虚拟现实技术在临床医学教学中的应用研究

王瑜瑾

摘要：探讨了虚拟现实技术在临床医学教学中的应用，以及其在医学教学中的优势与具体应用。虚拟现实技术的应用提高了学生的参与度与兴趣，同时在教学中提供了实时互动与反馈，并模拟了真实的临床场景，具有较高的安全性，可以规避错误风险。具体应用方面，虚拟现实技术在解剖学教学中，包括制作与使用3D解剖模型和虚拟手术模拟训练系统。然后在临床技能培训中，包括模拟临床案例训练和医疗设备操作培训。此外，在医学交流与沟通方面，虚拟现实技术应用于虚拟会诊系统和远程医学教学与实践。

关键词：虚拟现实技术；临床医学教学；临床技能培训

一、前言

随着医学科技的不断进步，传统的医学教学模式已经无法满足当代医学教育的需求。传统的医学教学通常受限于实验室设备的限制以及安全和伦理问题，使得学生无法充分参与到真实的临床学习中。因此，为了更好地培养医学生的临床技能和提高他们的实践能力，寻找新的教学模式变得至关重要。本研究旨在探讨虚拟现实技术在临床医学教学中的应用，通过对虚拟现实技术在临床医学教学中的应用进行深入探討，有望为未来医学教学模式的改革与进步提供理论和实践参考。

二、虚拟实验室在医学教学中的应用优势

（一）提高学生参与度与兴趣

虚拟现实技术能够提高学生的参与度与兴趣，它通过模拟真实的临床场景，打破了传统医学教学中枯燥的理论教学模式，使学生能够更具体地感受到医学知识与技能的应用。通过虚拟实验室，学生可以与虚拟实体进行交互，在模拟的真实场景中进行操作与实践，从而提高了他们的学习兴趣。这种真实感的体验使医学教育不再仅仅停留在纸上谈兵，而是让学生身临其境地体验到临床实践的场景，从而激发学生的学习动力和兴趣，实现了知识的直观传递。

此外，虚拟现实技术还可以创造出更具交互性的学习环境，学生可以自主探索，在实践中学习。通过虚拟实验室的实践，学生可以参与到医学实践中，并有机会应用他们所学的知识和技能，这种亲身参与的学习方式能够激发他们的好奇心和学习动力，从而提高对医学教育的投入度。这种互动式的学习环境能够深深吸引学生，培养出更加积极的学习态度。

（二）模拟真实临床场景

虚拟现实技术在临床医学教学中能够模拟真实的临床场景，为学生提供更加真实、临床化的学习体验。传统的医学教学通常受制于人员、设备、场地等各种限制，学生难以亲身感受到真实的临床工作，而虚拟现实技术能够通过逼真的模拟，引导学生置身于真实的医疗环境中。通过虚拟实验室，学生可以模拟诊断与治疗过程，了解各种疾病的临床表现与处理方式，而不受到实际临床环境的限制。

此外，虚拟现实技术还能够创造出医学教学中较难复现的特殊情况，如医学教学中较难复现的紧急情况或紧急情况，为学生提供更具挑战性和多样性的临床学习场景，从而提高他们的实际操作能力和应对复杂情况的能力。通过虚拟实验室，学生可以模拟处理急救、手术和其他医疗干预措施，提高他们在临床环境中的应变能力和决策能力。

在模拟的临床场景中，学生能够在安全的环境下进行学习，并反复练习，从而提高他们的临床技能和应用能力。虚拟现实技术不仅可以提供更加真实的临床体验，同时还能够让学生更好地将理论知识与实践相结合，形成更加完整的医学学习体系。

（三）安全性与规避错误风险

虚拟现实技术在临床医学教学中的另一个优势是提供了相对安全的学习环境，并且有助于规避错误风险。在传统的医学教学中，学生可能面临着在真实的临床环境下进行实际操作和诊疗的挑战，可能出现错误并带来严重后果。然而，通过虚拟实验室和模拟训练系统，学生可以在虚拟的、相对安全的环境中进行练习，而不会对真实患者产生不良影响。这种安全性的学习环境使得学生可以在循序渐进的学习过程中，摆脱对错误的担忧，从而更加充分地发挥潜力，提高自己的实际操作技能[1]。

此外，虚拟实验室还能够为学生提供错误和失误的学习机会。通过虚拟现实技术，学生可以发现并改正错误的方法，而这些错误在现实环境中可能会导致严重的后果。在虚拟实验室中，学生可以自由地尝试和探索，在泛化操作中，发现错误是更为重要的一步，也更不容易因为错误而对患者造成威胁。

