作站，學生通過案例練習聽診技能，但價格昂貴，未在國內高校中被廣泛使用。

2.急救護理技能操作。日本和美國相繼研發了模擬急救軟件用于CPR等護理急救教學[7]：日本“SimCoeur”軟件系統可模擬千種病例，后又研發了“SimNursing”模擬急診患者軟件系統；美國研發的高級心肺復蘇+除顫訓練模型能夠使用真實的AED和除顫儀，胸部按壓的聲音明顯，可進行監控和記錄，有逼真的胸部起伏和勁動脈搏動；挪威Microsim醫學模擬培訓系統可用于學生院前、院內和軍隊醫學急救訓練，但是該系統僅適合有專業知識的學生，缺乏量化評價標準。國內有應用于急危重癥教學如3D急救護理虛擬訓練考核系統等[8]，通過緊張刺激的急救三維場景，學生以團隊形式實施各項急救措施，有助于加強學生的團隊協作能力，但在運用過程中尚存在資金、技術等問題，需與傳統式實驗教學互相補充與發展。

(三)藥物虛擬教學。

美國研發了各種藥物教學模型，中國高校已開始引進并用于護理教學：(1)安剖瓶模擬教學：安瓿瓶與真實藥物非常相似，且割片安全、可靠經濟，通過模擬實踐安剖瓶的處理及注射流程，可以減少學生在實際操作中技術不熟練及害怕割傷的恐懼心理；(2)口服藥模擬教學：藥物的外觀逼真，教師可以指導學生正確認識藥物及口服方法；(3)其他包括化療藥物、血制品、貼膏劑等均有逼真的模型，學生通過虛擬藥物教學可以提早與臨床接軌。

(四)專科護理教學。

在專科護理領域中國內已經開發并應用虛擬仿真實驗平臺有災難救護、分娩綜合實訓等：(1)災難救護：培養醫護人員救災能力迫不容緩的[9]，我國如武漢大學構建了災難情景仿真模擬教學平臺，包括火災、重大交通事故等救護，教師創建和控制現場，學生以團隊形式采取急救措施，該平臺有助于培養學生急救技能，提高團隊協作意識[7]。虛擬社區如Second life可用于災難應對教學等，有助于其臨床決策及溝通能力的提升，同時能彌補教學資源不足等問題，該平臺已被廣泛使用，但也存在如技術尚待完善等問題[10]；(2)分娩實訓：SMART MOM基礎模型通過教師操控胎兒，從而提供學生逼真的分娩過程；NOELLE超級綜合模擬產婦主要用于訓練產科急癥的處理。國內也有報道將仿真模型運用于產房接生教學、考核等，效果較好；(3)其他如GhostHands[3]是應用于護理研究生教育的平臺，主要是手術室的學習；還有研發應用于老年護理教育和兒科護理學教育的程序以及針對精神病的虛擬軟件iPOD[11]等等。

(五)案例綜合訓練。

美國研發的護理臨床思維訓練vSim軟件[5]，提供沉浸式的病房環境，學生參與護理患者，通過測試和反饋促進其思考和遠程學習，但少有報道其應用效果[9]。國內也有關于相關研究：如趙雅寧[12]等發現學生可通過高仿真模擬人SimMan為核心的虛擬仿真實驗平臺對虛擬患者實施完整的護理程序，但該平臺存在高度集成化、實訓內容整合不足等問題；其他還有外科護理虛擬臨床病例軟件等[13]，有待持續改進。此外，“虛擬患者—PBL”教學主要針對專業學習階段的學生，存在學時延長等問題，國內此類研究并不多見。

二、中醫護理教學中的研究與應用現狀

中醫藥院校開展虛擬實驗教學相對較晚,上世紀70年代中期,虛擬現實技術才逐漸應用于中醫領域。虛擬仿真實驗平臺用于研究教學的有虛擬經絡腧穴、中醫四診技能、中醫正骨手法技術、中藥材和飲片鑒別、中藥炮制、中藥標本等,目前研究多見于中醫四診和經絡腧穴方面。由于中醫護理的特殊性，其實驗教學的投入比西醫多，且限制條件多，實驗對象匱乏，因此開發和應用中醫虛擬仿真實驗平臺已刻不容緩，國內極少有商家開發和研究報道[14]。

(一)中醫四診教學。

舌、脈診方面的研究較問診和聞診多，從20世紀50年代起,中醫學者一直在研究如何模擬各種脈象,如北京中醫藥大學已經復制了虛脈和實脈。學生可通過中醫遠程脈診等教學系統來提高盲切的準確率，但也存在如脈診案例不足等問題。國內外尚沒有標準的脈象圖譜，有待我們建立和完善；舌診信息標準化早期研究主要集中在技術層面，在醫學方面及三維動態研究的較少；面診的研究，目前仍無公認的舌面色圖像數據庫；聞診雖取得一定的研究成果,但國外尚處于聲音判別水平,國內的相關報道更少。如何將中醫四診結合虛擬現實技術,使其擁有客觀量化的指標,是今后研究中醫四診的主要方向。

(二)經絡腧穴教學。

經絡腧穴是中醫學理論的重要組成部分，目前我國主要研究了人體經絡和腧穴的可視化應用：福州大學是國內最早研究和應用虛擬三維人體腧穴模型的，但是僅基于單個計算機，其應用廣度不夠；上海中醫藥大學構建了數個模型來顯示人體重要腧穴的三維解剖結構，可進行危險穴位的進針演示，但由于價格昂貴，不適用于一般教學。其他大學也開展了此類研究，主要用于中醫操作技能的訓練考核。

(三)其他。

國內關于骨傷科虛擬系統研究仍處于起步階段，已有研究將其應用于運動康復和虛擬手術等方面。據文獻報道[15]，山東中醫藥大學開發了虛擬正骨手法系統，學生重復練習治療骨折的手法操作，使其中醫正骨技能得以提升，應用前景較好，但存在缺乏實時性等問題，國內關于此類研究數量較少。

河南中醫藥大學[14]構建的包括中藥學實驗實訓平臺等，在護理中醫教學、臨床實習考試等方面發揮作用，促使學生更好地掌握中醫藥的運用。也有研究發現通過虛擬中藥種植、方劑配伍以及名老中醫的案例資源學習，模擬臨床診療過程，可培養學生中醫思辨能力[16]。

三、虛擬仿真實驗平臺的不足

虛擬仿真實驗平臺作為推進教育信息化的新模式,存在諸多不足：如前期投入需較高；技術開發人員對護理領域不熟悉,編寫難度大；虛擬場景“看得著,摸不著”；網絡學習存在一定風險[17]；對于信息技術薄弱的教師來說,也是一項極大的挑戰。

虛擬現實技術運用于臨床護理和護理教學中，有著十分廣闊的前景[17]。國內起步較晚,在護理領域尚存在許多亟需解決的問題，如何將虛擬實驗與真實實驗相結合、互補[2]，建立虛實結合的教學機制,其理論研究基礎還稍顯薄弱，相關護理技能訓練系統和程序較少，在平臺的設計研發、師資培訓等多方面還有待長期地探索和不斷地完善。因此，應積極響應教育部關于加強高等學校實驗室工作建設的要求，不斷拓展和推進虛擬仿真實驗平臺的應用，為我國護理事業及中醫藥教育發展培養創新型護理人才作出貢獻。