虛擬現實技術在高校實習護生手術室教學中的應用效果評價

辛欣 于文君 萬美萍

(南京醫科大學附屬腦科醫院，江蘇，南京 210029)

虛擬現實(virtual simulation，VR)是一種以計算機為核心，利用現代高科技手段生成逼真的視覺、聽覺和觸覺的虛擬環境。用戶在必要設備的幫助下操作虛擬環境中的物體，創造感覺和體驗，模擬一種真實生活的環境[1]。虛擬現實技術可以不受限制地在3D空間內觀察事物，通過逼真的虛擬場景設計，最大限度地激發教學對象的感官，提高教學對象的認知水平，通過沉浸感、為教學對象帶來好奇感和愉悅感，能夠有效地提高教學對象的學習積極性[2]。VR 技術應用先驅者Walter Greenleaf 教授指出：醫療培訓、臨床診療、醫學干預及健康保健4大塊將是VR技術在醫學領域的未來[3]依據《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020 年)》，虛擬現實技術被列為信息技術領域重點發展的前沿技術[4]。 因此，本研究擬通過運用虛擬現實技術(VR)，提供一種全新的教學方式，采用以計算機為核心的現代高科技手段生成逼真的視覺、聽覺和觸覺一體化的虛擬環境，真實模擬在手術室的工作環境，使實習護生親身體驗角色，掌握手術室的功能分區、常用無菌技術，同時通過情景模擬進行不同級別大小的手術護理配合訓練，使護生能快速融入手術室環境，現將結果匯報如下。

1 對象與方法

1.1研究對象 選取 2020年6月-2021年6月在南京腦科醫院神經外科手術室實習的實習護生為研究對象。本研究為類實驗性研究，研究對象分為對照組和觀察組。將2020年6-12月符合納入標準的手術室實習護生36名設為對照組；將2021年1-6月符合納入標準的手術室實習護生38名設為觀察組。實習護生的納入標準：實習周次≥4 周；入科前分組為護理部統一隨機分組；實習護生知情同意，自愿參與本次研究。排除標準：拒絕參加本研究者；因故提前退出實習者。2組護生一般資料比較，差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性，見表1。

表1 2組護生一般資料比較

1.2方法

1.2.1教學方法 按照統一的教案和授課計劃，同時組建5名成員的項目小組，項目組由1名高年資教師總負責，由4名10年以上具有臨床帶教經驗的老師進行統一培訓后，在保證教學內容及課后練習時間方面，安排實習護生的臨床實習帶教。每位實習護生依據本校教學大綱的要求，進行為期4周的手術室臨床實習。對照組實習護生帶教過程中使用傳統教學模式即老師講解-示范-學生練習的方式。觀察組在傳統教學模式基礎上，應用VR 技術在每位實習護生入科后的每周的前2 d進行虛擬場景現實模擬訓練。第1天為理論授課，第2天為操作授課，一次課2個學時，授課內容按教學大綱要求進行，第1周是手術室環境、第2周是手術室無菌技術、第3周是手術配合流程、第4周是手術室應急預案的相關理論和操作內容的授課。(1)授課方式：對照組實習護生的理論課采用多媒體授課；觀察組實習護生的理論課采用佩戴VR眼鏡，在虛擬環境中的動漫形象的老師進行授課，實習護生勾選正確答案進行互動教學問答。(2)教學形式：對照組實習護生的技能操作授課采用傳統的帶教老師進行集中PPT授課，在進行現場的示范和教學，最后護生自行練習；觀察組實習護生的技能操作授課采用佩戴VR眼鏡，在虛擬的手術室環境中，按照教案的進程，由帶教老師每周在后臺開放操作權限，引導實習護生進行臨床操作，由系統的模擬老師操作對錯的告知，同時有正確的操作提示在虛擬界面中呈現，同時現實中的帶教老師進行后臺實時監控，通過數據分析了解護生的掌握程度。(3)考核方式：2組護生在結束手術室實習后，進行理論及臨床實踐能力的考核。(4)效果評價：出科前1 d采用臨床實習環境評價量表、學習效果評價量表對2組實習護生進行學習環境及效果的評價。