三、虚拟现实技术在临床医学教学中的具体应用

（一）虚拟现实技术在解剖学教学中的应用

1.3D解剖模型的制作与使用

通过计算机图形学技术，将解剖学数据导入虚拟现实环境中，生成具有高度真实感的3D人体解剖模型。教师和学生可以在虚拟现实环境中自由操作和观察这些模型，从不同角度了解人体各部位的结构和功能。这种直观的展示方式有助于提高学生对解剖学知识的理解和记忆。以2020年四川大学华西临床医学院为例，通过对学习解剖学课程的学生进行分组教学、考核和问卷调查，探讨临床医学本科阶段运用虚拟现实技术进行解剖学教学的效果（见图1）。结果显示，采用虚拟现实技术的教学组在解剖学知识掌握程度、实践操作能力等方面均优于传统教学组，证实了虚拟现实技术在解剖学教学中的优越性。

2.虚拟手术模拟训练系统

虚拟手术模拟训练系统通过模拟真实手术环境，让学生在虚拟患者身上进行手术操作，提高手术技能和临床应变能力。虚拟手术模拟训练系统具有高度的真实感和互动性，能够让学生在安全、无风险的环境中进行手术实践，降低实际手术中的并发症和风险。以美国的一家名为Osso VR的公司为例，他们开发的虚拟手术训练系统可以模拟各种复杂的手术环境，让医学生和实习医生在虚拟现实环境中进行手术操作（见图2）。通过不断练习和反馈，学生的手术技能得到显著提高。此外，该系统还可以针对不同手术类型和难度进行定制，满足不同层次的教学需求[2]。

（二）虚拟现实技术在临床技能培训中的应用

1.模拟临床案例训练

通过虚拟现实技术，可以为学生提供各种临床案例的模拟环境，包括病例分析、临床诊断、治疗方案制定等。学生可以在虚拟环境中进行与实际临床工作相似的操作，如患者问诊、体格检查、检验数据解读、诊断思维等。通过虚拟现实技术，学生可以在不断的实践操作中加深对临床案例的理解和掌握，从而提高临床决策能力和应对不同病例的能力。在虚拟现实的模拟临床案例训练中，可以根据实际临床案例的特点建立不同的虚拟场景，模拟各种病情变化和临床情景，为学生提供真实且多样的临床学习环境。同时，虚拟现实技术还可以记录学生在训练过程中的操作轨迹和相关数据，为教师提供学生学习情况的数据支持，以便及时发现学生存在的问题并进行指导、辅导。在模拟临床案例训练中，虚拟现实技术可以根据不同临床科室的需求，模拟各种常见的临床病例和医患交流情景。例如，在内科领域，可以模拟心脏病患者的问诊与体格检查过程，帮助学生学习心脏病的常见症状和体征。在外科领域，可以模拟手术前的术前讨论和手术操作过程，培养学生手术技能和团队协作能力。此外，虚拟现实技术还可以模拟特殊情况下的临床处理，如突发病情的急救处理、术后并发症的处理等，使学生在虚拟环境中接触到更多的临床实践经验，提高其应对复杂临床情况的能力[3]。

2.医疗设备操作培训

虚拟现实技术可以为学生提供真实的医疗设备操作环境，如手术器械、影像诊断设备、监护设备等。学生可以在虚拟环境中进行医疗设备的模拟操作，学习设备的使用方法、操作技巧和常见故障处理等知识和技能。通过虚拟现实技术的医疗设备操作培训，可以帮助学生快速熟悉各种医疗设备的结构和功能，更好地掌握设备的操作流程和注意事项，提高在实际临床工作中使用医疗设备的熟练程度和安全性。同时，虚拟现实技术还可以模拟医疗设备的实际使用情况，如设备的不同工作模式、操作界面的变化等，帮助学生更好地理解和掌握设备操作的要点。在医疗设备操作培训中，虚拟现实技术可以模拟不同类型的医疗设备操作场景，包括手术中的器械使用、影像诊断设备的操作、监护设备的设置与监测等。通过虚拟实境，学生可以参与各种医疗操作的模拟训练，比如参与心脏起搏器植入手术、放射影像的诊断操作等，全面提高学生对医疗设备的操作技能。同时，虚拟现实技术还可以模拟设备故障的处理过程，培养学生应对设备异常情况的应变能力和处理能力，为日常临床工作中的意外情况做好准备，增强安全医疗意识[4]。

（三）虚拟现实技术在病理学教学中的应用

1.病理学切片观察与分析

病理学切片是医学学生进行病理学学习和诊断分析的重要工具，传统的病理学教学以显微镜下观察切片为主要方式。然而，这种传统的观察模式存在一些限制，比如切片数量有限、显微镜调整困难、切片保存与共享不便等。虚拟现实技术在病理学切片观察与分析方面的应用可以有效地克服这些限制，并提供更为灵活和便捷的学习方式[5]。

