原创《虚拟技术在创伤骨科临床见习中的应用前景》
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摘 要：概述目前创伤骨科临床见习教学的现状及问题,介绍虚拟现实、增强现实技术及其在骨科临床见习中改善教学效果的应用前景.
关键词：虚拟技术,骨科临床见习,应用
中图分类号：G646 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）31-0057-02
一、创伤骨科临床见习的现状
临床见习作为医学生对医学理论知识转化为临床实际操作的重要环节,效果的好坏直接决定了医学生是否能将所学的知识在临床工作中进行合理的运用.随着互联网的发展及科技的发展,传统的医学教育模式已经跟不上现代教育的发展要求,“填鸭式”的教育很难吸引学生的注意力,更不用说让他们记住老师所讲的知识.骨科学作为外科学的重要部分,专科性及实践性较强,知识内容比较抽象,学生不容易理解,延续传统方法进行临床见习带教难度大,主要表现在以下几个方面：（1 ）临床见习时间不固定,骨科典型急症病人有时效性,学生经常不能碰到合适的教学病例；（2）患者自我保护意识增强,拒绝配合教学工作；（3）骨折病人需要制动,无法进行临床查体,学生不能体会其典型特点.结合骨科的特点,我们在教学中往往采用的是口头讲述结合影像学资料的方法进行知识点的传授,学生自我思考减少及积极性不高.如何调动学生的积极性让其主动的融入到临床见习中成为目前骨科临床带教的难题.
目前常用的教学方法主要有：基于讲座的学习方法（LBL）、基于个案的学习方法（CBL）、基于问题的学习方法（PBL）以及基于团队的学习方法（TBL）.为了达到更好的教学效果,老师们往往综合各种教学模式并结合道具、多媒体甚至现在流行的3D打印技术,对于传授医学知识来说有较好的教学效果,但并不能模拟骨科复杂的解剖模型及真实的抢救或检查场景,临床见习效果不佳.临床见习教学如何能够像玩电脑游戏那样让学生忘我地投入,结束后还能沉浸在见习过程的体验当中意犹未尽.这时候我们可以借助虚拟现实技术（VR）及在此基础上发展的增强现实技术（AR）.
二、什么是VR、AR？
虚拟现实技术（VR）是一种基于计算机信息技术的沉浸式交互系统.它是采用以计算机技术为核心的现代高科技来生成逼真的融视、听、触觉于一体的特定范围的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响,从而产生亲临现场等同真实环境的感受和体验.虚拟现实系统可以使用户在计算机生成的三维环境中进行实时漫游、交互.它包括交互（interaction）、三维图形（3D-graphics）、沉浸（immersion）三个部分.在虚拟环境中,用户能够在计算机生成的虚拟世界中移动并且交互,还可根据自身的感觉,对虚拟世界中的物体进行考察和操作,参与其中的事件,而计算机提供视、听、触觉等直观而又自然的实时感知,使参与者“沉浸”于模拟情境中.
增强现实技术（AR）,也叫混合现实技术.原理是借助计算机图形技术和可视化技术产生现实环境中不存在的虚拟对象,并通过传感技术准确的将虚拟对象准确地放置在真实环境中,借助显示设备将虚拟对象与现实环境融为一体,被人类感官所感知,从而达到超越现实的感官体验.AR的三个特点是：结合虚拟与现实、即时互动、3D定位.
前者为完全虚拟,后者虚拟和现实场景结合,但都可以不受时间和空间的限制,只要事先通过应用程序编辑好所要呈现的场景或者模型,就可以通过可视化设备给使用者身临其境的感官体验.
虚拟现实和增强现实技术目前在工业、医疗、军事、教育、游戏、展览等领域都表现出良好的应用前景.如在军事领域的模拟飞行训练；在游戏领域可以为玩家呈现全息图像、虚拟逼真的游戏环境,丰富玩家的体验；在零售业中可以实现一键试穿；在医疗方面,国内已有医院利用虚拟现实技术进行骨科手术的术前设计,我院也在近几年建立了虚拟腔镜的培训中心.在教育教学方面,虚拟技术带来的视觉感官体验可以弥补目前教学方法刻板缺乏实景体验的短板.有研究表明愉悦的心情和丰富色彩的环境,能增强人脑杏仁核记忆功能.这正好就是虚拟技术带给我们的体验.
