护理实验教学虚拟现实技术应用
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摘要：随着现代信息技术的飞速发展，虚拟现实技术已经广泛应用于教育领域尤其是护理教育领域，引起了卫生教育工作者的广泛关注。虚拟现实技术有效弥补了当前护理教育在教育方式、资金和设备方面的诸多不足，打破了时间和空间的限制，提高了教学效果。因此，本文对虚拟现实技术应用于护理专业实验教学的重要意义、现状及挑战进行了综述，以期对今后该技术的应用提供参考。
随着数字化技术的飞速发展和大规模普及，虚拟现实（Vir-tualReality，VR）技术已逐渐成为工业、教育和研究领域的热点之一，受到社会各界的广泛关注。VR技术的研究始于20世纪60年代的美国，1962年美国人MortonHeilig发明了被称为“全传感仿真器”的设备，这也是世界上第一台VR设备。之后美国VirtualProgrammingLanguageReserach公司创始人JaronLanier首次提出了VR的概念，并发起了VR技术研究，发展至今仍处于不断探索阶段。简而言之，VR技术是一种模拟人类视觉、听觉、触觉等感知行为，且高度逼真的人机交互技术[1]。VR技术环境的主要特征包括三维成像、主动与虚拟环境互动的能力以及视觉和听觉反馈，这些特点结合在一起，使用户有一种身临其境的感觉[2]。VR技术已在教育、医疗、航天和娱乐行业得到广泛应用，尤其在护理教育领域的应用成为近些年的热点，受到护理教育者的高度关注，并开展了一系列研究。
1VR技术应用于护理实验教学的意义
由于护理专业的特殊性，实验教学占有很大比重，但现有条件下，由于专业课程教学时间不足和实验内容抽象，导致学生难以理解和熟练操作。而且招生人数逐渐增加，与现有的实验仪器设备、师资力量、教学场地、教学经费等不匹配，导致教学资源不足，经费和场地严重受限，不能很好地服务于教学。基于上述问题，将VR技术引入护理专业实验教学非常必要，也迫在眉睫。VR技术可以通过各种感官刺激，为学生提供第一人称视角的模拟体验，让学生身临其境学习相关知识。在模拟教学阶段可以让学生进行开放性交流，反思自己在模拟教学过程中的表现，加强对知识点的理解和对操作过程的记忆。因此，VR技术在提高学生自信心、沟通能力、批判性思维能力、满意度和团队合作能力方面发挥了重要作用[3]。此外，利用VR技术，教师也可以为缺乏教育资源的地区提供远程教育，从而改善当地教育水平。鉴于VR技术的众多优势，越来越多的医疗机构和医学院校开始探索VR教学，并将这种新型教学方法作为使学生从新手转变为合格临床护士的重要手段。
2VR技术在护理教学中的应用
2.1VR技术应用于理论教学
在传统护理教学中，学生往往只能通过想象来理解人体组织模型的不同切面，拼凑组合成立体结构，但对于立体感不好且未训练过的学生来说有些困难。而且学生也只能在课堂上与其他同学一起观察标本与模型，学习效果不好。因此，将VR技术模拟出的“虚拟人”应用到护理教学中，可以为学生深入理解人体组织结构和器官工作原理提供便利。澳大利亚MedisMedia公司开发了一套名为3DOrganon的“虚拟人”软件，包含数百个骨骼、关节、肌肉、心脏、肺等动画数据集，以及15个人体组织的虚拟模块和4000个逼真的解剖结构，各种器官和组织都可以任意角度翻转，学生可从不同角度观察，进行沉浸式体验学习[4]。同时，微软也推出了类似的虚拟设备Hololens，该设备能够展示三维解剖全息图，通过Hololens学生可以学习人体器官和组织，并进行虚拟解剖，看到人体内部组织器官结构，不受时间和场地的限制，使学习更具灵活性[5]。VR技术还可让学生直接感受到肌肉的伸展与收缩、心脏的跳动甚至心脏瓣膜的开闭方式等动态过程，从而使学生对解剖构造的空间概念及组织间的关联性有更深入的理解。除此之外，VR技术还可以帮助学生与患者产生共鸣，能让学生身临其境体验疾病，如产生幻觉和记忆障碍等。在新英格兰大学的一个教育项目中，通过使用沉浸式VR软件可以引导学生模拟衰老的过程（如听力下降），加深了学生对年龄相关健康问题的理解，培养了对老年痴呆症患者的同理心[6]。
2.2VR技术应用于技能训练