1.2.2實施前準備

1.2.2.1選定虛擬情景教學內容 由項目組成員，收集2020年1-5月在我院手術室實習的32名護生實習反饋信息表，將有關實習需求的信息進行收集整理，根據統計結果并結合實習護生的教學大綱要求，選取符合具有手術室專科特點的教學內容，并聯合軟件開發公司技術人員，最終選定需要制作的虛擬現實教學模塊內容。軟件需求列表包括手術室環境、手術室無菌技術、手術配合流程、手術室應急預案 ，共計4個模塊，見圖1。操作界面及操作平臺效果，見圖2。掃二維碼見圖1和圖2。

1.2.2.2手術室實習護生虛擬現實教學軟件 由南京數字谷數碼科技有限公司提供技術支持，供實習護生使用的VR教學軟件。該系統使用JAVA編程語言，通過VR技術的3D立體交互場景，并整合嵌入文字、動畫、數據統計、交換等功能及內容，主要對高校實習護生在手術室臨床實習教學信息進行管理。系統中涉及到的大部分內容包括建筑、場景、人物及操作設備都用3DMAX進行建模，并配合動畫手段展示。在每個模塊中根據教學內容均分為初級、中級和高級3個級別，并且均設計有現實實訓、自主學習、情景模擬及課后提升4個子模塊。使用的軟件為本研究項目成員與科技公司合作開發的VR教學系統：“高校實習護生手術室虛擬現實教學平臺”(軟件著作權登記號：2021SR0524377)。

1.3觀察指標

1.3.1實習護生一般情況調查表 記錄學生基本信息：姓名、性別、年齡、所在學校、學制及實習時間等。

1.3.2出科理論成績與操作成績 2組護生在結束手術室實習后進行理論和實踐考核，理論考試內容包括手術室基礎知識、相關院感知識及神經外科常見手術配合注意事項；實踐考核內容包括外科洗手與穿脫手術衣、整理無菌器械臺、銳器傷的應急處理及手術配合步驟，滿分均為100分。

1.3.3臨床實習環境評價量表該量表 此量表由胡臘先等[5]編制。由 6個維度30個條目組成，6個維度分別為教師素質(5個條目)、教學方法(5個條目)、組織支持(5個條目)、學習機會(5個條目)、工作氛圍(5個條目)及人際關系(5個條目)，每個條目采用Likerts 5記分法，每條按非常不同意、不同意、不一定、同意、非常同意的順序，采用15 分評分法對條目進行評分，條目得分越高表明護生對臨床實習環境的評價越好、越滿意。條目均分為5分表示“非常滿意”，4分≤條目均分<5 分時表示“比較滿意”，3 分≤條目均分<4分時表示“一般滿意”，2分≤條目均分<3 分時表示“比較不滿意”，1 分 ≤條目均分<2 分時表示“非常不滿意”。該量表的內部一致性Cronbach′s α信度系數為0.96。

1.3.4自制學習效果評價表 內容共計 6 個條目，包括手術室專科理論知識的掌握、手術室專科操作技能的掌握、手術基本配合流程的掌握、手術室無菌觀念的培養、學習主動性的提高及學習興趣的激發。每項條目按照不滿意、一般、較滿意及非常滿意的順序，采用1～4分評分法對各條目進行評分，條目得分越高表明護生學習效果越好，每項4分，最高24分。該量表的內部一致性Cronbach′s α信度系數為0.833。

1.4質量控制 2組實習護生均采用手術室統一制定的專科理論及技能操作教學計劃。所有資料的收集均由經過統一培訓的研究組成員親自收集，填寫完成后立即回收并檢查，對不完整的信息現場完善。在分析資料之前，對數據的編碼及錄入工作進行雙人核查和補漏。

2 結果

2.12組護生出科理論成績與操作成績比較 在使用虛擬現實系統后，觀察組實習護生出科時的理論成績與操作成績均分均高于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)，見表2。

表2 2組護生出科理論成績與操作成績比較(分，

2.22組護生臨床實習環境評價比較 2組護生總體上對在使用虛擬現實技術后的教學方法、學習機會、人際關系、工作氛圍及組織支持的均分明顯升高,差異有統計學意義(P<0.05)，而在教師素質方面的均分差異無統計學意義(P=0.431)，見表3。

