沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍隊(duì)醫(yī)院全科輪轉(zhuǎn)學(xué)員腰穿培訓(xùn)中的應(yīng)用

摘 要 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種隨著5G快速發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的教學(xué)手段。通過(guò)巧妙模擬現(xiàn)實(shí)世界中完整的教學(xué)過(guò)程，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)員提供了生動(dòng)、富有操作性且重復(fù)性高的教學(xué)環(huán)境，也充分提升了教員的理論知識(shí)輸出效率。文章以軍隊(duì)醫(yī)院全科輪轉(zhuǎn)學(xué)員腰椎穿刺培訓(xùn)為例，探討沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)于提升實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的益處，為全科輪轉(zhuǎn)學(xué)員帶教提供了一種創(chuàng)新的教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)；全科輪轉(zhuǎn)；腰椎穿刺

中圖分類號(hào)：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.08.024

Application of Immersive Virtual Reality Technology in Lumbar Puncture

Training for Rotating General Practitioners in Military Hospitals

DING Jiaqi， ZHAO Daidi， GUO Jun

（Department of Neurology， The Second Affiliated Hospital of Air Force Military Medical University， Xi'an， Shaanxi 710038）

Abstract Immersive virtual reality technology is a teaching method that has emerged with the rapid development of 5G. By cleverly simulating the complete teaching process in the real world， immersive virtual reality technology provides students with a vivid， operational， and highly repetitive teaching environment， and fully enhances the efficiency of teachers' theoretical knowledge output. The article takes the lumbar puncture training for rotating general practitioners in military hospitals as an example to explore the benefits of immersive virtual reality technology in improving the quality of practical teaching， providing an innovative teaching model for rotating general practitioners.

Keywords immersive virtual reality; general rotation; lumbar puncture

信息化是時(shí)代進(jìn)步的趨勢(shì)和未來(lái)社會(huì)高速發(fā)展的主要特征，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為信息化的重要產(chǎn)物，能提供高度仿真的訓(xùn)練場(chǎng)景以及整合多種復(fù)雜的教學(xué)資源，已逐漸在各行業(yè)得到應(yīng)用[1]。將該技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教學(xué)系統(tǒng)，和傳統(tǒng)授課方式相比，其不僅使知識(shí)體系變得生動(dòng)立體，還充分提升了教學(xué)質(zhì)量[2]。

