AR技术在临床教学中的应用与展望

李洪亮 颜丙春

【摘要】临床教学可以划分为两大种类，一类是临床医学生在校园内的教学，另一种是临床实践中的教学，例如：各大带组导师对各自组上临床医生的教学或对手术、治疗手段的教学等。医学这一研究人体健康的学科，包含学科多且复杂，抽象概念类型的学习内容较多，这对医学生的学习过程造成一定的困扰。本文结合各大研究学者的数据对AR技术在临床教学中的应用进行分析，讨论其在临床教学过程中带来的好处，并对该项技术未来在临床教学中的发展进行展望，希望在今后医学领域的教学方式能够有更多的形式。

【关键词】AR技术  临床教学  应用

【中图分类号】G434 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）13-0065-02

增强现实（Augmented Reality，简称AR），是通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。AR等同于真实世界+数字化信息[1]。AR是一种广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段，将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，可以将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”[2]。它跟VR技术的不同在于，它比VR多一份真实性，也可以理解为AR是VR的进阶版。目前AR技术可广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。

一、AR技术在医学教学应用中的优势

传统单一的教学模式已经逐渐无法满足临床医学上的教学，这是因为医学生临床实践中存在临床操作风险较大、无法反复利用试验品进行试验、试验品缺乏等不可避免的缺点[3];临床医生在临床的手术中也不可能在病人身上练习、练习磨具存在较大偏差等缺点，只能不断在治疗和手术中积累经验等等。AR技术现在能很大程度上弥补这一方面的不足，不仅仅能够更好地让学生进行系统知识的学习，也能让临床医生拥有更好更多的训练机会;接下来分别对校园内的教学和临床中的教学中AR技术的应用详细进行描述。

二、AR技术在临床医学校园内教学应用

（一）提高学生的积极性

在校园中的学习过程中，基本上教师的教学方式还是PPT结合课本进行试验，该种方法形式对学生来说比较枯燥，大量的学习内容，和复杂的人体构造对学生来说是头痛的问题，根据研究结果，大部分医学生在学校过程中都反映过人体解剖学、病理学、生理学等课程的老师的教学太过生硬，存在无法很好地将人体构造进行展示等问题。因此学习积极性不高，AR技术却能够在虚实结合的情况下，将人体概念在课堂上很好地展示，学生可以在课堂上甚至课堂外多方位地了解课堂知识。第九版教科书现已经在各个章节都安插了AR内容，学生可以通过手机扫一扫书本上的二维码，该节较抽象的知识内容就能跃然纸上，通过结合动静、远近、快慢之间的变换，增强学生的记忆学习，帮助其更好地理解课堂内容，并极大地提高了学生学习的积极性[4]。该种方式在某种意义上也起到了节省教学模具的作用。

（二）直观地呈现人体解剖结构

一般来说，医学生要想要将各种知识都融会贯通，解剖学的掌握必须要扎实，在校园内，解剖学、病理学等课程的教学，主要还是通过视频课程结合大体老师共同进行学习;但是校园内的大体老师数量有限，无法满足学生的学习需求，但如果不进行临床试验，只从课本上学习理解和视频的教学，学生学习起来却不够直观，不过这一烦恼现在已经得到了解决，因为全新的AR系统能通过投射不同层次的肌肉和骨骼让学生了解人体的详细构造，现如今的AR技术可以做到通过安装在支架上的追踪传感器，这种技术能直接将肌肉和骨骼的图像投射到同学或模型的身上。图像也相当智能，它们会自动适应同学或模型的身形并跟随变换的动作进行调整，这样一来学生就能清楚地了解人体的构造，以及在运动或动作时，是哪些骨骼和肌肉在進行对运动的调配。除此之外，学生还有“动手”的机会，教学老师和他们可以在投射的图像上“做标记”，这样就能对相关知识做更为深入的了解[5-6]。

（三）制作医学疾病专项AR教材

通过AR，临床各大专业课程的学习中，学生可以看到3D的虚拟仿真人体骨骼，不用再离开教室跑到人体骨骼室，也不用拿一个真正的人体骨骼模型了，非常方便。4D解剖学这个AR应用可以让医学生利用课堂外的时间仔细研究人体骨骼，对各系统的组织从不同的角度去看，可以放大缩小，可以自由旋转[7]。学生还可以选择观看肌肉系统、神经系统或者循环系统，学生要学习骨骼的不同类型，对骨骼结构进行分析，当他们仔细检查200多块人体骨骼的时候。在学习的过程中，他们可以进行沟通和协作。在课本中，AR技术呈现出栩栩如生的骨骼3D效果，学生可以随意坐在教室任何地方，甚至可以在室外进行学习。这个AR人体骨骼自己是不动的，除非你自行旋转课本。学生可以用iPad作为显示设备，从不同角度来观看骨骼系统，从而可以关注某些特定的骨骼[8]。该种技术不仅仅将多媒体形式呈现在课本上，还可以通过各种移动终端的不同，让学生在各种介质上对知识进行反复的学习，极大地丰富了学生的学习形式。在学习特定的疾病时，学生也能通过AR技术详细又生动地了解该种疾病对人体的影响，或者药物在治疗过程中能够对人体哪些器官带来的变化;在儿科学的教学过程中，学生也能更好地掌握人体在生长过程中的变化。该种专项AR教材能够从多方面刺激学生的记忆，让其学习更有效。

