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虛拟現實技術對醫學教育的價值重構與應用創新

時間:2024-10-19 10:41:22

随着雲計算、互聯網、物聯網、大數據等被廣泛應用,當前社會各個行業不斷加快的信息化步伐,以及不斷加深的社會整體信息化程度,使得職業教育中信息技術的影響日趨明顯,并且越來越具有革命性。在黨的十九大報告中,習近平總書記提出,要實施健康中國戰略,為人民群衆提供的健康服務必須是全方位、全周期的。國務院也明确提出,醫學教育要與信息技術相融合,建設國家教學案例共享資源庫,建設一批國家精品在線開放課程。虛拟現實技術可以創造出一種嶄新的交互系統,它是一種計算機仿真系統,其原理是對三維世界的模拟。它具有高度的戰略性、帶動性和成長性,世界各國對其重要作用和市場前景日趨重視。衡量一個國家或地區科技進步和國民經濟現代化水平的一個重要标志就是虛拟現實技術的發展水平。目前工業化、城鎮化和人口老齡化進程不斷加快,居民疾病譜、生态環境、生活方式也在不斷變化,對公共醫療資源的迫切需求帶來了新挑戰,對醫學教育和醫學人才培養提出了新期待。為了深入貫徹落實黨的十九大精神和國務院關于推進醫學教育改革與發展的總體部署,在醫學教育領域加快推進虛拟現實技術的推廣與應用是目前的迫切需要,可以更好地支撐我國醫療衛生服務體系的建設、滿足廣大人民群衆的健康需求。

一、虛拟現實技術對醫學教育發展的價值重構

當前,虛拟現實技術已被視為提升創新力和生産力的前沿技術,成為堪比土地、石油和資本的重要戰略資源,也成為新時期産業競争力和商業模式創新的制高點、區域競争力乃至國家競争力的重要因素。提高醫療衛生服務水平有兩大基礎工程:推進醫學教育改革與發展、加強醫學人才培養。這兩點也是深化醫藥衛生體制改革的重要目标,是推進健康中國建設的重要保障。虛拟現實技術具有構想性、沉浸感、交互性,對重構現代醫學教育事業具有重要價值。

(一)虛拟現實技術重構傳統教學模式

完善我國醫療體制改革、進行住院醫師規範化培訓,需要培養高質量、高技能的醫學人才。目前傳統教學已經跟不上國際日益更新的教學快車,為了接軌國内外先進醫學教學模式,必須利用虛拟現實技術輔助教學。利用虛拟現實技術實現遠程教學,計算機技術的先進性、網絡系統的強大性,是彌補教學資金有限、師資短缺等不足的重要依托。為了擺脫規範化培訓的時間和空間限制,消除地區之間的差異,可以向北京、上海等先進地區培養單位,甚至向國外發達地區學習相關教學内容,将在線教育與臨床教學結合起來,保證臨床教學質量,從而實現與國内外先進醫學教學資源的無縫對接。例如,2016年,複旦大學附屬中山醫院完成1例3D腹腔鏡手術——胃大部切除手術,并借助VR直播技術進行了普外科手術教學,學員可以在第一時間用現場視角觀摩手術過程。

(二)虛拟現實技術重構傳統教學手段

在臨床醫學專業學位和住院醫師規範化培訓并軌的教學培養中,除了接受系統的臨床培訓,規範化培訓醫師需要面臨以下幾方面的挑戰:繁重的基礎課程學習、科研能力的培訓任務。要想減輕負擔,有事半功倍的效果,并最大限度地節約教學資源和時間,迫切需要充分發揮虛拟現實技術發揮的教學優勢。在臨床教學中,規範化培訓醫師最直觀、最形象、最真切的感知獲得可以通過創設各類常規和罕見醫療病例場景和感知對象,從視、聽、觸等多角度考慮,讓規範化培訓醫師與虛拟現實情境中的形象相融合,從而獲得最逼近現實的體驗。例如,中西醫臨床思維診斷系統運用數字化、信息化手段,以内科、外科、婦科和兒科等100多種臨床病例為單位,通過虛拟現實技術模拟真實的臨床環境,通過問診、體檢、拟診、診斷、治療各個環節的考察和練習,不僅讓學生練習和掌握看病問診的基本程序、診斷的流程和知識要點,而且融合中醫、西醫的各自優勢,掌握各自的問診和治療的方式。基于科學的網絡化數據,通過應用支撐子系統和通用及專業化服務子系統,結合各個管理模塊,加強學生對臨床病例程序性知識和臨床應對的專業性知識的掌握和了解,解決醫院臨床實習人數和時間條件的限制,鍛煉臨床思維能力、縮短規陪時間,為更好地培養學生和實習醫師的臨床應對能力提供更強有力的支撐。

