虚拟现实在心肺复苏实践教学中应用的范围综述

彭剑飞，施慧，余爽，李儒婷，郭苗苗，陈丽霞

(安徽中医药大学 护理学院，安徽 合肥 230012)

虚拟现实(virtual reality，VR)是以计算机技术为核心构建的一种可体验的、虚拟的、逼真的环境，用户可以通过人机界面、人机交互等对虚拟环境中的物体进行行为表达，从而提高各行业运行质量和效率[1]。近年来，VR技术在医学专业技能实践教学中的应用受到广泛关注[2]。心肺复苏(cardiopulmonary resuscitation，CPR)是抢救心脏骤停患者的主要手段，对于医护人员和非医务工作者来说，CPR都是一项重要技能。由于各国普遍面临培训师资短缺、复训时间长等问题，受训者常得不到充分的练习，加上传统教学模式相对单一，难以激发非专业人员的学习兴趣，降低了公众参与CPR培训的意愿[3]。研究[4]表明，VR技术的引入是解决上述问题的有效方案。目前，VR技术在CPR实践教学中的应用已取得一定进展，但相关研究在设备类型、研究设计、结局指标及干预效果等方面存在异质性。因此，本研究拟采用Arksey等[5]提出的范围综述报告框架系统梳理相关文献，以厘清本领域的研究现况和未来方向。

1 资料与方法

1.1 文献纳入与排除标准 根据“PCC：研究对象(participants)、概念(concept)、情景(context)原则”确定纳入标准：(1)研究对象：接受CPR教学培训者；(2)概念：VR技术的应用，即在CPR实践教学中提供基于VR的干预，例如桌面式VR系统、沉浸式VR系统等；(3)情景：使用VR技术进行教学实践培训。研究类型限定为随机对照试验、类实验研究等原始研究。排除标准：(1)研究计划书、指南、意见和政策性文件；(2)无法获取全文及重复文献；(3)非中英文文献。

1.2 文献检索策略 在中国知网、万方、维普、中国生物医学文献数据库、PubMed、Embase、CINAHL、Web of Science中检索相关文献，检索时间为建库至2022年3月18日。中文数据库以中国知网为例，检索式为：(‘虚拟仿真’OR‘虚拟现实’OR‘虚拟游戏’OR‘虚拟环境’OR‘沉浸式游戏’)AND(‘心肺复苏’OR‘CPR’OR‘急救’)AND(‘教学’OR‘教育’OR‘学习’OR‘培训’OR‘课程’OR‘课堂’)。英文数据库以PubMed为例，以主题词和自由词相结合进行检索：(virtual reality OR virtual simulation OR virtual-reality OR augmented reality OR VR AND (cardiopulmonary resuscitation OR resuscitation,cardiopulmonary OR CPR OR cardio pulmonary resuscitation) AND (teaching OR lecturing OR education OR training OR curriculum )。

1.3 文献筛选与资料提取 由2名研究员独立完成文献筛选与资料提取，并进行交叉核对，如遇分歧，咨询第三方后确定。通过NoteExpress初步去重，再阅读标题和摘要，最后阅读全文，以确定纳入的文献。在此基础上进行资料提取，提取内容包括：作者、年份、国家、研究类型、样本量、干预方案、干预措施、结局指标等。

2 结果

2.1 文献筛选流程及结果 共检索文献330篇，经去重-阅读标题和摘要初筛(排除与研究问题不符和非中英文文献)-阅读全文复筛，最终纳入28篇文献。

2.2 纳入研究的基本情况 共纳入28篇文献,基本情况见表1。

表1 纳入文献基本信息表(n=28)

2.3 VR技术在心肺复苏实践教学中的应用

2.3.1 VR技术的设备类型 28项研究中，涉及的VR设备可分为3类[34]：桌面式VR系统(电脑、鼠标、触摸屏等)，共12项研究(42.86%)；沉浸式VR系统(头盔显示器、交互手柄等)，5项(17.86%)；增强式VR系统(沉浸式VR系统中融入真实场景)，11项(39.29%)。我国以桌面式VR系统多见，美、英、德等国多选择其他两种。