由于护理专业的特殊性，实践教学占比较大，传统护理技能实训多在人体模型或患者身上进行，不仅成本高，还风险大。因此，在相关技能训练过程中，情景模拟是非常重要且有效的方法，通过情景设计与场景模拟，让学生在安全的环境中训练。学生可以反复练习、安心犯错，即便犯错也能得到有效的反馈，从而熟练掌握各种医疗设备的操作方法和护理技能。上海康为医疗科技发展有限公司开发了NM2230高级虚拟静脉注射操作系统，学生可通过该系统进行静脉注射操作培训及考核，更好地把握针刺的部位、角度、力度和深浅，从而积累经验，提高注射或穿刺成功率。美国犹他大学的AnnLB等开发了一套基于计算机图形的VR系统，并带有触觉反馈，用于帮助护理专业学生练习导尿术。评估发现，与采用传统方式练习该技能的对照组相比，体验者对该系统的评价更好[7]。上海健康医学院的JiuAiSun等开发了一套模拟放射照相原理和程序的增强训练系统，用于在无电离辐射危险的情况下学生对放射照相相关知识的学习和操作技能训练，增强了学生操作大型医学影像仪器的信心[8]。由于VR技术的便利性，后续研发出来的多项虚拟护理模拟训练系统均有效提高了受训者对临床技能的熟练程度，如心肺复苏术[9]、鼻导管插入术[10]、气管切开术[11]、伤口护理[12]等。
2.3VR技术应用于临床护理
2.3.1虚拟医院的临床护理由于临床实践资源不足，护理专业学生从实践中提升临床技能的机会较少，对此虚拟临床系统提供了很好的解决方案。美国密歇根大学护理学院的MichelleAebersold等[13]在SecondLife虚拟平台上开发了一套虚拟医院系统，该系统设置了虚拟病房、虚拟急诊室、虚拟护理站以及配套的虚拟设备，使得学生可以处于体系化的虚拟场景中练习，并扮演患者、护士等不同角色，教师进行实时提示和反馈，从而训练护理专业学生的临床决策能力、与患者沟通能力、健康评估能力和应急处理能力。由于缺乏隔离患者，且传染病具有较强的传染性，因此传染病患者护理教学对护理教育工作者来说具有挑战性。但VR技术的引入为教育工作者提供了一个新的选择，可以在安全、无威胁的环境下开展教学。芬兰坦佩雷大学的SariHimanen等开发了一个护理教学中的虚拟医院系统，在虚拟医院传染病病房中，学生可以练习无菌工作或对肺结核传染病患者的护理程序[14]。学习环境由真实的医院全景照片和游戏化的交互式用户界面组成，在护理“患者”过程中学生要认真遵守无菌操作规范，正确穿脱防护服，严格执行手部卫生和无菌操作程序，避免传染给“工作人员”或其他“患者”。
2.3.2重症监护室的临床护理对于一些特殊的临床护理如重症监护室患者护理，专业人员要具备高超的护理技能，能处理患者复杂的健康问题，这要求护理工作者必须具备准确感知能力和快速决策能力。考虑到重症监护室环境的特殊性，在专业教学中引入VR技术，以提高护理专业人员的工作质量。加拿大蒙特利尔大学医疗中心的ChristianVincelette等分别对两组重症护理专业学生进行常规培训和虚拟系统培训，之后比较培训效果，发现经过虚拟系统培训的试验组在两个临床领域的表现有明显改善，虚拟系统在提高学生重症护理临床技能方面具有较好的效果[15]。
2.3.3临终关怀的临床护理护理专业学生在为患者提供生命末期护理时，如果没有做好充分的准备，可能会出现不适、无助、焦虑、苦恼和内疚等情绪，影响临终关怀护理质量。美国阿拉巴马汉茨维尔大学的RitaFerguson等通过虚拟系统对护理专业学生进行临终关怀护理测试，通过数据了解学生在模拟环境中向处于生命末期的个体提供护理情况，发现参加模拟后，学生临终护理能力显著提高，并且希望获得更多有关护理方面的知识[16]。美国圣心大学的LeonaKonieczny也通过类似的虚拟系统对护理专业学生进行临终关怀教学，让学生有充裕的时间增强勇敢面对死亡的信念，从而提高对临终患者的护理水平[17]。
3VR技术面临的挑战
虽然VR技术经过多年的快速发展各方面逐步完善，应用前景也十分广阔，但在护理教学中的应用还处于初级阶段，仍然面临很多问题和挑战。（1）当前硬件相关技术（如力反馈技术等）还不够贴合VR技术的使用要求，硬件在使用过程中数据交换时间偏长，互动交流难以流畅进行，容易出现眩晕和人眼疲劳等现象。（2）由于VR操作软件开发种类和数量有限，系统不可能模拟出所有医疗护理过程中的真实情况，需要对已开发的软件持续更新，增加场景，提高实验建模方面的逼真度，更准确地模拟人体、手术场景、医疗器械等。
4结语
VR技术应用于护理教学，不仅为学生护理专业理论知识的积累、单项技能的练习和临床实践训练提供了良好的条件，还培养了学生的沟通能力、自信心和团队合作精神。随着VR技术的进一步发展，相关软硬件性能不断提高，VR技术将给未来护理教学带来新的变革，其在护理教学领域的应用也会更加广泛和深入，使护理教学更加高效。
作者：韩丽丽 单位：临夏现代职业学院