虚拟现实技术可以通过建立虚拟切片库，将病理学切片数字化并生成虚拟切片，使得学生可以通过虚拟现实设备进行实时观察和交互。这种虚拟切片展示不仅可以提供无限数量的切片，还可以实现切片的高倍率放大、旋转、移动等功能。学生可以自由探索切片内部的细节，并在需要时进行测量和标记，进一步加深对病理学知识的理解。此外，虚拟现实技术还能够提供多维度的图像显示，如颜色、亮度等，使得学生对病理学切片的观察更加全面。

2.病理学实验教学场景搭建与模拟

病理学实验是医学学生进行病理学实践操作的重要环节，传统的实验教学主要以实体切片和显微镜为基础，但存在实验材料有限、显微镜调整繁琐等问题。虚拟现实技术在病理学实验教学中的应用，可以通过搭建虚拟实验场景和模拟操作，提供更为真实和交互的学习体验[6]。

（1）虚拟实验场景的搭建

虚拟现实技术可以通过建模和渲染技术，构建出逼真的病理学实验场景。学生可以通过虚拟现实设备进入虚拟实验室，感受身临其境的学习环境。虚拟实验场景可以模拟真实的实验操作台、实验器材和实验材料，学生可以在虚拟环境中进行练习和实验操作，尽可能接近真实实验的情境（见图3）。

（2）虚拟操作的模拟

虚拟现实技术可以通过手柄、触控屏等交互设备，模拟病理学实验的操作过程。学生可以通过手部动作在虚拟实验場景中进行切片取样、切片染色、显微镜调焦等实验操作，实现实验的步骤和技巧的模拟。虚拟操作的模拟不仅可以帮助学生掌握实验操作的要点和技能，还可以提供实验中可能遇到的不同情况和应对方法的训练，帮助学生提高实验操作的熟练度和应变能力[7]。

（3）虚拟实验数据的生成与分析

虚拟现实技术可以通过模型生成和算法处理，模拟病理学实验数据的生成和分析。学生可以在虚拟实验场景中进行实验操作，获得对应的实验数据。虚拟实验数据的生成和分析可以通过算法和模型模拟实际的实验结果，帮助学生进行数据的收集、处理和分析，进一步深化对病理学知识的理解。学生可以在虚拟环境中尝试不同的实验参数和条件，观察不同的实验结果，提高对实验数据分析和解释的能力[8]。

四、结语

虚拟现实技术在临床医学教学中的应用无疑为医学教育注入了新的活力。通过虚拟会诊系统和远程医学教学与实践，虚拟现实技术有效地提高了医学交流与沟通的效率，为医患双方带来了实实在在的好处。然而，虚拟现实技术在医学领域的应用仍面临一些挑战，如技术成熟度、设备成本、普及程度等。未来，随着虚拟现实技术的不断发展和完善，会有更多创新应用的出现，如更高级的手术模拟、病理分析、药物研发等。此外，医学教育领域也需要进一步探索如何将虚拟现实技术更好地融入教学体系，培养更多具备创新精神和实践能力的医学人才。

参考文献

[1]刘佳惠子.虚拟仿真技术助力医学教学[N].江西日报，2023-10-12（007）.

[2]贾哲，赫嵘，蒋力，等.三维可视化模式在外科临床教学中的应用[J].继续医学教育，2023，37（05）：97-100.

[3]郭珍妮，张晗，傅钰丽，等.以问题为基础的教学联合虚拟现实技术在卒中后睡眠障碍临床教学中的应用[J].中国卒中杂志，2023，18（05）：534-537.

[4]苑之仪，汪一，翟金保.虚拟现实技术在临床医学教学中的应用[J].产业科技创新，2022，4（02）：65-67.

[5]包婉莹，陈晓烨，李宛凌，等.虚拟现实技术在临床医学本科解剖学教学中的应用和思考[J].卫生职业教育，2022，40（01）：62-63.

[6]王宜衡，杨欢，汤文嫱，等.虚拟现实与增强现实技术在麻醉学教学中的应用[J].中国医学教育技术，2021，35（06）：673-676+680.

[7]李鑫，姜晓瑜，水锨崎，等.虚拟现实技术在胸心外科临床教学中的应用效果评价[J].基础医学教育，2021，23（05）：354-356.

[8]王永杰，崔利宾，袁鑫，等.虚拟现实技术在临床医学教学中的应用[J].医学教育管理，2021，7（01）：73-77.

责任编辑：张津平、尚丹