1" 傳統(tǒng)授課模式在全科輪轉(zhuǎn)學(xué)員崗前培訓(xùn)中的局限性

軍隊(duì)醫(yī)院全科輪轉(zhuǎn)學(xué)員和初從軍隊(duì)醫(yī)學(xué)院校畢業(yè)的本科學(xué)員類似，他們的特點(diǎn)是雖然掌握一定的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識(shí)，但欠缺實(shí)際的臨床操作技能，尚未能夠完全理解每一項(xiàng)臨床操作的意義，因而無(wú)法掌握關(guān)鍵步驟。學(xué)員操作中的無(wú)菌化意識(shí)、醫(yī)療防護(hù)意識(shí)薄弱，例如他們?cè)诿鎸?duì)病患時(shí)因緊張而出現(xiàn)忘戴口罩、未行手衛(wèi)生的情況，有因消毒等無(wú)菌操作失誤造成患者繼發(fā)感染的案例[3]，也有實(shí)習(xí)過(guò)程中因未正確佩戴手套，在接觸患者體液或血液樣本后造成職業(yè)暴露的情況[4]。另外，對(duì)病患的人文關(guān)懷也有所欠缺，而在這個(gè)階段他們卻需要借助有限的崗前培訓(xùn)來(lái)快速適應(yīng)臨床工作節(jié)奏。傳統(tǒng)的授課模式對(duì)于這批學(xué)員而言具有明顯的局限性。以腰椎穿刺術(shù)為例，作為臨床醫(yī)生必須掌握的“四大穿刺術(shù)”之一，該項(xiàng)操作的重要性不言而喻，無(wú)論是對(duì)于腦炎的鑒別、中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫性疾病的診斷抑或腦脊液的引流減壓，都是腰椎穿刺術(shù)的適應(yīng)癥，是神經(jīng)專科醫(yī)生主要的輔助檢查手段之一[5]。以往，面向全科輪轉(zhuǎn)學(xué)員的崗前腰穿培訓(xùn)，通常以理論授課聯(lián)合腰穿模型進(jìn)行，分別是理論授課及腰穿示范1學(xué)時(shí)，學(xué)員練習(xí)時(shí)間1學(xué)時(shí)以及考核1學(xué)時(shí)。理論授課以《全國(guó)高等學(xué)校教材：臨床基本技能操作》為指導(dǎo)以及《陜西省住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)腰穿技能考核評(píng)分細(xì)則》為標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)多媒體的形式教授學(xué)員關(guān)于腰椎穿刺術(shù)的絕對(duì)適應(yīng)癥、相對(duì)適應(yīng)癥、禁忌癥、穿刺前、中、后過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)，包括無(wú)菌原則、體位擺放、穿刺順序、腦脊液收取和并發(fā)癥的判斷及處理等內(nèi)容。授課教員通過(guò)模型進(jìn)行腰穿示范，以邊操作邊問(wèn)答的形式帶領(lǐng)學(xué)員回顧重點(diǎn)。示范結(jié)束后，學(xué)員輪流對(duì)模型進(jìn)行腰穿，這一過(guò)程中學(xué)員之間互相評(píng)價(jià)，教員也對(duì)其錯(cuò)誤的手法進(jìn)行及時(shí)指正，最后按照評(píng)分細(xì)則進(jìn)行考核。以上這種傳統(tǒng)的授課模式似乎給予了學(xué)員足夠的時(shí)間去體會(huì)如何腰穿以及腰穿背后的意義，模型的應(yīng)用也使單純的理論知識(shí)變得有趣味性和可實(shí)踐性[6]，但是它的局限性也逐漸暴露：①模型有限，同一部位的反復(fù)穿刺容易讓學(xué)員在已有的穿刺點(diǎn)上穿刺，從而忽視了腰穿體位正確擺放的重要性；②模型雖然可以在一定程度上模擬自然人，但由于其不可透視并不能讓每一位學(xué)員充分認(rèn)識(shí)穿刺行進(jìn)的解剖層次和深度；③操作材料有限，無(wú)法滿足學(xué)員在練習(xí)時(shí)的無(wú)菌化，會(huì)直接影響考核的成績(jī)；④學(xué)員在有限的訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)內(nèi)無(wú)法實(shí)時(shí)糾正錯(cuò)誤。因此，傳統(tǒng)授課模式無(wú)法滿足學(xué)員崗前培訓(xùn)的充分性和有效性。

2" 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在腰穿培訓(xùn)中的應(yīng)用

2.1" 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的體現(xiàn)，目前已應(yīng)用于游戲、城市規(guī)劃、房地產(chǎn)銷售、教育教學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。該技術(shù)又分為沉浸式和非沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，后者即窗口式虛擬現(xiàn)實(shí)，是通過(guò)計(jì)算機(jī)、鍵盤等設(shè)備，在計(jì)算機(jī)屏幕生成窗口式虛擬環(huán)境，如物診教學(xué)過(guò)程中使用的仿真模擬人，這類技術(shù)可以幫助學(xué)員更形象地了解人體解剖結(jié)構(gòu)，但是不難發(fā)現(xiàn)的是，非沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)并不能即時(shí)反饋操作的正誤，也不能給學(xué)員帶來(lái)接近真實(shí)操作的現(xiàn)實(shí)感[7]。而沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則能夠?qū)崿F(xiàn)這些目標(biāo)，其具有沉浸性、交互性和構(gòu)思性的特征，利用虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡或者頭盔即可達(dá)成學(xué)習(xí)目的[8]。通過(guò)系統(tǒng)建模實(shí)現(xiàn)真實(shí)操作環(huán)境的全方位虛擬化，使學(xué)習(xí)者在生動(dòng)、形象的環(huán)境下更加充分地和虛擬對(duì)象接觸，以便更有效地接受理論知識(shí)，特別適用于醫(yī)療衛(wèi)生環(huán)境下有創(chuàng)操作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)外科手術(shù)、急救處理以及臨床教學(xué)的可視化，例如借助沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提升學(xué)員快速正確處置股骨頸骨折突發(fā)事件水平[9]，通過(guò)該技術(shù)應(yīng)用于護(hù)理靜脈注射實(shí)驗(yàn)教學(xué)顯著提高學(xué)員理論成績(jī)以及開拓學(xué)員的批判性思維[10]，可幫助解決醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域?qū)W員因培訓(xùn)機(jī)會(huì)匱乏導(dǎo)致實(shí)踐能力差的問(wèn)題。同時(shí)，這種以第一視角實(shí)踐學(xué)習(xí)的模式能夠減輕教員的教學(xué)壓力，也更容易激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣，為他們?nèi)蘸蠼佑|真正的臨床患者奠定良好的基礎(chǔ)。

