虛擬現(xiàn)實技術在兒科護理教學中的應用

王瑞潔 張雯

（運城護理職業(yè)學院 山西省運城市 044000）

在兒科護理教學中運用虛擬現(xiàn)實技術能夠為教師與學生提供優(yōu)質(zhì)的教學臨床護理環(huán)境，運用較為真實的聽覺、視覺以及觸覺來感知，不斷的練習操作。具有真實性、可操作性以及可重復性等較多的優(yōu)點。在運用虛擬現(xiàn)實技術的時候，雖然操作的實物是不存在的，但是操作的過程與結(jié)果是真實的，學生可以運用虛擬現(xiàn)實技術進行反復多次的練習，從而使學生能夠熟練的掌握運用各項技能，促進兒科護理工作的質(zhì)量與效率得到長足的發(fā)展。

1 虛擬現(xiàn)實技術的概述

虛擬現(xiàn)實技術又被稱為“虛擬環(huán)境”、“靈境技術”以及“賽伯空間”，主要就是運用計算機技術等高科技的技術促使能夠?qū)崿F(xiàn)人機相互，運用虛擬現(xiàn)實技術創(chuàng)造出虛擬的環(huán)境，從而為人們提供觸覺、視覺以及聽覺的虛擬體驗感受。在國民進行科研與生活的過程中，運用虛擬現(xiàn)實技術不但能夠營造出較為真實的虛擬的彩色情境，使用者有身臨其境的感受，還能夠有效的提高工作與科研的質(zhì)量與效率，較好的縮減人力、物力以及財力的運用量。

1.1 對環(huán)境進行模擬

對環(huán)境進行模擬作為虛擬現(xiàn)實技術系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎，模擬的關鍵主要包含：觸覺、視覺、聽覺等五官感受進行模擬，模擬五官中最為重要的就是：視覺感受。所以，在虛擬現(xiàn)實技術運用的過程中被應用的最為廣泛的就是視覺模擬，而且有較多的成果已然展現(xiàn)在我們的眼前，下面詳細的述說：觸覺模擬、視覺與聽覺模擬。

1.1.1 對觸覺進行模擬

在運用虛擬現(xiàn)實技術運用的過程中，想要給人們帶來“真實”的感受，最關鍵的就是對人體的五官進行模擬。觸覺感受直接關系到人體的物理反應，觸覺感受的聯(lián)動行動是人體最為直接的模式。人體對外界的事物刺激而產(chǎn)生的反應相對較為敏感，感知能力較強，針對特定的刺激會做出不同的反應。因為人體對力覺的感受十分強烈，運用較為常見的感知設備系統(tǒng)裝置已經(jīng)不能夠滿足人們?nèi)諠u提升的需求。所以技術開發(fā)人員必須要研發(fā)、革新技術，對觸覺進行更為形象的模擬，從而帶給人們更真實的感受。目前技術開發(fā)研究人員正在致力于研究怎樣較好的運用不同的感官促使人體能夠進行聯(lián)動。來更好的感知觸覺，主要就是依賴于視覺進行帶動與振動，最后運用相關的電子設備對人體的肌肉進行刺激，從而較好的對人體觸覺的模擬。

1.1.2 對視覺與聽覺進行模擬

圖1：虛擬現(xiàn)實技術的實現(xiàn)流程步驟圖

眼睛之所以可以看到立體的三維畫像，主要原因是人體的視網(wǎng)膜成像之后就會將影像傳入到人體的視覺神經(jīng)之中。若是想要對人體的視覺感受進行模擬就需要構(gòu)建出不同的視覺影像，可以類似于看4D 電影一樣，當人們看到4D 電影的時候,工作人員就會要求我們將4D 眼鏡佩戴上，主要原因是因為：熒幕上出現(xiàn)的影像本身就不是立體的，僅僅只是出于三維與二維之間的影響，可以稱之為“陰影”，4D 眼鏡可以很好的處理這一問題，眼鏡能夠?qū)ζ矫娴膱D像進行合理的處置，從而將立體的圖像呈現(xiàn)在人體的視覺神經(jīng)之中，營造出身臨其境的感受。在運用虛擬現(xiàn)實技術的時候，要使用很多的輔助性儀器設備完成，主要的設備包括：頭盔顯示器、CRT 顯示器等。目前的頭盔顯示設備主要就是運用視覺差的相關技術來提升思維的效果，也就是讓人的雙眼觀看到的圖像的視覺差別抹平。當人體的視覺神經(jīng)系統(tǒng)對平面信息進行整合的時候，就會產(chǎn)生多維效果。但是在運用虛擬現(xiàn)實技術的時候可以發(fā)現(xiàn)，運用這種模式產(chǎn)生的圖像并不自然，會讓人們出現(xiàn)眩暈感與疲勞感，所以還需要不斷的對技術進行革新。