(三)虛拟現實技術重構傳統學習方式

虛拟現實具有重複操作、實時更新等特點,能夠進一步提升規培效率。在現行規範化培訓考核中,輪轉科室存在以下問題:不夠了解規範化培訓的考核要求,考核标準和體系缺乏客觀統一性。同時,衛生和教育主管部門并不能很好地掌控規範化培訓的現狀。在培訓考核體系中引入虛拟現實技術,模拟出針對考核内容的具有最真實效果的臨床一線醫療場景,根據應試者的反應,在雙向互動的基礎上,不斷地進行創設情景問題,考察應試者在最逼真醫療情境中的行為舉措。在考核過程中為了反饋和指導應試者的臨床反應,還可以連續記錄應試者操作過程的三維運動和力學數據,必要時回放觀摩和分析。例如,多站式考核系統利用虛拟現實技術構建了對基本護理知識進行綜合教學與評價系統。該系統涵蓋了全國衛生系統護士崗位護理技術50項核心技能操作,包含心肺複蘇、心電監護、除顫、氣管插管、導尿術、靜脈輸液、人體解剖、吸氧法等,每個技能模塊可以劃分三個功能區:教學演示、模拟操作、考核測評,以突出重點、難點内容,細化知識要點,分節練習操作步驟,學習路徑明确,易于學生接受。同時,學生還可以不受學習時間、地點限制,可利用筆記本電腦、ipad、手機等在任意場所開展網上自學、培訓與練習。

二、我國醫學虛拟現實技術發展的現狀與存在的問題

我國對虛拟現實技術的研究起步較晚,與國外發達國家相比還有一定的差距。但現在國家有關部門和科學家們高度重視,為此制定了一系列計劃以開展虛拟現實技術研究。目前把虛拟現實技術列入了研究項目的有:“九五”規劃、國家自然科學基金委、國家高技術研究發展計劃等。國内一些重點醫學院校已積極投入到了醫學虛拟現實領域的研究。2003年,廣州中國人民解放軍第一軍醫大學成功構建了國内首例女性“虛拟人”數據集。至此,中國成為繼美國、韓國之後全球第三個建立有“虛拟人”數字平台的國家。2004年,國内首個機能學虛拟實驗室在南京醫科大學建立,該虛拟實驗系統包括了生物仿真引擎、處理因素數據庫、虛拟環境界面和網絡化硬件平台等部分,其核心為計算機仿真技術。2013年,武漢大學醫學虛拟仿真中心成立,構建了涵蓋基礎醫學、臨床醫學和護理學三個部分的虛拟仿真實驗體系,并與武漢泰樂奇信息科技有限公司共同投資開發了國内首個基于互聯網的臨床醫學虛拟診療教學系統——治趣“虛拟病例”學習與分享平台。從目前現狀來看,我國醫學虛拟現實技術僅處于起步階段,其原因主要有以下幾個方面:

(一)缺乏頂層設計

系統性的規劃設計是推動醫學虛拟現實技術持續發展的關鍵。然而,目前由于我國整體上在虛拟現實産業領域尚未有相關的頂層設計,在醫學虛拟現實領域也缺乏通盤的戰略性規劃,目前各省市關于醫學虛拟現實的發展主要還是依據教育部《教育信息化十年發展規劃(2011—2020年)》中關于虛拟仿真的政策定位。在省級層面上,結合醫學教育發展實際,推動醫學虛拟現實發展的頂層設計存在缺失,這種引導政策的缺失在一定程度制約了各種要素向醫學虛拟現實領域集聚的進程,從而制約了我國醫學虛拟現實的發展。

