虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在農(nóng)村醫(yī)學(xué)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

薛松慧 薛 燕 譚海燕

（江蘇省南通衛(wèi)生高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇·南通 226010）

0 引言

農(nóng)村醫(yī)學(xué)專業(yè)作為職業(yè)醫(yī)學(xué)教育的重點(diǎn)，主要面向農(nóng)村地區(qū)或貧困地區(qū)的醫(yī)療衛(wèi)生建設(shè)，培養(yǎng)出熱愛醫(yī)學(xué)并樂于為農(nóng)村醫(yī)療事業(yè)貢獻(xiàn)力量、具備扎實(shí)的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識與醫(yī)療衛(wèi)生知識、具備專業(yè)的診斷治療能力、擁有對突發(fā)病癥應(yīng)急處理能力的有志青年。為了完成這一培養(yǎng)目標(biāo)，農(nóng)村醫(yī)學(xué)專業(yè)在課程設(shè)置中加入了中醫(yī)學(xué)、生理學(xué)、藥理學(xué)、解剖學(xué)、診斷學(xué)、內(nèi)科學(xué)、外科學(xué)等數(shù)十種專業(yè)課程，并對實(shí)踐課程時(shí)長作出一定的要求，保障學(xué)習(xí)者在修習(xí)期間可以接收系統(tǒng)完備的醫(yī)療知識，并通過實(shí)踐操作將其轉(zhuǎn)化為自身的求職技能。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述及其特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又稱VR技術(shù)，全稱Virtual Reality，是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的一種新興科技，其運(yùn)作原理為，以現(xiàn)實(shí)世界為真實(shí)參考，將現(xiàn)實(shí)維度轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)中構(gòu)建三維模型，盡可能還原現(xiàn)實(shí)情景，接著通過計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備，將計(jì)算機(jī)與使用者的感知系統(tǒng)建立聯(lián)系，從聽覺、視覺、觸覺、嗅覺等方面入手，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的作用，讓使用者獲得沉浸式體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將現(xiàn)實(shí)世界與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)巧妙結(jié)合，還具有以下特性：

1.1 沉浸性與多感知性

沉浸性與多感知性是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)不可分割的重要特性，二者相輔相成，是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要特征。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠成功運(yùn)營離不開體驗(yàn)者與計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的相互作用，多感知性依附于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)層次，主要通過傳感技術(shù)捕捉用戶因運(yùn)動(dòng)所散發(fā)出的信號，由系統(tǒng)感知后進(jìn)行回應(yīng)，但由于技術(shù)限制，現(xiàn)階段的傳感技術(shù)只能感知最基本的生理特征，如運(yùn)動(dòng)、觸覺、嗅覺、視覺等方面的變化[1]。沉浸性則側(cè)重于體驗(yàn)者的反應(yīng)，系統(tǒng)在接收到用戶信息后，做出與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相似的反應(yīng)，反饋至使用者，讓使用者產(chǎn)生錯(cuò)覺，從心理與思維上沉浸其中。

1.2 交互性與自主性

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用了大量的物理規(guī)律，其目的是為了盡可能再現(xiàn)物體在受到力的作用時(shí)的真實(shí)反饋。交互性指使用者傳感技術(shù)的輔助作用下，通過觸覺或者其他感覺，對于虛擬環(huán)境中的物體產(chǎn)生可操作的錯(cuò)覺，如通過推動(dòng)、拿起等動(dòng)作，對應(yīng)物體會發(fā)出聲響，其位置和狀態(tài)也發(fā)生改變。自主性則是系統(tǒng)對于用戶的實(shí)際運(yùn)動(dòng)，根據(jù)設(shè)定好的規(guī)律，讓物體做出合乎物理邏輯的反應(yīng)。

1.3 構(gòu)想性與模擬性

構(gòu)想性的核心在于創(chuàng)新，這也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最具有開發(fā)潛力的特性。虛擬現(xiàn)實(shí)世界在設(shè)定時(shí)加入了可供探索的認(rèn)知系統(tǒng)，并非如現(xiàn)實(shí)世界一般一成不變，用戶在進(jìn)入虛擬世界后，可以根據(jù)自身認(rèn)知能力創(chuàng)設(shè)出客觀世界不存在或極難發(fā)生的情境，如模擬分子運(yùn)動(dòng)、模擬火山噴發(fā)等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)幾乎可以完美再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)情境，并且由于其可設(shè)定可操控的性能特點(diǎn)，可以不受空間與時(shí)間的局限，在體感系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒之時(shí)，便可進(jìn)入模擬場景，暢游虛擬世界。