模擬聽覺技術在現(xiàn)階段已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，主要就是歸功于音頻技術的發(fā)展較為成熟。聽覺模擬的關鍵就是對聲源與聲音的方位進行模擬，保障模擬的聲音具有較強的精準性。聽覺感官信息并不能夠單獨的出現(xiàn)，需要與其他感官信息有機的結(jié)合在一起，所以在對其進行模仿的時候，必須重視人體感官匹配的問題，保障聲音的真實性。

1.2 虛擬現(xiàn)實技術的實現(xiàn)

虛擬現(xiàn)實技術主要涉及傳感器技術、計算機圖形、社會心理學、治療與護理、光學以及動力學等各個領域的學科。運用虛擬現(xiàn)實技術能夠真正的實現(xiàn)人機交互、信息轉(zhuǎn)換。在兒科護理教學中運用虛擬現(xiàn)實技術能夠為教師與學生提供優(yōu)質(zhì)的教學臨床護理環(huán)境，運用較為真實的聽覺、視覺以及觸覺來感知，不斷的練習操作。具有真實性、可操作性以及可重復性等較多的優(yōu)點，取代了傳統(tǒng)的計算機、鼠標以及屏幕的交互模式，用戶會有自然的動作與真實的感知，使人“身臨其境”。圖1 為虛擬現(xiàn)實技術的實現(xiàn)流程步驟圖。

1.3 虛擬現(xiàn)實技術的組成與特征

虛擬現(xiàn)實技術系統(tǒng)主要組成部分有：傳感器、使用者、實景仿真器以及效果產(chǎn)生器。其中具有的關鍵技術有：聲音跟蹤技術、基本模型構(gòu)建技術、視覺跟蹤技術、實物虛化技術、視點感應技術等高性能的傳感技術。虛擬現(xiàn)實（VR）技術具有以下三點主要特征交互、沉浸以及想象，兩點附屬特征（多感知性、自主性）：

（1）交互（Interaction）：為使用者進行操作與感知的環(huán)境，計算機會依據(jù)使用者的軀體運動、眼以及頭調(diào)整設備所呈現(xiàn)出來的聲音與圖像，使用者運用身體動作和身體運動來操作、觀察虛擬環(huán)境“存在”的對象。現(xiàn)實、虛擬與目前的CAD 系統(tǒng)產(chǎn)生的模型與原本傳統(tǒng)的三維圖片與動畫是不一樣的，其并不是靜態(tài)的畫面，而是可以互動的、生動的虛擬環(huán)境，虛擬的現(xiàn)實環(huán)境能夠通過對計算機的監(jiān)視裝置與控制裝置進行控制，也就是說計算機的運用者能夠通過三維交互的儀器直接的對虛擬現(xiàn)實場景進行操縱，在虛擬現(xiàn)實中的人員座椅對“虛擬的事物”進行操作。

（2）沉浸（Immersion）:是使用者能夠擁有身臨其境真實的感受，沉浸經(jīng)常被較為通俗的翻譯成為“身臨其境”，也就是說使用者不能夠運用雙眼與大腦介入到虛擬的環(huán)境之中，要將整體的生物個體匯入虛擬現(xiàn)實的系統(tǒng)之中。

（3）想象（Imagination）:極具創(chuàng)造力、想象力以及延展力。沉浸特征和交互特征能夠直接決定系統(tǒng)能否隸屬于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。想象說明虛擬現(xiàn)實技術能夠?qū)F(xiàn)實中不存在的場景進行刻畫，映射在人們的眼前。虛擬現(xiàn)實技術為人與虛擬世界架起了橋梁，就本質(zhì)來講其并不是預成性的而是生成性的，更是創(chuàng)造。

