【用虚拟技术强化医学教导质量】 医学虚拟软件

用虚拟技术强化医学教导质量

VR技术在医学教育中的应用进展 VR技术改变了人机交互的被动方式，对传统的教学模式、 教学手段和教学方法产生了深刻影响。在医学教育领域，VR 技术的主要应用包括虚拟解剖学、虚拟实验室和虚拟手术等。

虚拟解剖学德国汉堡Eppendorf大学医学院医用数学和计算 机研究所建立了一个名为VOXEL―MAN的虚拟人体系统，它包 括人体每一种解剖结构的三维模型，肌肉、骨骼、血管及神 经等任一部分都是三维可视的，使用者戴上头盔显示器就可 以模拟解剖过程。该系统的主要功能有：（1）任意选择观 察视点，可以做内窥镜观察，也可以作立体观察；
（2）任 意模拟解剖、手术和穿刺；
（3）模拟放射成像；
（4）可以 得到任意器官和组织的名称、类型、描述以及结构等解剖信息；
（5）可以测量器官或组织间的距离[1]。虚拟实验室美 国北卡罗来纳大学研制的Grope应用VR技术进行复杂分子合 成实验，研究人员在VR境界中控制药物分子模型，通过所模 拟分子的分子力反馈测试出把该药物分子安放在其他分子 的结合基上的最佳方向，即所谓的“分子入位”。利用计算 机生成的分子模型，把所有相关类型的药物连接在一起，并 将其锁定在病原体上，从而解除病原体的致病能力。药物设 计师戴上三维实体眼镜，在屏幕上观察分子结构的立体图像， 使分子间能相互结合，研究人员正在用这种方法研制抗癌药 的合成[2]。虚拟手术自80年代世界上出现了第一个虚拟手 术仿真系统用于观察关节移植手术的过程与结果以来，虚拟 手术仿真技术已经从实验室逐渐走向实际应用。随着虚拟现 实技术软、硬件的不断发展，目前国际上已出现了不少基于 虚拟现实的手术训练系统，例如Choi等研制了食管镜手术模 拟训练系统，该系统能够使受训者感受到与虚拟软组织的接 触并显示食管的变形和切割[3]。Wang等研制了神经外科手 术训练模拟系统，该系统通过可实时更新脑组织形变的三维 立体显示和双手力反馈装置，能够模拟手术器械的穿刺、牵 引与切割。此外还有子宫镜手术训练模拟器、白内障手术中 的后囊连续环形撕囊术训练模拟器、外科清创术模拟训练系 统，用于计划与实施唇腭裂修补手术的模拟系统等[4]。

Banks等将20名住院医生分为两组，一组利用输卵管结扎术 训练模拟器进行训练，另一组采用传统方法进行训练，结果表明使用模拟器的受训者在知识的掌握和技能的操作上都 明显优于对照组[5]。van―Dongen等利用Lapsmi微创手术模 拟器对不同资历的医生进行训练，结果证明模拟器不仅能提 高新医生的手术操作技能，而且对于有经验的医生也有帮助， 有经验的医生在把新的手术技术应用于临床之前能反复地 进行模拟，以防止医疗差错的发生[6]。国内的研究人员近 年来也开发了各类虚拟手术训练系统。如谭珂等研制的用于 耳鼻咽喉科医生手术仿真训练的鼻内窥镜虚拟手术仿真系 统[7]，以及熊屏山等研制的虚拟膝关节镜手术仿真系统[8]。

医学开放教育在教学、实践环节方面的不足 医学是一门实践性科学，没有实践、只有纯理论的学习 是达不到学习目的的。在具体的教学过程中，医学开放教育 在实践性教学环节、资源、平台建设方面还比较薄弱，具体 体现在以下几个方面。（1）由于开放教育开设专业、课程 多，实习实训场所和设施的投资大、建设难度高，师资力量 紧缺，管理困难。（2）实验的近距离和集中性要求与开放 教学的远距离和分散性教学模式的矛盾。开放教育的学生大 部分为成人在职学生，工学、家学矛盾突出，采用的是在有 一定资源引导、教师辅导条件下的以自学为主的学习方式， 集中面授辅导的时间不多，实践时间相对更少，实践内容少 且单一，难以调动学生的学习积极性，达不到学好一门课程 的实践要求。（3）目前开放教育的学习资源大致分为文字 教材和网络资源，部分课程有一些教师讲课的录像资源。文字教材和录像资源很显然对学生在实践方面的学习帮助不 大；
至于网络资源，大多数为文本资源，有相当部分内容是 教材搬家、习题罗列，另一部分又是教师的讲课录像，虽然 也有部分的案例教学。总体上看，资源缺乏实践教学，缺乏 医学教学的直观感，很难调动学生的学习积极性。（4）现 在使用的在线教学平台不能提供全面具体的实验环境，学生 只能看到很少的一部分实验操作（只是基于FLASH制作的）， 而不能亲身参与。

应用VR技术，提高医学教育质量 结语 随着VR技术的不断发展完善以及硬件设备性价比的不 断提高，VR技术必将日趋成熟，逐渐普及化、大众化。开放 大学的建设应该注意充分发挥自身现代信息技术和教育技 术的优势，转变观念，重视对VR技术的应用和开发，构建合 理的虚拟医学教学环境，提高医学教育质量。但是，虚拟实 验不能完全代替真实实验，学校还是应该在实验实训方面加 大投资力度，重视师资力量，加强管理，尽量为学生创造真 实实验的机会，做到虚实结合、相互促进，以真正达到提高 学生实践技能的目的。在未来教育中，虚拟教学与传统教学 将并驾齐驱并进一步有机融合，产生新的虚实结合的教育教 学模式，以其强大的沉浸度、交互性、多感知的人性化特性， 必将对以实践为主要特征的医学教育领域产生深远的影响。