虚拟现实技术在急诊医学教育的运用

【摘要】目的探讨虚拟现实技术在急诊医学教育中应用的可行性和教学效果。方法对徐州某高校急救与救援医学专业48名本科生，在教学过程中随机分为对照组（24人）和虚拟现实教学组（24人），对比分析两组急诊医学专业课（创伤医学、急救医学和灾害医学）的成绩，评价虚拟现实技术在急诊医学教育中的效果。结果对照组创伤医学、急救医学、灾害医学三门专业课成绩分别为：（73.6±8.3）分、（76.2±9.5）分、（73.8±8.1）分；而虚拟现实教学组三门专业课成绩分别为：（85.3±5.2）分、（87.4±6.2）分、（92.6±5.5）分，均高于对照组，差异有统计学意义。结论与传统教学方法相比，虚拟现实技术在急诊医学教育中具有一定的优越性，是适应当前急诊医学教育人才培养的一种好的教育教学方法。

【关键词】虚拟现实技术；急诊医学；本科教育；教育技术；探索；实践虚拟现实

（virtualreality，VR）技术是近年来随着计算机、信息网络技术发展而新兴的一门技术。该技术利用计算机及相关软件，生成逼真的视、听及触觉一体化的三维虚拟世界[1-2]。用户借助头戴式立体显示器、数据手套等辅助传感设备，切身参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化，产生沉浸感和带入感。VR技术具有多感知性、存在感、交互性、自主性等优点，近年来被广泛应用于医学教育领域[3]。急诊医学是现代医学教育的重要组成部分，如何建立完善的急诊医学生培养体系和提高急诊医学教育教学水平，如何培养高素质、复合型急诊医学专业技术人才，已是当今急诊医学教育的当务之急[4]。本文总结分析将虚拟现实技术应用于急诊医学本科生教育的教学效果，探索VR技术应用于急诊医学教育的可行性，以期为急诊医学教育提供一种好的教育技术方法。

1对象与方法

1.1研究对象。徐州某高校48名2014级急诊医学专业本科生，其中，对照组男生13人，女生11人，年龄范围19～23岁之间，平均年龄（21.4±2.4）岁；VR教学组男生13人，女生11人，年龄范围18～22岁之间，平均年龄（20.8±2.2）岁，两组学生一般基本资料差异无统计学意义。1.2研究内容与方法。将48名本科生随机分为两组：对照组（传统教学模式组，n＝24人）和VR教学组（n＝24人）。对照组采用借助多媒体等开展传统理论和实践教学的模式，而VR教学组则采用虚拟现实技术开展理论和实践教学，学期末统计创伤医学、急救医学和灾难医学等急诊医学三门专业课的成绩。1.3评价方法。两组学生均按照课程表的进度要求，相同章节的授课老师确保为同一个人，按照教学大纲的要求展开教学。两组学生的成绩均采用形成性评价，将学生期末考试成绩和平时成绩纳入考核范围，同时包含理论考试成绩和实践技能考试成绩。1.4统计学方法。用GraphPadPrism5统计软件进行统计学分析，计量资料采用（x±s）表示，进行两独立样本t检验；计数资料采用χ2检验。检验水准α＝0.05，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2研究结果

对照组学生创伤医学、急救医学和灾害医学的考试成绩分别为：（73.6±8.3）分、（76.2±9.5）分、（73.8±8.1）分；而虚拟现实教学组的成绩分别为：（85.3±5.2）分、（87.4±6.2）分、（92.6±5.5）分，均高于对照组，尤其是灾害医学的考试成绩，较对照组有了明显提高，两组考试成绩相比，差异有统计学意义（P＜0.05），详见表1，图1。