2.3.2 VR培训的结局指标 (1)CPR技能考核：27项[6-32]研究涉及按压频率和深度、胸部回弹程度及按压部位的准确性等；(2)教学效果：19项[6-9,13-16,18-20,22,25,27,29-33]研究报道了学员正确实施CPR和评估复苏的信心、对CPR的理解度、对VR技术作用的了解等指标；(3)使用体验：9项[6,8-9,12,15,18,20,23,30]研究提及用户易操作性、舒适性、仿真性、沉浸性等VR体验方面的评价；(4)学员反应时间：2项[23,31]研究报道了拨打救护电话、执行CPR时间等；(5)学员情绪反应：1项[32]研究涉及学员面对压力时的情绪反应。

2.3.3 VR技术应用的效果评价

2.3.3.1 不同干预对象的应用效果 28项研究中涉及的干预对象呈现多样化，既包括有医学背景的人员，如全科医生、护理专业学生及临床医学生，也包括普通民众，如成年志愿者、非医护专业大学生及小学生。结果显示，VR技术在CPR培训中具有普适性，在不同干预对象中均取得良好效果，VR培训组学生的考核成绩更高，训练效果更好[6,8-9,13,18-19,27]。

2.3.3.2 胸外按压效果评价 11项[10,12-18,22-23,26]研究对受训者胸外按压质量进行了评价。大部分研究肯定了VR技术在按压频率、深度及胸部回弹方面的积极作用，但也有个别研究[14,17]指出，由于按压深度的不足或受到穿戴的VR设备的影响，VR教学未能有效提高CPR培训质量[12,16]。

2.3.3.3 学员体验评价 10项研究[6,8-9,12-13,15，18，20，23，30]调查了受训者的使用体验。其中2项[15,20]研究提及少数受训者由于长时间佩戴VR眼镜及视频颗粒感强、分辨率低等原因，出现眩晕和疲劳感。

3 讨论

3.1 VR技术在国内外CPR实践教学中应用特点比较 目前，不同研究所运用的VR系统存在差异性。国外研究起步较早，多以沉浸式和增强式VR系统为主。尽管此类系统在沉浸感和仿真性上效果较好，但学员也会面临因穿戴VR设备导致按压难以实施、佩戴VR眼镜的同时无法戴近视或远视眼镜等问题[15]，从而产生晕动感及视觉疲劳等不适。因此，此类系统并非适用于所有学员。在我国，VR技术应用于CPR实践教学尚处于发展阶段，由于资金和技术等方面的限制，多数研究采用桌面式VR系统，其操作简单，但无法实现沉浸于急救现场的高阶体验，一定程度上影响了培训效果。特别是普通民众，刚开始接触桌面式VR系统时，尚有一定的兴趣，待熟悉软件后，学习兴趣则骤降，可能导致受训者无法坚持足够的练习。未来，需加大跨学科人才的培养及资金支持，致力于VR关键技术的改进和突破，在5G网络背景下，给用户提供更加立体化、高清化的VR视频和具有高分辨率的VR眼镜，从而给学员带来更好的体验。

3.2 VR技术在CPR实践教学中的评价体系有待完善 纳入的28篇文献中，多数文献报道的结局指标较为单一，仅关注干预的有效性，如按压的频率、深度等，忽略了学员对VR系统操作性、接受度等方面的使用体验，及面对VR培训时的反应时间、情绪反应等方面的评价。为保证VR技术在CPR实践教学中结局指标的科学性和同质性，建议研究者应构建科学的教学质量评价标准和评价体系，重视学员在VR视频学习过程中感官、交互和认知等方面的体验，实现评价的多元化。

3.3 VR技术适用于CPR实践教学 美国心脏协会CPR指南[35]和中国CPR培训专家共识[3]中均推荐在CPR培训时利用VR技术创新教学模式，以提高培训质量。VR技术的引入，弥补了传统培训机械、枯燥等不足，使学员能更好地掌握CPR理论知识和操作要领[12]。另外，VR教学在提高学员参与度和自我效能感方面也有显著效果，这对于学员将来必要时实施CPR至关重要[7,20];特别是VR营造出的强烈现实感，为学员提供了多感官、多维度的交互体验，有效增强了学员的培训记忆，维持技能水平，从而延长复训时间[27,33]。因此，基于VR的CPR培训适用于我国卫生服务需求量极大、医疗资源相对不足的现状，对未来扩大CPR培训规模具有重要意义。此外，针对小学生开展CPR急救启蒙意义重大，沉浸式及增强式VR的趣味性能激发学习兴趣，适用于CPR的启蒙教育[26]。