表3 2組護生臨床實習環境評價比較(分，

2.32組護生對實習效果評價比較 觀察組護生的手術室專科理論知識的掌握、手術基本配合流程的掌握、手術室無菌觀念的培養、學習主動性的提高及學習興趣的激發均分高于對照組，2組比較差異有統計學意義(P<0.05)，見表4。

表4 2組護生對實習效果評價比較(分，

3 討論

3.1VR技術在神經外科手術室臨床教學中的使用有助于提高實習護生的理論知識和操作技能 本研究發現：將VR技術運用在神經外科手術室臨床帶教中，能夠提高實習護生的理論和操作成績，差異有統計學意義(P<0.05)。這說明通過此種教學模式，可最大限度地調動護生上課的積極性，提高護生掌握理論知識的程度以及更熟練地運用于臨床操作實踐中。國外有文獻[6-8]報道，此種采用VR技術的教學模式，已應用于手術室護理教學中，結果顯示，沉浸式VR環境中的培訓，可以得到及時的反饋，增加培訓效果，是一種有效的教學模式。方敏等[9]將VR技術在危重病護理實驗教學中的應用，對提高學生的實踐能力具有重要作用，為學生進入臨床工作奠定了基礎。國內某些醫學院校的護理學基礎實驗教學也不同程度地開展了VR技術在護理實踐培訓中的應用與研究[10-11]，例如有研究[12]在針對培養護士單項護理操作技能的特殊護理技能培訓中應用了VR技術；此外，VR技術還可以使用在一些不宜在真人身上實練的護理培訓的應用[13]。

3.2VR技術的運用有助于模擬真實手術室環境，提高實習護生對實習環境的適應性 本研究顯示：在實際手術室臨床教學中，VR 技術應用后，與傳統的講解-示范-學生練習的教學方式相比較,實習護生對實習環境評價有較為明顯變化(P<0.05)，而在VR技術的教學環境中教師不再是課堂的主角,學生佩戴好VR 眼鏡后,映入眼簾的是真實的案例環境，對教師的素質要求可有可無，相應的學生轉變為教學過程的主角，取得良好的教學效果。這是由于實習護生在VR設備中已與虛擬人物進行了手術配合和護理操作，使得實習護生在真實環境中與手術醫生及手術室護士的工作配合更加從容，從而提升實習護生的工作氛圍感。VR技術的出現，為情景模擬教學法的實施提供更有效的支持，情景還原程度更為逼真，能夠為學生帶來身臨其境的感受[14-15]。

3.3VR技術的運用有助于實習護生準確掌握手術室的基礎專科知識、提高學習興趣 本研究顯示：在手術室臨床護生的帶教過程中，通過運用VR技術，真實模擬手術室的環境布局、功能分區，使在手術室實習的護生親身體驗工作場景及角色，參與虛擬的情景模擬訓練，包含手術室無菌技術、基本手術配合流程及手術室應急預案演練，提高自主學習積極性(P<0.05)。同時，通過系統提供的考核反饋功能，達到快速掌握手術室專業知識，提升臨床思維能力，提高教學效果。國外研究[16-18]顯示，在不同的醫療群體運用VR技術，對顯著提高各群體的績效具有重要的作用。

綜上所述，本研究將VR技術，應用于手術室護理臨床帶教中，可促進實踐教學向網絡化、智能化及互動化方向發展，其融入了人工智能、計算機學、互動交互控制及沉浸式教學法等。VR技術運用于高校實習護士的臨床教學，有助于實習護士準確掌握手術室的功能分區、常用無菌技術，同時通過情景模擬進行不同級別大小的手術護理配合訓練，使護生能快速融入手術室環境，調動護生的學習積極性與主動性，提高護生的實習效果。目前，傳統醫院的培訓模式已遠遠不能滿足臨床護士培訓和考核的需要，如何找到有效的技術手段，緩解傳統的實習培訓和考核模式帶來的壓力，是許多醫院面臨的緊迫任務。將VR技術應用于護理實習培訓是解決上述問題的關鍵，是培養優秀護士的必由之路。此新型的教學方式，對于提高教學水平、激發 學生學習興趣起到了積極的推動作用，其技術與學術應用的想象空間和可塑造性非常巨大，使用前景廣闊。