虚拟仿真技术在心血管内科临床教学中的应用

何鹏义 梁 颖 李佳思凡 牛淑亮

（1.新疆医科大学第一附属医院，新疆 乌鲁木齐830011；2.新疆医科大学公共卫生学院，新疆 乌鲁木齐830011；3.新疆医科大学基础医学院，新疆 乌鲁木齐830011）

0 引言

心血管内科是内科领域专科化程度极高的临床学科，学习内容多，患者病情复杂、危重，专业性极强，理论研究和技术更新速度非常快。新理论、技术的推广应用，需要临床医生具备非常扎实的解剖学基础知识，清晰掌握心脏及血管系统解剖，是成长为一名合格心血管内科医生的必备基础。但在临床教学中发现，由于系统解剖学和局部解剖学开设较早，很多实习生、研究生、规培生，对解剖学基本知识遗忘严重，很多内容掌握不够准确。目前医学院校普遍采用的基于学科界限的医学生培养模式，使得学生很难获得足够的解剖学标本进行复习和再学习解剖学知识。如何让学生能够直观的了解和学习心脏及血管系统解剖，是心血管内科临床教学面临的一个问题。

随着信息技术和网络的迅速发展与普及，虚拟仿真给临床教学带来了更多的资源。“数字人”是近年来人体解剖学教学领域，迅速发展和被广泛推广应用的实用教学辅助工具之一，“数字人”在改变心血管内科教学模式，优化教学资源，提高教学质量等方面同样能够发挥出重要作用[1]。本文就“数字人”解剖系统引入心血管内科临床教学，思考如下。

1 信息化技术发展的必然要求

2018年4月13日，教育部发布《教育信息化2.0行动计划》，明确提出，“从提升学生信息技术应用能力，向提升信息技术素养转变”，要基于信息化发展，通过“差异化教学”，实现“个性化学习”的具体要求[2]。

心血管内科实习生、研究生和规培生，均已进入临床见习和实践操作阶段，对于通过尸体解剖回顾和学习心脏及血管系统解剖，存在一定的困难。数字人解剖系统是随着信息技术发展产生的一种虚拟仿真系统，具有良好的沉浸式、交互性和重复性等特点[3]，能够随时随地满足了心血管内科医学生对解剖学学习的需求。

在实践中，根据心血管内科疾病的学习规律与要求，发布相关内容的虚拟仿真建模要求，学生通过虚拟软件观察、学习相关解剖知识并建模，进而从解剖学角度分析发病原因、治疗方向，取得了很好的学习效果。同时，通过推广医学智慧实验平台在心血管内科教学中的应用，培养了学生终身学习的能力。

2 以学生为中心教学模式的必然要求

“以学生为中心”就是要从学生的心理和学习习惯出发，培养学生自主性，调动学习主动性，让学生在学习中获得“归属感”，并培养学生获得持续性主动自主学习能力，使他们成为终身学习者[4-5]。教师主导教学，但教学的主体是学生。教师主导教学，不仅仅是传授知识，更是要教给学生获取知识的途径。教学模式要从传统的“满堂灌”向激发学习兴趣、培养学习能力转变。数字虚拟人在应用操作中，能将学生的角色从简单的知识接受和记忆，转化为知识的发现和构建，教师仅提供技术支持[6-7]，对提高教学效果和学生自主学习能力有着非常重要的意义。

2020年年初，在疫情背景下“停课不停学”要求和线上线下授课模式的转变，教学团队理论课采取了“基于虚拟平台应用的网络直播授课”，实验课采取“任务驱动+虚拟平台直播+学生播讲”授课，突破传统教学模式局限，探索了一条线上线下教学新模式。学生通过“数字人”解剖系统对解剖结构的直观形象的认识，加深了对心血管疾病的认识，深受学生喜爱，有效地提升了线上教学质量。

3 数字虚拟人使心血管内科学习变得更加灵活

传统课堂教学活动中以知识认知为主，缺乏情感方面互动[8]。学生是教学面对的主体和中心，需要有更多的自主权，更加符合学生学习习惯和心理状态的开放与自主学习模式，将给他们带来更多的学习机会。虚拟技术通过三维重建，构建数字人体[9]，通过基于信息平台的人机互动，促进人人互动，对提高课堂教学效果和学生自主学习能力有着非常重要的意义[10]。通过自主操作，学生可以在逼真的三维人体中，任意组合拆解。使原本枯燥的书本知识和晦涩的解剖结构关系变得有趣、清晰，更加清楚地掌握心及心血管的解剖位置和毗邻关系[11]，对心血管内科疾病的发病机制有了更加深刻的认识，对于疾病治疗的努力方向，有了更加明晰的认识，充分调动和发挥了学生学习的主观能动性。

4 数字虚拟人为心血管内科教学提供了更多的方法

清晰掌握心脏及血管系统解剖，是成长为一名合格心血管内科医生的必备基础。传统的解剖学学习主要通过课堂授课、尸体解剖并辅助解剖学图谱等手段进行学习。尸体解剖是提高解剖学教学质量和解剖学学习最有效最直接的途径。但是，近年来诸多原因导致医学院校用于解剖的尸体越来越少，已严重影响解剖学教学发展[12]。

数字虚拟人通过信息技术，对人体进行虚拟重建，能够让学生在实际解剖前即能直观了解器官的位置、形态结构和毗邻，可以在一定程度替代和补充尸体标本教学。

5 虚拟仿真技术为罕见、疑难病例资料存留提供了新的途径

罕见、疑难病例的学习与讨论是医学研究、医生快速成长、准确处理临床突发状况的重要途径。传统罕见、疑难病例的存留是通过病历与影像学资料的保存来实现的，对于早期接触临床，尚缺乏临床经验的医生来说，单纯的文字和影像学资料，很难正确把握疾病的诊断要点和治疗手段。通过虚拟仿真技术，可将患者的临床表现、检查资料及诊疗等信息，输入计算机，创建虚拟患者，这样学生就可以通过虚拟技术，“面对面”的与“患者”交流，更加全面的了解和把握病情。

虚拟技术是基于信息技术和影像技术相结合的仿真技术，快速高质量掌握好这些技术手段，贯彻以学生为中心、输出为导向的教学理念，进一步研究和探索信息条件下，个性化、差异化教学的实现，促进基于信息技术的教学创新和改革，是心血管内科教学创新的努力方向。