虚拟现实和增强现实技术在老年外科动脉采血护理教学中的应用

寇思宇 张毓萍 杨刚华*

（西安交通大学第一附属医院 陕西·西安 710061）

0 引言

动脉采血作为一项需要护理人员掌握的基本专业技能，在护理工作中应用广泛。动脉采血带教往往是通过传统教学方法及带教老师言传身教而完成，而在传统教学下，学生虽然掌握了动脉采血的理论知识，但是缺乏实践操作前模拟训练的计划，且真实场景下没有反复训练的机会，影响了护理人员动脉穿刺采血的教学效果[1，2]。随着信息化技术的发展，新兴教学模式不断涌现，虚拟和增强现实技术作为一项新兴的技术，在教学领域优势突出，应用前景广泛。

1 虚拟现实及增强现实技术在动脉采血应用必要性

虚拟现实（VirtualReality，简称VR），即以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成一定范围环境的视、听、触等多种感官的高度真实的虚拟环境的新兴技术[3，4]。增强现实技术（AugmentedReality，AR）是虚拟现实领域中一个重要的分支，是在VR的基础上发展起来的，包含了多媒体、三维重建、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及监测、场景融合的新技术和新手段[5，6]。通过计算机三维可视化虚拟物体和现实场景无缝嵌入到现实世界而产生的一种可视化环境。通过VR及AR技术护理学员可通过戴上 AR眼镜等特殊设备进入动脉采血环境实现人机交互，实现现实与虚拟的无缝衔接。VR和AR技术现已广泛运用于诸多领域，其在医学领域也展现出广阔的应用前景[7，8]。本研究通过虚拟及增强现实技术对老年外科护理人员进行动脉采血进行培训教学，观察学生学习积极性、主观能动性、穿刺一次成功率及穿刺操作准确性等进行评估比较。

2 资料与方法

2.1 一般资料

选取2018年1月至2019年12月间在西安交通大学第一附属医院老年外科护理实习学员作为研究对象。将60名学员随机分为两组，即普通带教组（对照组）及虚拟现实和增强现实技术带教组（实验组），每组学生各30人。其中，对照组中，男生5人，女生25人，年龄18～24岁，平均年龄为（21.47±1.22）岁，平时成绩为（81.97±6.04）分；实验组中，男生3人，女生27人，年龄为17～24岁，平均年龄为（21.37±1.33）岁，平时成绩为（82.97±5.85）分。两组护理学生在性别、年龄及平时成绩方面比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。所有研究对象均知晓研究内容且同意参与该项研究。

2.2 研究方法

本研究采用随机对照试验方法实行。按照护理教学安排，由两名高年资主管护理师分别对对照组及实验组进行动脉穿刺采血护理带教工作，以确保教学研究工作顺利进行。

2.3 教学方法

对照组 包括护理理论教学及实践教学，理论教学的主要形式为以《护理学》教材为主，对护理学员进行护理学理论知识进行培训；实践教学是通过动脉穿刺采血模型进行模拟操作培训，同时对病人动脉穿刺实践操作进行观摩。教学方式主要包括PPT讲解、动脉穿刺视频学习、观摩等。

表1：两组护理学生考核成绩比较

表2：两组护理学生对两种教学方法的教学效果评价分析[n,(%)]

实验组除包括对照组相关教学内容外，还包括虚拟现实及增强现实技术教学内容。带教教师可通过虚拟仿真实训系统向培训护理学员进行虚拟仿真动脉采血操作培训，同时，学员可利用虚拟仿真实训系统反复多次进行动脉采血操作练习。

2.4 教学评价

护理教学完成后对两组学生进行考核。考核方式包括理论知识考试、动脉穿刺采血实践操作考核及教学满意度问卷调查。动脉穿刺采血对象均是我科老年患者（年龄均大于65岁）。理论知识考核采用标准化试题，内容包括一般护理相关知识、有创操作注意事项、动脉穿刺采血适应症等；动脉穿刺采血实践操作考核包括第一次动脉穿刺采血成功率、穿刺流程熟悉程度以及穿刺采血过程中的人文关怀体现等；教学满意度问卷调查主要是希望通过在护理学员层面评价该教学方法是否有利于提高学习积极性、教学内容是否生动满意、是否有利于对动脉穿刺采血的理解、是否能有利于以后护理工作。

