探索VR技术在关节镜手术教学中的未来：应用前景与挑战

摘"要：随着我国人口老龄化和运动损伤的增多，关节镜逐渐在骨科手术领域占据重要地位，在医疗资源短缺的环境里，掌握关节镜技能的医师的需求缺口更加明显。传统关节镜手术教学主要讲授基本的手术方法，使学习者了解手术步骤。然而关节镜手术教学实践性很强，因此在理论学习过程中需融合实验教学环节，但传统的实验课程存在许多限制因素。VR技术能够以更加立体的方式将课堂知识展现给学生，突破了时空的束缚，丰富了教学方式，极大提高学生的学习兴趣。本文重点讨论VR技术在关节镜手术教学中的优点和不足，为今后引入VR技术改进该教学方式提供参考依据。

关键词：虚拟现实；关节镜；手术教学；医学教育

关节镜技术是现代医学中的一项重要技术，它能够通过微创的方式对关节进行诊断和治疗，它具有创伤小、恢复快、并发症少等优点［1］。在中国，随着人口老龄化和运动损伤的增多，关节镜技术的需求也在逐年增长，这就要求更多的新一代骨科医师必须具备更专业、更精湛的关节镜手术技能。然而，由于关节镜的特殊性，初学者不仅需要学习疾病相关的理论知识、掌握关节镜设备的使用、熟悉关节镜手术的基本步骤和操作技巧、了解各种关节疾病的镜下表现和处理方法，还需要具备精细的操作能力和良好的空间感［2］。这对传统的手术教学模式提出了挑战，以往的手术教学过程中，学习者往往通过台下观摩或充当手术助手来完成实践学习，而关节镜学习要求学习者同时观察术者的手部操作和关节镜下画面，这对大多数学习者来说十分困难。

随着科技的不断发展，虚拟现实（VR）技术在各领域的应用越来越广泛［3］，尤其在医学教学领域中，VR技术展现出巨大的潜力和价值［4］。通过模拟真实手术场景，VR技术为医学生提供了一种全新的学习方式，让他们在安全、仿真的环境中进行实践操作，提高了学习效果和实践能力。已有研究证实，采用VR技术进行手术训练的医学生在技能掌握和手术操作方面均优于传统训练的学生［5］。VR技术还可以模拟各种复杂的手术场景，帮助学生克服真实手术中可能出现的恐惧和紧张情绪。在医学教育中，VR技术已经成为一种不可或缺的教学工具，为培养优秀的医学人才提供了有力支持。

本文通过对比VR教学与传统教学的优缺点，分析总结了关节镜手术教学现状、面临的问题及解决办法。

1"关节镜手术教学的现状

手术教学是骨科住院医师规范化培训课程中的重点，如何提升学生的手术操作技术，提高教学质量一直是研究的热点［6］。学生通过学习，不仅能够灵活地掌握各项外科手术操作技巧，还能增加临床经验，为以后临床应用做好准备。传统的手术教学模式大多采用理论结合实践的模式，已取得了较好的效果，培养了许多优秀外科人才。但随着关节镜技术逐渐在骨科医师的技能中占据越来越重要的地位，传统的教学模式表现出以下几方面问题。

1.1"关节镜学习曲线长

关节镜手术是一种高技术含量的手术，需要医生具备高超的操作技能和丰富的经验。由于关节镜手术的复杂性，学习曲线较长，难度较大，许多医生在掌握关节镜技术方面面临挑战［7］。初学者在熟练掌握关节镜手术技术前需要完成至少50例的手术，而在这个过程中需要耗费大量的时间和精力。

1.2"学习效率低

关节镜手术教学的难点之一在于师生互动效果差，在理论教学方面，单纯的知识点灌输很难让初学者对复杂立体的手术过程有直观的印象［8］。传统的开放性手术教学中，学习者只需要观察处在同一视野内的主刀医师的动作和手术视野，可以及时看到不同操作的方式和反馈，而关节镜手术教学中，学习者很难同时观察主刀医师的手部操作和关节镜视野，这就导致单台手术学生的学习效率降低。

1.3"实践机会难得

在关节镜技术教学中，难得的实践机会是一个长期存在的问题。传统的关节镜教学方法，如动物实验等存在一定的局限性，如样本量不足、成本高、难以普及等问题，这些问题都增加了关节镜手术的学习难度。同时由于关节镜手术的复杂性和临床医学的特殊性，初学者很难被允许作为主刀在临床实践中尝试用关节镜对患者进行诊断和治疗，使得学生在学习过程中难以充分锻炼和提升技能。

1.4"教学者经验存在差异

在关节镜技术教学中，教学者经验存在差异是一个不可忽视的问题。由于教学者的手术水平、教学水平不同，教学质量和效果也会存在差异。由于个人习惯、临床经验的差异，不同教学者的手术操作技巧也存在一定的差异，这就导致学生在学习过程中没有统一的规范标准。此外，在关节镜教学中，教学者的本职工作多为临床医生，没有经过系统化、规范化的教师培训，因而在教学过程中可能存在带教意识差、讲解不深入不充分等情况。

