VR技术在心血管疾病教学中的应用

沙 莎 葛 君 高兰兰

蚌埠医学院第二附属医院心内科，安徽蚌埠 233000

当代医学教育在快速发展，教育的发展趋势也由以往单纯的知识学习运用转变为注重学科素质的培育，再加上如今数字化技术的飞速发展，计算机辅助技术应用于临床带教已成为主流方向[1-2]。

虚拟现实（virtual reality，VR）技术是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，让使用者如同身历其境一般，可以自由地观察三度空间内的事物，从而达到以假乱真的沉浸感。近年来，随着科技的进步与学科交叉融合发展，VR技术在医疗方面的应用越来越广泛[3]，还可以辅助临床研究、研发疾病治愈方法，甚至在研制新疫苗等方面，都起到很大的作用。

事实证明，在医疗教育教学中通过VR培训可以达到快速掌握临床技能的效果[4]。VR技术的不断拓展，转换了传统的医疗教学思路，其通过虚拟化的感受体验快速学习巩固专业知识，这种新颖的教学方式能够使学生参与到教与学的过程中，能最大限度地激发学生的专注度，在有限的时间内最大程度地强化操作能力和分析能力。基于此，本研究通过设立实验组和对照组，探讨VR技术教学模式下学生教学质量的效果，以期助力医学教学水平和医疗科技水平的提升。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020年12月至2022年3月在蚌埠医学院第二附属医院心内科实习的62名大二本科生为研究对象，通过随机数表法分为实验组与对照组，每组各31名，观察不同教学模式教学对学生理论知识掌握及实践能力的影响。研究对象在年龄、性别、学习成绩等方面无明显差异。

1.2 研究方法

由2名长期从事心血管疾病临床工作的高年资主治医师完成所有教学工作，对两组学生在同一教室进行主题为“急性心肌梗死”的2个学时的教学工作。对照组采用传统教学方式，即采用心血管模型配合多媒体课件的形式教学；实验组接受VR教学模式，即接受传统教学模式的同时采用VR设备操作体验的模式进行教学，调查分析两组学生教学完成后的学业成绩以及对所对应教学方式的满意程度。

1.3 教学步骤

1.3.1 教师选题 选择典型的临床常见心肌梗死病例，收集相关患者的病史信息、影像学信息及检验资料，设计思考题，要求循序渐进、由浅入深、具有逻辑性。如：如何诊断心梗？首选检验检查方式？鉴别诊断？初步治疗方案？如何进行二级预防？

1.3.2 学生准备 根据教学大纲，介绍教学目的、要求及学习方法，鼓励学生通过预习、查阅资料，设计教学大纲，提出1～2个问题以备讨论，激发学习兴趣，做到学习有针对性。

1.3.3 课堂教学 对照组教学结合教学大纲进行多媒体示教，模型观察，再对所选取典型病例的症状、临床表现及病理体征、影像学数据、检验结果进行分析、讨论，使学生通过患者信息来认知该类疾病，最后综合几种临床常见的典型病例，进行诊断鉴别。实验组一般内容与传统方式相同，但在此基础上加用VR技术帮助学生深入理解学习内容：在工作软件上导入学习所用的心脏影像资料重建三维虚拟模型，让学生佩戴设备了解心脏与血管的解剖走向以及心脏传导病理生理、疾病治疗相关知识。学生使用VR设备可直观、真实、沉浸式地体验心脏模型，直观感受不同心梗疾病之间的病变差异、血管支配区域以及由此影响到的心肌坏死区域，然后自主设计问题、解决问题，并在课后进行问卷调查。在教学过程中教师要注意适当对学生不懂的问题进行引导，让学生掌握知识重难点，避免偏离主题，以充分发动学生自主解决问题的能力，调动学生的积极性，使学习的主体转归为学生，见图1。

图1 心脏模型及VR体验

1.3.4 教师总结 针对教学内容的重点、难点进行梳理、总结，典型病例分析、汇总，强调预防、诊、治的关键步骤，针对该疾病，联系国内外治疗进展，拓展知识面。

1.4 观察指标及评价标准

两组学生在学习结束后，进行理论知识和实践能力考试，比较两组学生所学知识的掌握水平、实践能力，并使用调查问卷的方式对不同组别的学生成绩及对课程的满意程度进行评价分析。采用理论考试的形式对学生成绩进行检查，满分为100。在教学演示中心对实践技能能力进行考察，满分为100，包含阅片能力、解剖辨识能力、病灶定位能力、疾病诊断能力。对教学满意度以调查问卷的形式进行调查，包括课堂教学的满意程度、各教学环节时间安排的满意程度、课堂师生交流互动的满意程度、该教学方式对学习兴趣的培养、对该课堂知识整体掌握的程度等十条评分标准，每条10分，总分100分，80分及以上为满意，低于80分为不满意。