2.5 统计学分析

统计学分析采用SPSS 19.0统计分析软件进行，计量资料以均数±标准差表示，两两比较采用t检验，计数资料的两两比较采用卡方检验或Fisher’s精确概率法，P<0.05为差异有统计学意义。

3 结果

3.1 两组护理学员理论考试成绩对比

对照组及实验组学员均完成全部学习内容，对照组护理学员护理基础理论考试平均成绩为（81.17±6.40）分，实验组护理学员基础理论考试平均成绩分为（89.07±5.21）分，两组相比，差异有统计学意义（P＜0.05）。具体结果详见表1。

3.2 两组护理学员动脉穿刺采血实践操作成绩对比

对照组护理学员第一次动脉穿刺采血成功率为46.7%（14/30），明显低于实验组的80.0%（24/30）；另外，对照组护理学员动脉穿刺采血操作考核平均分为（77.33±3.86）分，实验组动脉穿刺操作考核平均分为（86.10±4.95）分，实验组学生成绩要明显好于对照组，两组相比，差异具有统计学意义（P＜0.05）。

3.3 两组学生问卷调查结果对比

护理教学结束后，对两组学生进行问卷调查，了解学生对不同教学方法教学效果的评价。调查共发放问卷60份，回收有效问卷60份，有效问卷回收率为100.0%。调查结果显示，对照组护理学员对传统教学方法总体满意度为73.3%，实验组学员对虚拟现实和增强现实教学方法总体满意度为93.3%，两组比较差异具有统计学意义（P＜0.05）。另外，两组学生在学习积极性、对动脉穿刺采血理解及是否有利于以后护理工作方面对比差异有统计学意义，实验组教学可明显调动学生动脉穿刺采血学习积极性，降低动脉穿刺采血学习曲线，提高护理学员对动脉穿刺操作的理解及认识。详见表2。

4 讨论

在传统的护理教学上，特别是护理操作实践教学上，由于学生在学习水平上存在较大差异，容易导致基础和能力不足的学生，对教师传授的知识依旧无法全面深度理解，而基础水平较高的学生，则会在很短的时间内就能理解，并且希望进一步提升教学进度。这一问题的长期存在，对学生自身的学习积极性有一定影响[9]。而虚拟现实技术可以为护理相关操作教学提供可重复使用的教学环境，其利用仿真技术所营造的教学环境非常生动形象，却又不失传统教学的优点；在动脉穿刺采血教学中，虚拟现实技术可以利用三维可视化技术建立立体动脉模型，学生可以通过模型从各个层面深入观察人体动脉三维空间结构，甚至对动脉穿刺点进行提前预测模拟，大大提高动脉穿刺采血的成功率，明显提高学员对护理操作教学的积极性。

本研究通过虚拟现实及增强现实技术教学方法对比传统教学，结果显示：实验组对比对照组学员对动脉穿刺教学总体满意度明显提高，而且在提高自主学习能力、提高学习兴趣、有利于更好的服务于护理工作及提高教学质量等方面明显优于传统教学组。传统护理教学中，由于科室护理实践教学场地受限，而且临床实践受护理部各项规章制度以及客观医疗环境等方面条件限制，其在实际护理工作中实践机会较少，对临床突发状况不能灵活应对，而且难以在实践操作中进行可重复性体验，使得传统教学在护理动脉穿刺采血操作上存在一定局限性。而虚拟现实及增强现实技术教学可模拟动脉穿刺采血情景及突发状况，有助于缩短理论到实践，课堂教学到临床实践的转换，有助于提高护理操作教学的积极性和学习效率[7]。另外，本研究通过理论知识及实践操作考核发现，实验组护理人员在理论知识和实践操作得分明显高于对照组，且第一次动脉穿刺成功概率明显高于对照组。说明VR及AR教学模式能够明显提高教学质量，可能是该教学模式增加了可重复性虚拟动脉穿刺操作情景，能够更好的调动学员的学习积极性，使得掌握的知识更加牢靠。在提高护理学员学习积极性同时提高教学质量。

5 结束语

总而言之，动脉穿刺采血作为护理操作重要而基本的操作，临床应用广泛。传统的动脉采血护理教学缺乏学生的主动参与性，导致教学质量不高。而VR及AR融入动脉穿刺采血护理教学中，不受时间、空间限制，重复模拟动脉穿刺情景，逼真的操作场景能够让学生沉浸其中，在明显提高护理学生学习积极性及主观能动性的同时，明显提高教学质量，在护理实践操作教学中具有一定的应用前景。