（4）多感知性：多感知性能能夠較好的表現(xiàn)出計算機擁有較多種類的感知能力，例如，聽覺、視覺以及觸覺等等。較為理想的虛擬現(xiàn)實技術必須要具備全部人體所具有的感知能力。但是受到目前傳感技術的限制，市面上大部分的虛擬現(xiàn)實技術只是局限于聽覺、視覺、觸覺以及運動。

（5）自主性：主要是指在虛擬的“現(xiàn)實”環(huán)境中物體依賴物理定律產(chǎn)生的動作以及程度等。例如，若物體受到力的作用，就會進行運動：翻倒、移動亦或是掉落。

三點主要特征圖如圖2。

2 虛擬現(xiàn)實技術系統(tǒng)

2.1 桌面型虛擬現(xiàn)實技術系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要就是運用計算機的顯示屏幕作為使用者觀察產(chǎn)生的虛擬環(huán)境的主要裝備，從而實現(xiàn)使用者運用追蹤器、鼠標和模擬的環(huán)境進行交流互動。該項系統(tǒng)中沒有頭盔顯示器具有的較好的沉浸效果，具有的特征就是低成本、易于操作與實現(xiàn)。二十世紀八十年代的時候美國運用虛擬現(xiàn)實技術建立了虛擬臨床瀏覽（ virtual clinical excursions, VCE）的功能，功能中具有患者的電子病歷、護理的詳細記錄、醫(yī)生的叮囑以及各個科室檢查的結(jié)果等內(nèi)容，醫(yī)院中所有的科室都涵蓋其中：兒科護理、內(nèi)科護理以及外科護理等。被運用到護理教學和考核中，能夠促進學生較好的熟悉兒科的日常護理工作，從而有效的提升學生的臨床判斷與護理的能力，促進學生綜合護理能力的提升，不斷的鍛煉其邏輯思維能力。之前，臺北某家醫(yī)院運用Hybrid 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)建立了Port- A Cath 注射臨床護理的VRS 情景教學模式，針對與臨床護理經(jīng)驗匱乏的學生來說，相對于較為傳統(tǒng)的教學模式能夠在大幅度上提升學生對臨床技能與基礎理論知識的掌握狀況，降低學生對護理操作的恐懼、緊張的心理，減輕其具有的心理壓力。

圖2：三點主要特征圖

2.2 提升現(xiàn)實性質(zhì)的虛擬現(xiàn)實技術系統(tǒng)

該虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)不必一定要將使用者與真實的世界相互隔離，使用者可以運用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)來提升在真實環(huán)境中沒有辦法感受或者不方便感受到的狀況。新加坡一醫(yī)院最先運用提升現(xiàn)實性質(zhì)的虛擬現(xiàn)實技術系統(tǒng)在兒童神經(jīng)外科的手術過程中幫助醫(yī)生能夠進行透視，查看患者腫瘤病處周邊的復雜環(huán)境，從而保障手術治療的質(zhì)量與效率。

2.3 沉浸式虛擬現(xiàn)實技術系統(tǒng)

沉浸式虛擬現(xiàn)實技術系統(tǒng)主要運用的是：數(shù)據(jù)手套、頭盔顯示設備等能夠跟蹤傳感的設備裝置和虛擬的環(huán)境進行有機的交互，運用該項系統(tǒng)能夠具有較高的沉浸感、實時性從而幫助護理人員能夠提升對患者的處理能力。該系統(tǒng)中運用到的設備機械的價格相對較為昂貴，很難得到較好的推廣與普及。德國的Eppendorf 醫(yī)學院運用VHP 成像技術創(chuàng)建了VOXEL-MAN 3D-Navigator 的人體虛擬系統(tǒng)，運用頭盔顯示機械設備能夠較好的將人體的各個部位展示出來，其中各個器官的構(gòu)造以及相關的功能等。

2.4 分布式虛擬現(xiàn)實技術系統(tǒng)