2.2" 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)踐：腰椎穿刺術(shù)

通過(guò)下載iLab-X虛擬實(shí)驗(yàn)空間關(guān)于腰穿的虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練考評(píng)系統(tǒng)軟件，依托虛擬仿真教室計(jì)算機(jī)平臺(tái)，由醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)中心人員將軟件搭載到計(jì)算機(jī)，并在連接相應(yīng)HTC-VIVE虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡設(shè)備后，登錄該考評(píng)系統(tǒng)，即可進(jìn)行沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)化的腰穿培訓(xùn)。學(xué)員可以像在物理環(huán)境中一樣，實(shí)際動(dòng)手完成整個(gè)穿刺操作的過(guò)程。該系統(tǒng)可全程記錄操作動(dòng)作并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、形成訓(xùn)練評(píng)價(jià)報(bào)告。在正式操作前，由帶教老師統(tǒng)一完成設(shè)備培訓(xùn)和注意事項(xiàng)說(shuō)明。進(jìn)入訓(xùn)練模式后，系統(tǒng)隨機(jī)形成臨床案例，學(xué)員通過(guò)自主分析病例、明確操作目的、原理和方法，在熟悉操作環(huán)境及器械后進(jìn)行分步操作學(xué)習(xí)及演練。操作過(guò)程滿足了一對(duì)一教學(xué)，每一步操作都有相應(yīng)的語(yǔ)音、文字提示，以及相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)講解，完成本過(guò)程的學(xué)員可以通過(guò)訓(xùn)練評(píng)價(jià)報(bào)告知悉操作完成時(shí)間、操作過(guò)程中的問(wèn)題并及時(shí)借助二次訓(xùn)練糾正錯(cuò)誤，因此，在沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)踐后，學(xué)員能夠理解腰穿的基本理論知識(shí)，熟練掌握腰穿的流程，了解腰穿的適應(yīng)癥、禁忌癥、并發(fā)癥及處理方法，初步了解如何將腰椎穿刺術(shù)運(yùn)用到臨床實(shí)際過(guò)程。

虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練過(guò)程中還可以看到椎管等關(guān)鍵部位的解剖層次，解決了活體及模型訓(xùn)練中摸得著但看不見的問(wèn)題，大大減少了試錯(cuò)率，便于學(xué)員即刻鞏固知識(shí)點(diǎn)，并且通過(guò)模擬現(xiàn)實(shí)物理環(huán)境加強(qiáng)了學(xué)員洗手、消毒等無(wú)菌化操作意識(shí)。另外，沉浸式訓(xùn)練模式極大激發(fā)了學(xué)員學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)員不用擔(dān)心操作失誤對(duì)真實(shí)患者造成傷害，通過(guò)反復(fù)培訓(xùn)熟練掌握操作細(xì)節(jié)和流程。生動(dòng)的案例和有趣的操作過(guò)程也有效改善了崗前培訓(xùn)質(zhì)量，兩輪帶教學(xué)員（各16名）的腰穿考核成績(jī)也反映了這一應(yīng)用的高效性（表1）。