3讨论

3.1现阶段急诊医学教育面临的问题。急诊医学是近20年来迅猛发展的一个涵盖面广泛的新兴学科，其涉及面广、涵盖内容多，主要包括院前急救、院内急救、危重病医学、创伤医学、灾难医学、中毒医学、急救医疗服务体系建立和管理等诸多内容[5]。随着当今急诊医学的发展和新的教育技术不断涌现，现阶段急诊医学教育也面临着一系列的问题（1）理论教学任务繁重，传统教学无法充分激发学生的学习兴趣。由于急诊医学涵盖范围广，知识点多，常涉及临床各个专业的急危重症处理。传统的教学模式多采用书面、幻灯片或视频等进行讲解，往往造成概念抽象，缺乏立体感，加之急诊专业学习任务繁重，学习难度大，极大地影响了急诊医学生的学习积极性和学习兴趣；（2）实践教学资源有限，传统教学无法满足高素质急诊医学人才的培养要求。急诊医学教育要求学生必须掌握大量的急诊救治技术，如心肺复苏术、环甲膜穿刺术、外伤急救（通气、止血、包扎、固定、搬运）技术、胸膜腔穿刺减压术、心包穿刺术等多项急救技术，而上述技术的培训需要反复、多次强化训练，才能让同学们真正掌握。反复的急救技能的培训需要多次投入大量的人力和物力成本，这在时间和空间上都严重制约了急诊医学教学任务的实施。灾难医学救援培训过程中，由于灾难事件的不可复制性以及现阶段教学手段无法全仿真模拟灾难现场环境，急诊医学生无法熟练掌握在不同灾难环境下的救援技能，这也严重制约着我国灾难医学救援人才的培养。除此之外，随着日趋紧张的医患关系和人们法律意识的增强，急诊临床实习特别是临床操作技能培训受到极大的限制，这也严重制约着急诊医学生的临床实习。因此，亟需探索出适应当今急诊医学教育的教学方法，不断提升急诊医学教育教学质量。3.2VR技术在急诊医学教育中的应用优势。VR技术是近年来新兴的一门信息技术，通过综合运用立体式、高度仿真等方式，创建的一个与真实环境相似的全仿真三维虚拟世界，具有超强沉浸感、高互动性、自主性以及多感知性等特点。结合急诊急诊医学教育面临的问题，VR技术应用于急诊医学教育具有以下优势：（1）寓教于乐式理论教学，激发学习兴趣。VR技术可以通过构建虚拟实验教学系统，将传统的枯燥乏味的医学理论教学模式转变为带有游戏性质的趣味教学模式，寓教于乐，极大地激发学生的学习兴趣和学习潜能。针对急诊常见症状，VR技术可以反复利用同一病例和场景，从不同的角度对可能的病因充分分析，并进行相应的处理。从临床症状学、病因学、病理生理学、诊断学以及治疗学等环节，充分融入到游戏的各个环节[9]。根据软件自带的反馈检测装置，学生能够及时发现理论学习中存在的问题，并及时纠正，真正理解并掌握急诊相关的理论知识并学以致用，能够达到正确解决临床问题的目的。VR技术将传统的学生听课理论教学模式，改为学生参与理论教学模式，并寓教于乐，可以充分激发学生的学习兴趣，提升学习效率。（2）全仿真模拟技能培训，提高培训效果。由于时间和空间的限制，在现实环境中不能无限模拟类似火灾、爆炸等高危险性复杂场景。而通过VR技术可以任意创造各种复杂环境，受训者参与到特有的情境当中，真实还原和模拟现场操作流程，实现重大灾难的模拟逃生、抢救、包扎、转运、协调、指挥等演练，满足在现实中不能给予的包括视觉、触觉、听觉的感官式体验。VR技术可以最大程度模拟灾难事故现场，既降低演练成本（可重复演练），又保证演练安全和真实感受，为受训者带来全新的体验，极大地提升技能培训效果[10]。（3）纯虚拟仿真培训场景，降低教学成本。VR技术通过设计高仿真纯虚拟场景，借助相关设备，使受训者产生等同真实环境感受与体验。虚拟实践教学设备可以重复使用，可以有效减轻培训教师的劳动强度。同时，该设备无任何物理损耗，无需重复购置，可以最大限度节约教学资源，降低实践教学的成本[11-12]。将VR技术应用于急诊医学教育，是适应当今急诊医学教学模式的有益探索。随着VR技术的不断发展以及硬件设备性能的不断提升，虚拟教学与传统教学将有机融合，并依据急诊医学教育自身的特点，以期探索出一条创新性的虚实结合的急诊医学教育新模式，并最终在构建高素质复合型急诊医学人才培养体系中，发挥更加重要的作用。

作者:刘筱 张铮铮 朱锋辉 魏婧 姚爱明 燕宪亮 许铁 单位:1徐州医科大学麻醉学院 2徐州医科大学附属医院急诊医学科 3江苏省卫生应急研究所 4徐州医科大学附属医院妇产科