2 現(xiàn)階段農(nóng)村醫(yī)學(xué)專業(yè)的教學(xué)困境

2.1 教學(xué)內(nèi)容陳舊，學(xué)生興趣不足

農(nóng)村醫(yī)學(xué)專業(yè)是中職醫(yī)學(xué)與高職醫(yī)學(xué)的特色專業(yè)，其目的在于為社會培養(yǎng)能夠勝任農(nóng)村或邊遠(yuǎn)貧困地區(qū)衛(wèi)生院基礎(chǔ)衛(wèi)生工作的應(yīng)用型人才，工作范圍涵蓋了醫(yī)學(xué)預(yù)防、常見疾病診斷與治療、醫(yī)學(xué)康復(fù)等方面。同比于本科階段的醫(yī)學(xué)專業(yè)生，農(nóng)村醫(yī)學(xué)專業(yè)的教育對象基礎(chǔ)知識相對薄弱，自制力不強(qiáng)，對于學(xué)習(xí)的積極性不高，并試圖用渾水摸魚通過結(jié)業(yè)測評，這在一定程度上對教師的教學(xué)能力提出了更高的要求[2]。然而，以高職院校為例，其前身多為當(dāng)?shù)氐闹袑Ｐl(wèi)校或普通醫(yī)專，更甚者由成人醫(yī)學(xué)院校演變而來，依舊沿用著以前的教師，然高職醫(yī)學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)已經(jīng)從追求系統(tǒng)的知識性轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅乩碚摰膶?shí)踐性，這就導(dǎo)致教師的專業(yè)能力跟不上學(xué)校發(fā)展的步伐，依舊停留在過去以理論知識為主的傳統(tǒng)教學(xué)，繼續(xù)延續(xù)著刻板、沉悶的教學(xué)氛圍，無法激發(fā)學(xué)生興趣，對學(xué)生沒有任何吸引力。

2.2 教學(xué)方法落后，能力提升緩慢

新時(shí)代下，科學(xué)技術(shù)的崛起不僅帶來了生活的便捷，也為教育提供了新思路。然部分院校的農(nóng)村醫(yī)學(xué)專業(yè)依舊沿襲著陳舊的教學(xué)觀，將教師與教材作為課堂的中心，只重視知識的灌輸，不重視學(xué)生對于知識的吸收與內(nèi)化。學(xué)生在課堂上只能獲得枯燥的理論知識，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果的方式只能通過識記知識點(diǎn)與書面測評，對于知識只能進(jìn)行一段時(shí)間內(nèi)的記憶保留，并未將其與醫(yī)療實(shí)踐相結(jié)合，自身能力得不到真正意義上的提升，在實(shí)際操作時(shí)，無法獨(dú)立完成醫(yī)療操作，成為只會空談理論，不會實(shí)踐的醫(yī)學(xué)生，不能完成由學(xué)習(xí)者向職業(yè)醫(yī)療衛(wèi)生工作者的蛻變。

2.3 教學(xué)設(shè)施短缺，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)匱乏

中職院校農(nóng)村醫(yī)學(xué)專業(yè)發(fā)展不足的重要原因在于師資力量不匹配，教學(xué)條件不具備。在中職教育發(fā)展前期，因生源能力不能滿足國家與社會對于醫(yī)學(xué)類人才的高標(biāo)準(zhǔn)要求，教育部曾頒布文件停止中職教育醫(yī)學(xué)生的招生[3]。但隨著國家的不斷發(fā)展，對于農(nóng)村醫(yī)療越來越重視，急需培養(yǎng)一批專門面向農(nóng)村衛(wèi)生所或衛(wèi)生院，能勝任日常疾病的診療，側(cè)重于實(shí)踐操作，而非醫(yī)療科學(xué)研究的高質(zhì)量應(yīng)用型人才。農(nóng)村醫(yī)學(xué)專業(yè)作為中職教育中僅有的醫(yī)學(xué)專業(yè)，在設(shè)立前期，沒有專業(yè)對口的師資力量進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的開展，教師缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，學(xué)校也并未配備專業(yè)設(shè)施，未建立符合醫(yī)學(xué)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)室，未購買相關(guān)的模型器材，二者的共同短缺直接影響了學(xué)生實(shí)踐能力的獲得，致使很多學(xué)生得過且過，并未通過學(xué)業(yè)修習(xí)成長為專業(yè)的職業(yè)醫(yī)師。