2"VR技术在关节镜手术教学中的巨大潜力

2.1"学生实践机会增加，有效学习时间增加

在传统的关节镜手术教学中，由于每台手术能参与的学生有限、手术风险等因素，学生实践机会很少，有效学习时间不足。这导致了学生的学习曲线变长，掌握手术技能的速度缓慢。随着科学技术的发展，这一困境有望通过应用VR技术得到解决。只要拥有VR设备，学生就可以在任何时间进行模拟手术操作，充分有效地利用课余时间［9］。利用VR技术，学生还可以在模拟的环境中进行反复实践，强化记忆，提高学习效率［10］。此外，VR技术还可以实现场景回放、动作定格等功能，方便学生深入剖析自己的操作，找出不足之处，进一步提高学习效果。

2.2"降低伦理风险

将VR技术应用于关节镜手术教学中，降低伦理风险是一个重要的考虑因素。随着医学技术的不断进步，手术教学对于实践的需求越来越高。然而，在实际操作中，由于伦理和法律限制，初学者不能作为主刀实施关节镜手术。VR技术为解决这一难题提供了新的途径，通过模拟真实的手术环境，VR技术可以让学生在虚拟环境中进行手术训练，这样一来，即使学生操作技术欠佳也不会导致手术风险。VR技术可以模拟各种手术场景和突发情况，使学生提前面对实际手术中可能出现的各种问题。VR技术还可以设置各种难度级别的手术场景，让学习者根据自己的能力选择合适的难度进行练习。

2.3"规范化手术操作

规范化手术操作在关节镜手术教学中具有极其重要的地位。因为关节镜手术往往是在狭小的空间内进行，初学者应学习规范有效的操作，避免在未来的实际操作中为患者带来不必要的损伤。在以往的教学中，不同教学者的个人操作习惯不同，而通过VR技术，学生可以有效地学习规范统一的手术操作技巧，这不光能提高手术的安全性和成功率，还能为他们后续学习更高难度的操作打下基础。VR技术可以提供一个高度仿真的手术环境，使学生能够在实践中掌握手术技巧和操作流程［11］。VR技术还可以建立反馈机制，及时纠正学习者的错误操作，避免在实际手术中出现失误。

3"VR技术在关节镜手术教学中应用的挑战

3.1"基础设施成本高，推广难度大

基础设施成本高和推广难度大是VR技术在关节镜手术教学中应用面临的重大挑战之一。由于VR技术需要高昂的基础设施投入，包括高性能计算机、VR设备和相关软件等，这些都需要大量的资金支持。此外，由于VR技术需要专业的技术人员进行开发和维护，这也需要大量的技术投入。这些因素都导致了VR技术在关节镜手术教学中的推广难度较大［12］。

3.2"缺乏电子资源

VR技术在关节镜手术教学的应用中，缺乏电子资源是一个不可忽视的挑战。随着VR技术的不断发展，对电子资源的需求也越来越高，其中就包括了关节镜手术的教学内容。目前，电子资源的缺乏主要表现在两个方面：一是高质量的教学内容不足，二是缺乏统一的资源共享平台。

高质量的教学内容是VR技术在关节镜手术教学中应用的前提［13］。由于关节镜手术的复杂性和精细性，需要在教学上投入大量的人力、物力和财力。要想在关节镜教学中应用VR技术，就需要大量不同难度、不同疾病、不同手术步骤的教学资源。然而，目前市场上的VR教学资源相对较少，而这些资源库中的内容也大多局限于基础理论知识，对于手术操作等实际应用方面的内容相对较少，难以满足教学的实际需求。

缺乏统一的资源共享平台也制约了VR技术在关节镜手术教学中的应用。由于各医学院校、医院之间的资源共享意识不强，导致大量的教学资源被分散、闲置，无法得到有效的利用。这不仅浪费了教学资源，也制约了VR技术在关节镜手术教学中的推广和应用。

3.3"与实际手术存在差异

虽然VR技术在关节镜手术教学中具有显著的优势和潜力，但与实际手术教学相比，仍存在一些差异和挑战。现有VR技术无法完全模拟手术中的触觉反馈，缺乏真实的手术操作手感，这使得学生在VR环境中无法完全体验到实际手术中的细微差别。VR手术训练中缺乏真实的紧急情况应对和团队协作的模拟，而这在实际手术中是非常重要的。VR技术的精确度也有待提高。虽然现有的VR技术已经能够提供高清晰度和逼真的图像，但在模拟手术操作时仍存在一定程度的延迟现象，这可能会影响学生的学习效果。