三、AR技术在临床实践教学中的应用

（一）解决手术训练方式的匮乏

临床上的治疗，手术治疗是不可缺失的一种治疗方式，临床上的手术的学习，除了老带新在手术台上的教学，就是自行在家中通过观看教学视频或教具自行演练;以上的方式方法都存在着各种问题，无法灵活地让临床医生学习手术或进行手术的训练。随着AR技术的发展，这一问题得到很大的改善，临床医生可以通过AR技术不断地进行手术的练习，虽然无法做到跟临床手术过程一模一样，但也能按照标准化练习，完成临床上一助和二助的工作;在手术的过程中也能更好地跟随主刀医生的脚步，减少出错的概率。这对提高临床医生的手术熟练度和自信心很有帮助。

（二）提供临床实践技能操作指引

体格检查和技能操作是临床医生诊治过程中的常用手段，但因为专科专治或病种数量不够的原因，导致部分临床医生出现某些体格检查和技能的生疏。也存在着部分医院对临床医生管理和培训较为松散，每年只在年终考核才对临床医生的查体及技能进行考核，大多技能的考核还只单一地为心肺复苏，这也是造成临床医生自身业务水平不高的原因之一。AR技术可以系统规范地对临床医生进行指导和教学，能够详细地对体格检查的步骤进行指导，也能通过将数据投射到模型身上来对临床医生进行考核。在技能操作上，AR也能让临床医生通过模拟训练更好地对该项技术进行练习，对提高临床医生的诊疗技术起到了很大的促进作用。

四、AR技术未来展望

AR是VR的衍生产物，它们被设计出来的最初目的都是创造出可以与人互动的虚拟物体或者虚拟环境，与VR不同的一点是相比于VR更为沉浸式地与虚拟物体和虚拟环境进行互动，AR技术将侧重点更多地放到了将虚拟物品与实景相融合实现与人之间的互动。未来势必是人工科技的未来，AR技术的应用也会随着科技的不断发展被应用得更加广泛。我们在前文中主要通过阐述了AR技术能够在教学过程中起到提高学生的积极性、让学生在学习过程中更加生动地了解教学知识，解决解剖等重难点课程教学单一的问题;也起到了解决临床医学手术训练方式的匮乏并提供临床实践技能操作指引。只是现在大部分的医学院校AR技术的应用只体现在教科书上，其他的教学方式仍然以传统模式为主;相关临床AR的技术软件也并没有汉化，针对我国教学特色和具有我国疾病标准的相关软件现在也较为缺乏;AR技术虽然能够模拟标准化的知识技能及手术过程，但是也无法实时跟进新的知识，会出现治疗手段落后等问题。但是这些问题在今后的研究过程中终将都会被解决，将来AR技术能够更好地为临床教学提供服务。

参考文献：

[1]李远栋，刘爱峰，张君涛，等.VR、AR、MR技术在骨科临床教学中的应用[J].重庆医学，2021，50（8）：1432-1435.

[2]牟芬，陈红，李玲玲，等.AR技术在医学教学及临床中的应用价值[J].高校醫学教学研究（电子版），2019，9（5）：31-35.

[3]尹任其，郭洪波，曲乐丰，等.AR技术配合3D打印模型在介入手术教学培训中的应用研究[J].中国医学教育技术，2020，34（3）：378-381.

[4]白雪，张少杰，王俊刚，等.虚拟现实技术在肝胆外科本科教学中的应用[J].中国中医药现代远程教育，2021， 19（16）：30-32.

[5]刘书中，姚思远，杨波.增强现实技术在关节外科手术规划及教学培训中的应用[J].基础医学与临床，2020， 40（11）：1574-1578.

[6]叶青，王文军，陈云虹，等.增强现实技术在医学教育和临床实践中的应用及展望[J].医疗卫生装备，2018，39（12）：100-103，108.

[7]陈韬，黄馨，何晓川，等.计算机三维可视化技术在医学教育中的应用价值[J].中华医学教育杂志，2020，40（10）：788-791.

[8]李婧.医学模拟教育与人才培养——谈VR/AR在医学院校的应用前景[J].内蒙古师范大学学报（哲学社会科学版），2018，47（6）：113-116.