现代医学教育中虚拟现实技术的实践应用分析

现代医学教育中虚拟现实技术的实践应用分析 虚拟现实技术（virtualreality），一般简称vr技术，其主要是利用计算机技术制造出一个人为的虚拟环境，这个虚拟环境主要是通过计算机图形功能形成一个三维的数字模型，同时将其编制输入计算机中而生成一个以综合可感知（如：视觉感受、触觉感受、听觉感受）的人工环境，从而让人产生一种身临其境的感觉[1]。虚拟现实技术作为一门新兴科学技术，其在医学领域中的实践应用倍受关注。通过利用虚拟现实技术可以构建虚拟的学习环境、改变传统的教学方式，以此来弥补目前传统医学教学中存在的不足，进而促进我国医学教育事业实现快速的可持续发展。

1 虚拟现实技术在医学教育中应用意义 1.1 符合现代学习理念

vr技术模拟或者创造的环境和事物形象较为生动、逼真，另外还能够提供多样化的交流途径，即可实现学习对象在一个可自主控制的环境中进行自由的开展探索活动，以此来帮助学习对象通过感性与理性的角度来认识、了解客观事物，这样有助于激发学习对象的研究思维与形象思维，同时进一步深入对概念的理解。 1.2提升医学教学绩效

从现代医学教学角度来分析，虚拟现实技术具有丰富、形象、科学的教学资源以及方便、灵活的操作平台，同时还能够产生精确、及时的人性化学习行为反应。

虚拟现实技术通过再现真实的环境和事物，将有利于提升学生对医学知识的理解水平和操作技能的掌握程度，进一步强化了生动、真实的感觉刺激。除此之外，虚拟现实技术支持教学进程与实际操作练习，将学生的学习、思维、实践、行动有机统一，从而实现了教学、实验、实践一体化，最终将显著提升学生的实践能力和创造性思维。 1.3 满足医学教学需要

目前，在我国很多医学院校中普遍存在教学资金短缺等问题，因此无法完全满足现代医学教学活动的需求。虚拟现实技术作为人类认知、学习等相关能力发展的新技术，其具有经济、简易、实效、形象、适应性强以及科学等特点，从而促进我国临床医学教学逐渐实现人性化、最优化、规模化发展道路[2]。另外，虚拟现实技术是基于网络而形成的，而随着虚拟现实技术的不断完善与成熟，其必将更具实效性、科学性，从而变得更加的经济、简易，从而有效解决了理想教学与现实经济之间的矛盾。 2 虚拟现实技术在临床医学教学中的实践应用 2.1 虚拟学习环境

在这个高度虚拟的学习社区中，教师可以实现对医师直接培训和对患者进行护理（这些患者均为教师与医师、护理人员交流学习的研究对象）。在虚拟的学习社区中，最大的优势在于学习者可以及时获取反馈信息，而每一个学习者的行为都会被详细记录，教师可以随时调取、指导学习者是否正确询问患者问题以及是否正确给予患者药物，并根据学习者的学习行及时给予相应的学习评价，这样有利于学习者能及时发现自己学习中存在的问题而进行有效的矫正。

2.2 虚拟手术模拟 虚拟手术（virtual surgery）系统，其属于是一个高度仿真手术全过程的虚拟现实应用系统，虚拟手术（virtual surgery）系统可以实现虚拟建模、人体组织器官应力形变仿真、高速图形显示与处理以及医学数据的可视化、传感与反馈等，其中虚拟建模主要包括：虚拟手术场景、虚拟人体组织、虚拟人体器官、虚拟人体血供等内容。

虚拟手术模拟系统主要是应用于比较复杂的手术过程计划、演练以及预测，从而指导手术顺利进行。对于广大医学院校临床专业学生而言，其可以在计算机模拟的三维虚拟手术环境中使用虚拟手术器械进行虚拟手术操作，这样可以反复练习某项复杂手术的操作技能，同

时也可以演练不同手术策略的流程以及各种手术突发情况，这样可以避免在临床实践中出现手术失误，降低手术风险，提升手术的成功率。通过虚拟手术模拟系统，极大的降低了专业临床医师的培训经费及缩短了培训的时间，最终缩减了医学院校的教育经费开支及提升了教学资源的利用率。 2.3 虚拟人体

在1985年，美国国立医学图书馆（nlm）便开始了人体解剖图像数字化的实践研究，科罗拉多州立大学医学院（美国）首先将一具男性尸体和一具女性尸体分别进行ct（间距1mm）和mr（间距0.33mm）扫描，之后将尸体冰冻后切成1mm的薄片并给予照相，再利用图像重现技术生成一个矢状面和冠状面的映像，将上述图形数据压缩之后建立一个可视人[3]。医学院校的学生可以对计算机系统中的可视人进行冠状面或者矢状面解剖，虚拟人体还可以缩放局部图像，让学生能够更加细致的观察人体的基本生理结构与器官，虚拟人体对于解剖学教学具有十分重要的应用价值。 目前，国内引入虚拟人体技术的高等医学院校还比较少，其中2002年9月汕头大学医学院首次引进挪威的综合模拟人（simman），主要应用于临床操作技能教学与教学效果评估；2004年首都医科大学引进了美国的hps和智能型高级综合数字模拟人，在国内首次开设了基于vr技术的急诊医学高仿真模拟教学活动，学生所有的诊治活动均由计算机系统自动评估，患者的状况也是随时变化（好转或者恶化），通过此项技术学生能够获得相对真实的临床手术操作体验。

2.4 虚拟实验室

虚拟实验室主要是利用虚拟现实技术、网络技术、数据库技术、多媒体技术等虚拟一个可视化的三维实验室环境，在虚拟的实验室内，学生可以拥有充分的实验自主权，能够仿真实现各种现实操作中各项实验操作（尤其可实现各类不可摸、不可入、不可视及高危险性的实验活动）及各种想象的实验场景，从而突破了临床实验教学的空间、时间限制，这样不仅明显降低了临床实验教学对于客观物质条件的依赖性，同时学生还可全天候参与实验学习[4]。 通过构建虚拟实验室，使得以前那些枯燥且难于操作的实验、实训变得更加生动、有趣，有利于学生牢固掌握整个实验的操作流程与要点，有效激发了学生的发展潜能、学习兴趣、实践能力以及科研能力；虚拟实验室还可以虚拟一些价格昂贵的精密仪器和仪表，学生可以先在虚拟仪器或者仪表上进行操作练习，然后再实践操作真实的设备仪器，这样有利于节约医学院校的教育资源，同时还可以增强学生的感性认识。 3 结语

虚拟现实技术是一个多领域、多学科之间相互融合、渗透、交叉的综合性产物，在临床医学教学领域中主要是用于临床实践操作教学，其实现了教育培训、手术计划、临床诊治教学以及远程医疗等实践应用，尤其是对于医学院校的初级学生的临床教学起到了非常重要的作用，另外虚拟现实技术在职业能力培训课程中也具有一定的发展潜力。

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