3 VR技術(shù)在農(nóng)村醫(yī)學(xué)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用前景

3.1 系統(tǒng)解剖學(xué)與局部解剖學(xué)課程

在傳統(tǒng)的解剖學(xué)教學(xué)與課堂實(shí)驗(yàn)中，教師只能通過動(dòng)物活體實(shí)驗(yàn)與模型向?qū)W生教授相關(guān)解剖學(xué)知識。人體的內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜多變，包括神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)等，每個(gè)不同類別的生理系統(tǒng)又囊括多重器官與組織，與動(dòng)物的身體構(gòu)造大相徑庭。學(xué)生在學(xué)習(xí)解剖學(xué)相關(guān)知識時(shí)，只能依靠教師對器官模型的講解，或者通過觀看視頻演練，往往對所學(xué)知識一知半解，在實(shí)際操作時(shí)也只能借助解剖動(dòng)物活體了解身體內(nèi)部器官構(gòu)造，無法對人體結(jié)構(gòu)做到系統(tǒng)徹底的了解，不能完成理論知識到實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的轉(zhuǎn)變。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的加入，以三維模型與體感技術(shù)作為依托，通過建立人體三維解剖模型，讓學(xué)生能真正融入解剖環(huán)境，完成相關(guān)知識的學(xué)習(xí)[4]。人體三維虛擬系統(tǒng)的運(yùn)作原理為，通過全息圖像技術(shù)，將人體的三維構(gòu)造以數(shù)字化形式完美再現(xiàn)，不僅可以幫助教師更為細(xì)致地講解人體的內(nèi)部構(gòu)造，擺脫了傳統(tǒng)模型教學(xué)的局限性與失真性，還可幫助學(xué)生對人體內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)性觀察，將課本知識實(shí)體化，有利于學(xué)生對于系統(tǒng)解剖學(xué)與局部解剖學(xué)知識的吸收與運(yùn)用。

3.2 外科手術(shù)培訓(xùn)與臨床診療

在農(nóng)村醫(yī)學(xué)專業(yè)教學(xué)中，由于實(shí)踐操作與醫(yī)療設(shè)備的局限性，教師無法在課堂上向?qū)W生描述與傳授相關(guān)的手術(shù)操作知識，學(xué)生只能在就業(yè)實(shí)習(xí)階段通過觀摩學(xué)習(xí)具體的術(shù)中操作，無法將理論知識與實(shí)際操作進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，學(xué)習(xí)效果不佳。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可通過影像資料與計(jì)算機(jī)技術(shù)建立虛擬系統(tǒng)，模擬手術(shù)環(huán)境，甚至可以通過體感交互技術(shù)在患者與醫(yī)生間建立遠(yuǎn)程連接，突破空間的限制，通過手術(shù)操作儀器完成臨床遠(yuǎn)程診療[5]。除了突破時(shí)間與空間的界限，在應(yīng)用于手術(shù)培訓(xùn)時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可做到擬定術(shù)前計(jì)劃與評估操作方案，幫助醫(yī)生將手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)降到最低，最大限度地保證患者的健康與生命安全。以外科手術(shù)模擬系統(tǒng)為例，VR系統(tǒng)可以在術(shù)前通過導(dǎo)入患者的影像數(shù)據(jù)，對于特定部位進(jìn)行量化操作，并構(gòu)建三維信息模型，幫助醫(yī)生更好地分析手術(shù)方案，擬定術(shù)中計(jì)劃。同時(shí)，在應(yīng)對腦部、心臟等關(guān)鍵部位的解剖與治療時(shí)，VR系統(tǒng)還可做到對術(shù)中過程進(jìn)行模擬，對可能出現(xiàn)的意外進(jìn)行評估，通過各類參考數(shù)據(jù)幫助醫(yī)生選擇最佳診療方案，將術(shù)中風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

3.3 中醫(yī)遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)

遠(yuǎn)程診療將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)診療中的應(yīng)用發(fā)揮至最優(yōu)，其最大特點(diǎn)是可以打破空間界限，在有效時(shí)間內(nèi)對患者進(jìn)行診療，不必延誤治療時(shí)機(jī)。除了可以應(yīng)用于臨床診療，還可應(yīng)用于中醫(yī)診療。中醫(yī)診療法不同于臨床診療，僅通過各類醫(yī)學(xué)影像便可判定患者的疾病類別，中醫(yī)診療最關(guān)鍵的診療步驟在于切脈，這就限制了診療環(huán)境與診療條件，即患者與醫(yī)者必須面對面近距離接觸。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的體感交互技術(shù)可以打破這一空間局限性，通過計(jì)算機(jī)輸入與輸出設(shè)備，讓醫(yī)者能獲得患者脈象的指端感受，從而進(jìn)行進(jìn)一步的診療。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完美加入了計(jì)算機(jī)的互聯(lián)作用，允許多人同時(shí)在線，因此誕生出的專家診療系統(tǒng)可以綜合多位專家的問診經(jīng)驗(yàn)，對患者病癥做出最權(quán)威的論斷，真正擺脫時(shí)空界限，做到足不出戶便可看病問診。然而，該項(xiàng)技術(shù)仍然處于開發(fā)初級階段，很多診療技術(shù)受硬件設(shè)施的約束，依舊處于理論階段，無法真正投入到現(xiàn)實(shí)診療中。