該項技術系統(tǒng)可以使多個使用者運用互聯(lián)網(wǎng)在同一時間對虛擬的環(huán)境進行操作與觀察，例如，兒科護理專業(yè)的教師在運用課余時間對學生進行教學的時候，可以不受空間的限制，能夠在其他的實驗室就教授學生護理的技巧，“手把手”的教授學生護理的知識與技能。

3 虛擬現(xiàn)實技術在兒科護理課程教學中的運用

3.1 模擬臨床兒科護理

為了能夠培養(yǎng)出更具扎實的兒童護理專業(yè)理論、護理綜合能力較強的學生，就需要醫(yī)學相關院校能夠不斷地在探索中改變教學模式，運用典型的案例進行互動式、情景模擬式的教學。運用虛擬現(xiàn)實技術將逼真的、虛假的情境展示給學生，讓學生在模擬中不斷的提升其對兒童護理的質(zhì)量與效率。運用虛擬現(xiàn)實視聽一體化、圖文一體化。在兒科的臨床護理中取得較為顯著的效果。相關的醫(yī)學高等院校需要將虛擬現(xiàn)實技術引入到課堂教學中，讓學生在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中進行循環(huán)的演練，在“實際操作”中將課本上的理論知識內(nèi)化，熟練護理。學生運用虛擬現(xiàn)實技術系統(tǒng)進行鍛煉學習不但能夠在多樣的環(huán)境、病例下進行訓練，還可以較好的鍛煉學生面對危機狀況的應變能力與反應能力，從而較好的提升學生兒童護理的專業(yè)能力。

3.2 對護理技能進行訓練

目前部分醫(yī)學護理院校將大量的護理訓練軟件，其中運用到的就是虛擬現(xiàn)實技術系統(tǒng)，護理軟件主要包括：呼吸機設備的運用、吸氧機設備的運用、血糖儀器的運用以及心電監(jiān)護儀器的運用等。運用上述軟件進行教學能夠較為顯著的激發(fā)學生對護理知識學習、動手操作的興趣。其中就有虛擬現(xiàn)實技術軟件能夠?qū)和颊叩陌Y狀進行互動式的演練，模擬兒童患者在不同的場景下，出現(xiàn)不同的病癥，引導學生依據(jù)兒童患者的實際狀況進行專業(yè)性的護理工作。

Leardal 公司開發(fā)的靜脈注射虛擬軟件，該項虛擬軟件中國具有一百多種不同的問題病例以及五十多種兒童患者獨特的手臂，可以較好的為使用者提供最為逼真的視覺感受，進行三維立體成像與壓力反饋的設備，讓學生能夠在虛擬現(xiàn)實的訓練中能夠獲得最真實、直觀的護理經(jīng)驗，并且該虛擬現(xiàn)實軟件中具有實時的錄像功能，能夠?qū)W生操作的全過程都記錄下來，學生可以隨時的進行回顧，做到取長補短。在對院校內(nèi)的學生進行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，院校中96.99%的護理專業(yè)的學生都認為靜脈注射虛擬軟件能夠較為顯著的提升其實踐動手操作的能力。學生在運用該軟件的時候可以精準的在模擬的環(huán)境中對兒童進行靜脈注射，學生可以通過針頭穿刺兒童患者肌膚，流血狀況、腫脹程度以及淤傷程度來判斷自身實際動手操作的能力。護理人員可以使用鼠標操作刺穿之外的各項工作。在模擬的軟件中選用可視的剖面圖像進行觀察。

4 結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實技術具有的交互、沉浸以及想象功能，能夠較好的幫助兒科護理專業(yè)教學活動的開展，使學生都能夠在虛擬的世界中，不斷的訓練護理的能力。本文主要闡述了虛擬現(xiàn)實技術的的定義、目前兒科護理課堂教學存在的挑戰(zhàn)以及虛擬現(xiàn)實技術在兒科護理課程教學中的運用經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，在兒科護理教學活動中引入虛擬現(xiàn)實技術能夠有效的提升學生的實際動手操作的能力，相對于較為傳統(tǒng)的教學模式能夠在大幅度上提升學生對臨床技能與基礎理論知識的掌握狀況，降低學生對護理操作的恐懼、緊張的心理，減輕其具有的心理壓力，使其在畢業(yè)之后能夠有較高的競爭力。