三、虚拟技术在创伤骨科临床见习教学的优势（一）骨科解剖教学
骨科解剖作为骨科临床教学的基础,非常精细且复杂.血管供养神经及各组织器官,神经支配肌肉,肌肉收缩带动骨骼关节活动.以往的教学只能通过尸体解剖分别的了解各个组织的解剖,并不能很好的展示各组织器官之间的功能作用,同时由于标本来源及标本数量的限制、标本质量的参差不齐,同一个标本使用后不可重复性,的气味,学生可操作的空间、时间有限,课前教师需要花较多时间准备等这些弊端都可能对实际教学效果产生负面的影响.但借助虚拟技术构建的三维人体解剖模型,就可以生动的再现骨骼肌肉神经血管之间的相互作用,学生更容易接受知识的同时亦可在老师的指导下轻松愉快的进行虚拟的人体解剖而不必受到上述限制和忍受刺鼻的气味.就算不理解或者操作失误亦可以重新进行,在操作的过程中能体会到更为真实的人体结构及其功能,一次性构建反复使用,同时解决医学伦理及标本来源质量等问题,大大降低教研室老师的工作量及教学的成本,这是传统教学无法做到的.
（二）虚拟骨科手术或操作演示
利用虚拟技术开展的临床虚拟教学不受病例、场地以及时间等诸多因素的制约,可以使教学活动根据需要随时随地展开,大大增加医学生的实践机会,从而取得良好的教学效果[11].如构建骨科常见手术的标准操作流程,一方面向医学生展示手术过程,让学生对外科手术有感性认识.另一方面,医学生可以通过模拟操作,预演手术并了解正确和错误的操作可能给患者造成何种影响,培养学生设计缜密治疗方案的能力,训练学生手术技能的同时增强其对患者认真负责的意识.再如构建常见骨折模型,演示骨折发生、发展及治疗的过程,学生可以体验骨折复位及各种固定方法,从而解决了真实骨折病人因反复操作带来的疼痛和加重损伤的问题,增加了学生的学习机会.
（三）可视化医患互交
骨科临床见习中,经常会碰到一些具有典型临床症状的患者因为疼痛或者心理问题拒绝配合教学工作,学生只能通过老师的描述或者观看视频录像了解病例,临床实践性较差.通过虚拟现实/增强现实技术,构建典型病例的虚拟患者,医学生佩戴可视化装备进入接诊患者的场景,在老师的指导下对其进行问诊体查,学习医患沟通技巧,同时达到培训学生熟练掌握正确的查体方法及如何进行合理的医患沟通的目的.此外,通过转换虚拟患者的语言输出,还可以训练学生在多语言环境下与患者沟通的能力,具有实战意义.
（四）骨科综合急救场景的模拟教学
开放性骨折、肢体离断、骨盆骨折等这类骨科急重症病例,首诊处理的及时与否,关系到病人的生命及预后.对于医学生来说这些病例包含许多急救处理的实战知识,如果能够亲身体验将会受益匪浅.但这些病例往往有时效性、不可预见性,而且就算正好碰到,有时因为病人家属的急迫、病人情况紧急等客观原因,并不可能通过带教手把手指导学生一步步的处理.利用虚拟现实或增强现实技术,通过预构的场景和虚拟病人,老师有时间演示急救处理的过程,学生也可以身临其境地观看或亲自操作并学习这些骨科常见急重症的处理知识,相对于单纯用幻灯片或者教科书讲解更行之有效.
四、结语
医学教育注重实践,对教学方法、实习条件及学生的学习效果都有很高的要求,全现实的教学场景成本很高,对于复杂的病例无法真实的模仿和体现.虚拟现实、增强现实技术的应用,可以给创伤骨科的教师提供了丰富的途径以拓展教学空间,给学生深入的实境感和深刻的印象,增强学生的学习兴趣及其对所学知识的记忆,同时提高教学效率并减少无谓的教学资源消耗.虽然目前仪器设备和软件开发上存在明显的限制,购买设备的费用较高,但是随着科技的发展,虚拟技术深入医学教育的各个领域只是时间的问题,我们期待它带来新的教育革命.
参考文献：
[1]唐文:医学教育的新途径-以问题为基础的教学方法.复旦教育论坛1996,17(4):24-25.
[2]Johnson C:Team-Based Learning for Health Professions Education:A Guide to Using Small Groups for Improving Learning.The Journal of Chiropractic Education 2009 Spring,23 (1):47-48.
创伤骨科论文参考资料：
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