3" 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在崗前培訓(xùn)中的應(yīng)用意義

和傳統(tǒng)授課模式完全不同的是，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)“一對(duì)一”教學(xué)，很好地解決了學(xué)而不精的問(wèn)題，避免學(xué)員在有限時(shí)間的培訓(xùn)中出現(xiàn)“囫圇吞棗”的現(xiàn)象[11]。此外，沉浸式體驗(yàn)的學(xué)習(xí)模式改變了以往紙片化、依賴2D視頻學(xué)習(xí)的局面，3D以及360度的視覺體驗(yàn)充分展示了臨床實(shí)踐中的難點(diǎn)，尤其是解剖學(xué)中的重要知識(shí)點(diǎn)都能夠真實(shí)地展示在沉浸式學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)員可以更加清楚每一步實(shí)踐中所涉及的解剖結(jié)構(gòu)和操作細(xì)節(jié)，這將充分調(diào)動(dòng)學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性，并增加他們學(xué)習(xí)過(guò)程中的有效反饋。提升學(xué)員的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力是新時(shí)代教學(xué)的目標(biāo)要求，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用其豐富的病例和對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境的形象模擬，增強(qiáng)了學(xué)員實(shí)踐的多樣性，使得操作過(guò)程不再單一、機(jī)械，有助于學(xué)員增強(qiáng)對(duì)臨床案例的思考和提高臨床實(shí)踐操作能力，真正做到促進(jìn)學(xué)員的自主化學(xué)習(xí)。隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展，學(xué)員擁有多樣化的學(xué)習(xí)途徑，包括各類學(xué)習(xí)軟件和應(yīng)用平臺(tái)，而傳統(tǒng)授課模式的教學(xué)手段沒有趣味性，將逐漸失去競(jìng)爭(zhēng)力。創(chuàng)新教學(xué)手段賦能臨床帶教具有緊迫的現(xiàn)實(shí)意義，空軍軍醫(yī)大學(xué)擁有的XR沉浸式教學(xué)體驗(yàn)館是一個(gè)充分體現(xiàn)以沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打造智慧化教學(xué)的案例，也為我們展示了沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的巨大潛力，該體驗(yàn)館通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)和信息技術(shù)深度融合，解決了醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識(shí)抽象難以理解、現(xiàn)實(shí)環(huán)境難以重現(xiàn)的難題。通過(guò)應(yīng)用沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，教學(xué)將更加生動(dòng)、真實(shí)，身臨其境的培訓(xùn)體驗(yàn)也會(huì)增強(qiáng)學(xué)員對(duì)培訓(xùn)內(nèi)容的記憶[12-13]，因而開展沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)在崗前培訓(xùn)中很有必要，在醫(yī)學(xué)類高校的本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也需要逐漸拓展相關(guān)應(yīng)用[14]。

軍隊(duì)全科輪轉(zhuǎn)學(xué)員的專業(yè)素質(zhì)直接關(guān)系到軍隊(duì)的醫(yī)療保障能力，通過(guò)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效培訓(xùn)腰穿技能，能夠使這些學(xué)員在面對(duì)諸如腦部疾病診斷、腦脊液檢查等實(shí)際醫(yī)療任務(wù)時(shí)更加熟練精準(zhǔn)，提升軍隊(duì)整體醫(yī)療救治水平，保障軍人的健康和戰(zhàn)斗力。同時(shí)這種創(chuàng)新教學(xué)模式減少了對(duì)實(shí)體教學(xué)資源（如模擬人、醫(yī)療耗材）的依賴，降低了培訓(xùn)成本。

4" 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)教學(xué)模式無(wú)法有效分解復(fù)雜的醫(yī)學(xué)知識(shí)體系和立體展現(xiàn)解剖層次，對(duì)于即將邁入臨床實(shí)踐的軍隊(duì)全科輪轉(zhuǎn)學(xué)員而言，需要一種更好的培訓(xùn)手段來(lái)彌補(bǔ)短板。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用豐富的案例、形象逼真的視聽覺體驗(yàn)，有效解決了知識(shí)難點(diǎn)、提高了學(xué)習(xí)效率，充分增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的自主性和趣味性。這種教學(xué)模式將越來(lái)越多地被用于醫(yī)學(xué)教學(xué)領(lǐng)域[15-16]，為培養(yǎng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高素質(zhì)人才提供重要保障，對(duì)培養(yǎng)部隊(duì)中留得下且用得上的合格人才具有重要意義。

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