3.4 康復(fù)訓(xùn)練與醫(yī)療護(hù)理

康復(fù)訓(xùn)練作為患者恢復(fù)治療的重要環(huán)節(jié)，主要應(yīng)用于機(jī)體受損等嚴(yán)重影響身體機(jī)能病癥的術(shù)后恢復(fù)，對于患者能否恢復(fù)正常生活有著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的康復(fù)治療只能依靠機(jī)械訓(xùn)練與醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)，對患者的恢復(fù)程度進(jìn)行粗略的判斷，但每位患者的身體機(jī)能不同，對于機(jī)械訓(xùn)練的適應(yīng)性也不同，在進(jìn)行機(jī)械訓(xùn)練時(shí)，常會出現(xiàn)訓(xùn)練效果不佳或使病情加重的情況，延長了恢復(fù)周期，加大了治療難度。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)問世后，研究者通過構(gòu)建訓(xùn)練情境，將體感技術(shù)與人體動(dòng)作捕捉技術(shù)糅合進(jìn)康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，可以對患者的肢體動(dòng)作進(jìn)行捕捉，與患者的神經(jīng)系統(tǒng)與感官系統(tǒng)進(jìn)行連接，通過采集患者的各項(xiàng)體征數(shù)據(jù)，直觀再現(xiàn)患者對體能訓(xùn)練方式的適應(yīng)性與恢復(fù)狀況，針對患者的實(shí)際病況，制定專屬于個(gè)人的診療方案，將康復(fù)訓(xùn)練的治療作用發(fā)揮至最大[6]。同時(shí)，還可構(gòu)建醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)與圖像，將不同病癥的患者簡化為系統(tǒng)模型，幫助初學(xué)者進(jìn)行實(shí)際護(hù)理操作與實(shí)踐，既緩解了醫(yī)療環(huán)境緊張、實(shí)習(xí)機(jī)會有限帶來的實(shí)訓(xùn)難題，更可以重復(fù)利用，在一定程度上避免了醫(yī)療資源的浪費(fèi)。

3.5 精神疾病中的醫(yī)學(xué)干預(yù)

由于現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，人們承受的社會壓力愈來愈多，伴隨而來的便是各種各樣的心理與精神疾病，此類疾病誘發(fā)于現(xiàn)實(shí)環(huán)境，改變?nèi)藗兊乃季S方式，控制人們的情緒狀態(tài)，還會伴隨一系列的身體病痛，對患者的身心健康帶來極其嚴(yán)重的威脅。但由于每個(gè)人的成長環(huán)境不同，誘發(fā)原因多種多樣，藥物治療有限，心理與精神疾病的治療多數(shù)只能依賴于心理醫(yī)生的暗示與疏導(dǎo)，只能起到一定程度的舒緩作用，不能進(jìn)行根治，致使病情反復(fù)，給患者帶來更大的痛苦。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的最大優(yōu)勢在于可以模擬現(xiàn)實(shí)情景，盡可能真實(shí)地還原過去情境，在發(fā)現(xiàn)心理疾病的誘因后，通過再現(xiàn)或改變情境，可以更好地幫助患者克服心理障礙，恢復(fù)心理健康，并且可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)控，避免對患者產(chǎn)生新的刺激，加重病情。目前虛擬技術(shù)可應(yīng)用與恐高癥、焦慮癥、密集恐懼癥等常見病癥的治療，通過系統(tǒng)脫敏療法，對患者施以刺激，隨著刺激程度的遞增，逐漸克服對事物的心里恐懼。

4 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)真實(shí)再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)情境，并通過體感交互系統(tǒng)、人體捕捉系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備將虛擬與現(xiàn)實(shí)世界巧妙連接，讓使用者能夠在二者之間進(jìn)行自由切換。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的問世，因其仿真性與可控性，可以將實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)過程大大簡化，降低了對環(huán)境的苛求度，節(jié)約了生產(chǎn)與實(shí)踐成本，所以被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的問世可以針對性地解決農(nóng)村醫(yī)學(xué)專業(yè)在教學(xué)過程中遇到的現(xiàn)實(shí)性問題，如教學(xué)方法陳舊、實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡陋、實(shí)習(xí)機(jī)會有限等。新興技術(shù)在課堂教學(xué)的加入還可以幫助學(xué)生真實(shí)還原醫(yī)療場景，在保障安全的條件下進(jìn)行醫(yī)療操作，既可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又可提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力，還可應(yīng)用于復(fù)雜的手術(shù)治療，降低心理治療的難度，可謂一舉多得。