1.5 统计学分析

数据采用Graphpad prism 9软件进行统计分析，计量资料用均数±标准差（）表示，行独立样本t检验，计数资料以率（%）表示，采用χ2检验，P＜ 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

教学结束后，两组学生心血管科理论知识和实践能力水平已有显著差异，实验组成绩明显优于对照组，差异有统计学意义（P＜ 0.05），见表1、图2A～B。对两组学生进行满意度调查，实验组满意度为93.55%，高于对照组的70.97%，差异有统计学意义（P＜ 0.05），见表1、图2C。

表1 实验组与对照组培训后理论与实践成绩比较

图2 两组实践能力、理论能力及满意度分析

3 讨论

当今社会已迈入数字化、信息化时代，电子信息大数据时代深入创新，VR技术已从多方面进入各个行业。这项技术集合了影像转化、声音控制、遥控感应等创新技术，目前已广泛应用于尖端产品制造、医疗卫生等领域。当今条件下，医学教育教学资源的匮乏在某些方面较为突出，例如实践操作、标本解剖的学习，限制了学校在教学上的可行性，也一并影响了学生临床实践技能的提升。因此，怎样更合理地转化临床教学的现有资源，在现有的基础上增加临床医学生的实践机会是当前医学院校需要考虑的重大问题。本研究设想将VR技术引入医学教育领域以提升临床教学资源的转化率，以合理的代价创建一个VR技术为基础的临床实践教学体系，省去了一部分传统教学方式中对标本的较大的消耗，提高教学的真实性、经济性、高效性，探索一个更为科学、合理的临床实践教学模式，以期应对现实面临的临床教学困境[5]。

VR技术日新月异发展的同时加快了双重学习策略方案（数字化学习带动主动化学习）的实施。数字化模型教学思想的延伸以科学技术为基础，并坚持以服务学生为第一要素的教学思想[6]。当结合VR的数字化模型学习策略与经典医学教学理念相互整合时，会给学生提供一种全新的学习模式，极大地提升学生的兴趣爱好，更符合未来的教学方向[7]。通过问卷调查、教学评估，普遍得出结论是该教学方式可以提高医学生的临床决策能力、解剖学知识水平和提升医学生信息技术素养，也验证了面向媒体感知的自主学习有效性[8]。不难看出，实验组的教学法相比于传统教学法有着不言而喻的优势[9]。在对VR技术的教学成果进行检验时，实验组不论是对理论知识的掌握能力还是实践能力的提高相比于对照组都有显著差异，且这种差异通过统计学显著性检验，证明了VR教学方法在提升学生时间能力和理论知识水平方面显著优于传统方法，VR技术在课堂的应用也提升了学生对知识的理解吸收能力，能够弥补传统教学模式的不足并助力医学技术水平的提升[10-12]。通过调查分析，VR技术在心血管疾病的临床教学中有以下几个优点：①三维重建的虚拟模型有利于学生更加直观地看到具体解剖结构，便于理解思考；②VR技术的全方位演示教学能够更清晰地解读心脏各个血管解剖的走行，血液流通的全过程，相较于普通动态图片与模型展示更加直观清楚；③模拟演练操作可以随时随地，给学生提供更多的操作机会，虽然真实性没有实体、尸体及实物模型要好，但在一定程度上也减少了尸体及动物标本模型资源上的浪费[13]。

但与此同时，该教学模式也可能存在一定的局限性[11]。因为VR技术虽具有沉浸性、可交互等优点，但其尚处于实验和探索阶段，其更加准确的创新性与合理性的评价也是正在解决的问题，也是数字化教学思想所面临的重要障碍。所以目前的VR教学还未能大范围普及、推广，需与传统教学方法进行有效融合、需长久实施后进行验证，以做到虚实结合，相互补充，以进一步提高医学高校临床教学效果[14-15]。

综上所述，临床教学中引进VR技术是一种较为新颖的教学方法，可显著提升学生对知识的理解吸收能力，能够弥补传统教学模式的不足，值得在临床教学中推广。目前VR技术教学还存在许多不足之处，例如长时间的佩戴设备操作会对使用者造成一定程度上的视觉疲劳，设备较普通模型相比价格偏高，使用成本较高等，这些问题还有待在后期的研究中进一步去探讨、去解决。