虛擬現實技術在高校醫學教學中的應用及展望

李華平

摘要：當前科學技術日益發達，我國醫學教育領域為進一步深化改革，在教學中進行了不懈的探索。在實際的醫學教學中，由于醫學知識本身較為抽象、高校醫學實驗資源不足、手術教學不足等原因，醫學教學工作難以有效開展。近年來虛擬現實技術不斷受到人們的關注，它的應用為醫學教學的發展提供了動力，通過營造逼真的學習環境加深了學生的記憶，提供了良好的操作平臺，切實推動了醫學教學的改革。

關鍵詞：虛擬現實技術 醫學教學改革 醫學教學實踐 醫學手術教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-5349（2018）07-0171-02

虛擬現實（Virtual Reality）顧名思義既是虛擬，又是現實。虛擬現實技術通過運用先進科學技術將一些不存在的事物虛擬出來，給人一種真實的感覺。虛擬現實借助計算機技術與相應的傳感器設備以數據交換的形式為人們營造了一個人工的三維立體環境，帶給人們多種感官上的逼真體驗。虛擬現實技術可以從以下兩個方面理解：首先計算機技術模擬的環境必須能夠為人們帶來視覺、觸覺、聽覺甚至嗅覺等多種感官的刺激，其次虛擬現實的關鍵環節為人們與儀器的交互。[1]高校臨床醫學專業的課程內容涉及人體解剖、醫學實驗、手術操作等方面，教學中借助虛擬現實技術創造的虛擬環境可以使學生對一些抽象繁雜的解剖結構、實踐操作等有一個直觀的理解，營造良好的教學氛圍，進而切實提升醫學生的專業能力。

一、虛擬現實技術的特點

虛擬現實技術最早起源于上世紀90年代，近幾年得到了巨大的發展，由于其為人們提供了良好的感官體驗而獲得了廣泛的應用，其特點主要包括以下三個方面：

（一）沉浸性

虛擬現實技術最具特色之處就是具有沉浸性的特點，先進的計算機技術為人們營造了一個由大量數據構成的三維立體空間，人們與數據的交互方式更加自然與簡潔，從而產生逼真地體驗效果。沉浸性的特點使人們能夠真正融入虛擬環境中，成為其中的一部分，而不再從主觀上有旁觀者的感覺。

（二）構想性

構想性特點為人們的虛擬操作提供了平臺，通過模擬生活中不常出現的一些現象，從中學習相應的經驗。這一特點在高校醫學教學中有巨大的應用價值。比如高校醫學生的實習階段以學習臨床技能為主，實習初期醫學生的操作能力不足，直接參與手術操作可能無法勝任，運用虛擬現實技術可以逼真地模擬手術過程，使學生得到更加真實的操作感受，為今后的實際手術操作打下良好的基礎。[2]

（三）全息性

虛擬現實技術打破了以往單純依靠視、聽覺獲取信息的局面，在虛擬現實技術營造的虛擬環境中，除視覺、聽覺外，在觸覺、運動甚至嗅覺等方面均可以實現信息的感知。在高校醫學教學中，學生可以通過虛擬現實技術對人體結構進行全方位的感知，在與傳感設備的不斷交互中感受醫學知識的奧妙，使學生對所學知識產生深刻的印象，形成系統的知識體系。

二、虛擬現實技術在高校醫學教學中的應用意義

（一）促進高校醫學的教學改革

我國對醫學以及教育事業的發展極為重視，高校醫學教學是培育未來優秀臨床工作者的基地，為培養優秀的醫學人才，國家在高校醫學教育中做了巨大的投入，推動醫學教學的深入改革，不斷倡導學生在教學中的主體地位。而虛擬現實技術為學生創造了逼真的虛擬環境，學生能夠全程參與其中，提升了學生在教學中的地位，是切實促進醫學改革的重要體現。

（二）促進學生主動學習

研究表明，傳統的課堂教學模式不利于醫學生學習興趣的培養，當處于一個相對自由的環境中時，醫學生學習的主動性將得到很大提高。虛擬現實技術可以為醫學生營造一個自主性較強的學習環境，學習過程中的不良習慣也可以得到有效的改善。相比傳統的教學模式，運用虛擬現實技術教學極大地激發了學生的學習熱情，提升了學生的知識儲備與實踐操作能力。

（三）促進教學載體的更新

信息技術的飛速發展使信息的傳播更加快捷，醫學知識的更新不斷加速，高校醫學教學為緊跟時代步伐，需要不斷創新，探尋合適的教學載體。虛擬現實技術作為一項新興技術，充分應用于醫學教學中不僅能夠促進醫學生醫學理論知識的提升，同時對實踐能力的培養也有良好的效果，進而為國家培養出符合時代需求的醫學人才。[3]

三、虛擬現實技術在高校醫學教學中的應用

（一）虛擬現實技術在高校解剖教學中的應用

解剖學為基礎醫學中的一門重要學科，通過解剖學教學課程醫學生可以了解人體的各個器官、系統的解剖結構，了解人體各個部位血管、神經的分布情況以及重要功能，為以后臨床課程的學習奠定良好的基礎。由于人體是一個極為精密的整體，解剖結構極為復雜，單純地依靠解剖圖譜和課堂講解很難在腦海中形成深刻的印象，而當前用于學生進行解剖實驗的尸體數量又嚴重短缺，學生的實踐操作能力得不到充分的鍛煉。虛擬現實技術可以有效地解決這一問題，運用計算機技術對人體的皮膚、器官、組織、骨骼等進行精確的數據收集，將其微觀結構充分地模擬出來，數據的采集可以從尸體上進行，首先將已處理好的尸體進行切片，利用掃描儀對每一層切片進行全面的分析，其次將這些數據全面地收集起來并利用計算機合成技術進行圖像的合成，形成人體的三維結構，從而實現人體的虛擬化，并以此作為學生學習與解剖操作的平臺。