4"VR技术与关节镜手术教学的融合策略

4.1"优化VR教学平台与内容

优化VR教学平台与内容是提高VR技术在关节镜手术教学中应用效果的关键。首先，需要对现有的VR教学平台进行全面的评估和分析，了解其优点和不足，针对不足之处，制订相应的优化方案。例如，可以增加更为逼真的手术场景模拟，提供多种手术案例供学习者实践操作，提高模拟的真实感和沉浸感。其次，需要注重VR教学内容的设计和更新，确保其与实际手术操作相符合，避免与现实脱节。可以通过收集一线医生的手术案例和经验，将其整理并融入VR教学内容中，提高VR教学的实用性和针对性。最后，要针对关节镜教学开发专有的分析模型，如学习曲线分析、教学效果评估等，对VR教学平台与内容进行科学的分析和优化。为了更好地推广VR技术在关节镜手术教学中的应用，需要降低基础设施成本，提高VR技术的可及性。可以通过技术研发和创新，降低VR设备的成本和门槛，使更多的医疗机构和学校能够引进和使用VR技术进行教学活动。

4.2"增加教学者VR技术培训

在VR技术与关节镜手术教学的融合过程中，教学者的VR技术培训是至关重要的环节。随着VR技术的不断发展，越来越多的医学院校和医疗机构开始认识到VR技术在医学教育中的潜力和价值。为了更好地推广和应用VR技术，需要加强对教学者的VR技术培训，提高他们对VR技术的认知和掌握程度。例如，可以组织定期的VR技术培训课程，邀请专业的VR技术专家进行授课，向教学者传授VR技术的原理、应用和教学方法等知识。此外，还可以通过开展VR技术实践课程，让教学者在实践中掌握VR技术的操作技巧和方法，提高他们的实际应用能力。增加教学者VR技术培训是推动VR技术与关节镜手术教学融合的重要途径。

结语

随着科学技术的不断进步和教育教学方法的不断创新，将VR技术引入医学教育中已成为一种趋势。VR技术在教学中可加深学生对理论知识点的理解与掌握，为早期进入临床实践做好准备，而且VR技术在关节镜手术教学中解决了传统教学中资源缺乏的问题，既能给学生提供足够的实践机会，又能使学生反复练习增加手术经验，明显改善学生的手术操作能力。但目前的VR技术尚不能完全取代传统真实外科手术教学，它缺失手术过程肢体感觉的反馈。因此，VR技术在关节镜手术教学中的应用仍然面临众多挑战。

综上所述，VR技术在关节镜手术教学中发挥的作用毋庸置疑，但应与传统实验教学结合起来。以学生为主体，逐渐优化关节镜手术教学方式，提高教学质量，为培养优秀的临床人才奠定基础。

参考文献：

［1］闫荣亮，高岩，曹立海，等.距下关节镜结合术中X线透视微创复位螺钉内固定治疗Sanders"Ⅱ、Ⅲ型跟骨骨折的疗效分析［J］.中国骨与关节杂志，2024，13（02）：9399.

［2］陈磊，陈宏广，顾东强，等.远程教育在关节镜手术临床教学中的研究［J］.中国继续医学教育，2023，15（10）：115119.

［3］谢钦.基于VR的城市轨道交通车辆基地检修模拟仿真及应用［J］.现代信息科技，2024，8（04）：121126+131.

［4］荣康，李祥林，殷志杰，等.VR技术在医学影像专业教学中的应用探索与思考［J］.中国继续医学教育，2022，14（23）：184188.

［5］王蛟，王丹丹，毕芳芳，等.VR联合腔镜手术视频在妇科临床实习教学中的应用研究［J］.中国高等医学教育，2023（08）：6365.

［6］石海飞，王络，金建淼，等.腕关节镜下治疗桡骨远端关节内骨折的教学研究进展［J］.中国继续医学教育，2023，15（16）：183186.

［7］冯敏，姬乐，段大鹏，等.基于模拟体验系统的VAD教学法在关节镜手术教学中的应用评价［J］.中国医学教育技术，2022，36（04）：449453.

［8］桑鹏，范青洪，穆茂媛，等.关节镜技术在关节外科临床教学中的应用［J］.课程教育研究，2019（07）：231.

［9］张帆，鹿楠，孙璟川，等.VR技术在外科手术基本操作教学中的效果分析［J］.中国继续医学教育，2022，14（06）：120123.

［10］王文达，张玉石.头戴式VR眼镜在泌尿外科3D可视化手术教学中的应用［J］.现代医药卫生，2023，39（21）：37523755.

［11］王景涛，易跃雄，陈雨柔，等.妇科VR/AR手术训练系统在妇科手术教学中的探索与实践［J］.中国继续医学教育，2022，14（02）：155158.

［12］高婷婷，师增增，杨潇，等.妇科腹腔镜手术技能培训引入VR技术的评估与思考［J］.医学教育研究与实践，2021，29（04）：642645.

［13］赵俊强，娄岩，于毅，等.基于VR技术的膝关节解剖教学与临床手术实训系统研发与应用［Z］.新乡：新乡医学院，20210331.

作者简介：赵耀（1987—"），男，汉族，安徽合肥人，硕士，副主任医师，研究方向：创伤骨科、继续教育。