（二）虛擬現實技術在醫學實驗教學中的應用

醫學實驗教學是對醫學理論知識的進一步升華，是醫學生理論知識與實踐操作能力的連接樞紐，同時也是培養學生創新能力的關鍵。實驗教學在夯實學生理論知識基礎的同時，在實驗操作中也有助于培養學生嚴謹的態度，鍛煉學生的思維能力。在醫學實驗中大多以動物作為實驗對象，其中還需配備相應的實驗設備、檢測儀器以及試劑等，實驗動物與試劑作為一次性使用品，價格通常較為昂貴，這導致醫學實驗需要較高的成本，成為阻礙醫學院校開展實驗教學的重要因素。虛擬現實技術可以營造虛擬的實驗環境，相應的動物、試劑、儀器等均可以進行虛擬，并模擬相應的實驗現象。[4]比如生物化學實驗通常需要進行細胞的培養以及保證實驗的無菌操作，其嚴格的教學條件使得教學成本昂貴，運用虛擬現實技術可以充分改善傳統的教學模式，進而促進教學水平的提高。

（三）虛擬現實技術在手術教學中的應用

每一位臨床醫學專業的學生都需要通過實習階段的鍛煉，臨床實習可以充分地培養學生的臨床思維，是醫學生從學生向醫生轉變的過渡階段，如今醫患關系形勢愈發嚴峻，病人多不愿意讓實習生進行手術操作，帶教老師為確保治療效果、減少醫患糾紛，也相應地減少了實習生的操作機會，在這樣的現狀下，醫學實習工作很難有效開展，因此需要探尋其他方式以促進醫學生操作能力的提升。虛擬現實技術運用于手術教學中具有一定的創新意義，通過全程模擬手術操作而為學生提供手術操作機會。首先虛擬現實技術通過虛擬手術場景、手術部位的器官以及組織建立逼真的三維模型。其次對實際操作中手術器械的活動空間、器械作用于手術部位的反應、手術部位的出血狀況等進行仿真模擬并實現實時的反饋，進而繼續下一步的手術操作。手術教學中虛擬現實技術的充分融入切實推進了醫學生手術操作能力，為其今后的醫療工作積累了豐富的經驗。

（四）虛擬現實技術在醫學遠程教學中的應用

遠程教育是通過互聯網技術以及衛星等手段進行的教學活動，實現了教與學結合的自由化。虛擬現實技術應用于醫學遠程教育中能夠為學生提供一個逼真的學習環境。首先，醫學生在接受遠程教育時可以通過虛擬現實技術獲得眾多醫學資源，使學生對一些重點和難點的掌握得更加深刻，比如在學習與“癌”相關的知識時，需要對癌細胞的各個生長階段以及各類型癌的鑒別有牢固的掌握，虛擬現實技術通過再現癌細胞的生長全程，使學生對癌細胞各個生長階段的不同形態有了一個形象的了解。其次，虛擬現實技術可以為學生的各種假設提供實踐的平臺，學生在仿真的虛擬環境下可以設計科學的實驗計劃，并探尋假設的真理性，這充分激發了醫學生學習的主動性，有助于醫學生自身素質的提高，進而促進整體醫學教學水平的提高。

四、虛擬現實技術在高校醫學教學中的未來展望

當前我國進入社會主義新時代，醫學教學正不斷朝向信息化趨勢發展，由于醫學知識大多比較抽象難懂，虛擬現實技術以其逼真的虛擬場景為醫學教學開辟了一條嶄新的道路。當前虛擬現實技術在多個臨床科室得到了廣泛的應用，針對醫學生的手術教學也不斷開展。美國已在心理健康預防中運用虛擬現實技術，而隨著此項技術的不斷發展與成熟，在醫學教學和臨床診療中將會有廣闊的應用空間。當前由于技術設備的維修保養尚未配套發展，同時模擬的精確度仍然有一定的不足，虛擬現實技術在醫學教學中的應用整體上仍處于初期階段。隨著我國醫療水平的不斷提高和虛擬現實技術的不斷成熟，虛擬現實技術逐漸被醫學工作者所重視，相信在不斷的研究與探索下，虛擬現實技術在醫學教學中會發揮越來越大的作用，為醫療事業作出巨大的貢獻。

參考文獻：

[1]羅溪，李松聲，王月帆，嚴振鵬，段萬里，聶菲，肖良.虛擬現實技術在高等醫學教育中的應用[J].中國醫學教育技術，2016（4）.

[2]王麗明.虛擬現實技術在醫療設備領域的發展前景[J].科技創新與應用，2017（35）.

[3]楊雯，魏永芹，陳琳，孟元光.虛擬現實技術在婦產科臨床培訓中的應用[J].中國醫學教育技術，2017（3）.

[4]鐘潔，陳哲，常培俊.虛擬現實技術在教育領域的發展思考[J].企業科技與發展，2017（12）.

責任編輯：關 磊