(二)缺乏産學研合作平台

目前在虛拟現實醫學教育信息化領域,不僅存在需求與供給不對稱的問題,還存在虛拟現實醫學教育信息化缺乏具體的衡量标準與規範的問題,雖然醫學信息化對虛拟現實技術需求很大,但由于缺乏具體标準,企業不清楚該如何切入該領域,即便知道如何切入,但是不清楚做到什麼程度才能真正滿足醫學教育的需求,這就造成一些學校在虛拟醫學信息化領域要麼出現千頭萬緒、無從下手的狀況,要麼出現一擁而上、重複建設的問題。該問題的根源在于醫學虛拟現實的兩大主體——企業和高校融合不足,存在脫節,急需構建産學研協同平台,促進企業和高校在醫學虛拟現實領域融合創新發展。

(三)要素投入不足

目前,我國醫學虛拟現實領域存在着人才短缺、資金投入不足等問題。在人才方面,我國虛拟現實領域人才儲備本身就短缺,而醫學領域的虛拟現實人才更是鳳毛麟角,這是制約我國醫學虛拟現實發展的原因之一;在資金投入方面,目前主要是相關企業圍繞該領域進行研發資金投入,缺乏政策性的、引導性的财政資金的投入,在我國教育系統和科技系統立項的各種科研項目中,醫學虛拟現實相關的科研項目少之又少,這也在一定程度上反映了财政引導資金對醫學虛拟現實領域支持力度較弱,财政資金對醫學虛拟現實發展引導作用缺失,在一定程度上制約了其發展。

(四)試點示範帶動機制有待完善

推動我國醫學虛拟現實發展需要構建相應的試點示範機制,做到确立标杆、樹立典型、以點帶面,示範推動。目前,我國醫學虛拟現實領域典型性的試點較少,雖然在高校建立了一批虛拟仿真實訓中心,在一定程度上具備了試點示範效應,但是缺乏有一定分量的醫學虛拟仿真實驗教學中心的帶動。試點示範帶動機制的不健全,試點示範單位數量的不足,也是我國醫學虛拟現實發展的一個短闆。

三、利用虛拟現實技術推動醫學教育創新發展的路徑選擇

在信息化時代,利用虛拟現實技術推動醫學教育創新發展,既要抓住虛拟現實前沿技術發展的戰略機遇,積極利用虛拟現實技術提升我國醫學教育;又要加強載體平台建設、信息基礎設施建設和科技人才培育引進工作,為醫學教育信息創新發展奠定基礎和提供動力。

(一)理性認識,客觀對待醫學虛拟現實的發展

基于虛拟現實的醫學教育信息化隻是支撐教育事業的一種手段,提升教育質量與效果的根本點還在于人才培養模式的改革與創新,堅持有所為有所不為。虛拟現實醫學教育的範圍寬領域廣,其切入點和抓手至關重要,針對目前醫學信息化領域的某些制約虛拟醫學發展的基礎技術困境,要選擇可以切入的領域如護理技能,率先實現虛拟現實與護理教育的深度融合;至于涉及技術困境制約的領域,要用發展的眼光看虛拟現實醫學教育,等待基礎技術成熟,再逐步推進。

(二)通盤謀劃,制定我國醫學虛拟現實發展戰略

建議邀請由虛拟現實領域的相關學者專家、醫學教育機構、醫院、虛拟現實企業代表組成戰略咨詢委員會,為我國醫學虛拟現實發展問診把脈,系統梳理我國醫學虛拟現實發展的優勢、劣勢,以及未來發展的機遇和前景;在此基礎上,從發展目标、發展定位、切入點、重點領域、政策措施等角度制定我國醫學虛拟現實發展的戰略規劃,指導我國醫學虛拟現實發展,推動我國醫學教育信息化與虛拟現實技術深度融合。

(三)完善載體,構建醫學虛拟現實協同創新平台

圍繞虛拟現實醫學教育信息化,構建産學研協同創新平台,推動校企雙方聯合開展虛拟醫療關鍵技術的研發及應用,重視創新人才的凝聚和培養,加速技術成果産業化和推廣應用;并借助虛拟醫學技術創新,快速提升醫護人員(醫院人員、醫學院學生)的診療技能水平,并改進培育手段合理減少培育時間,加快醫學教育信息化,創新醫學教育模式,改革醫學人才的培養模式,促進醫學教育的科學發展。

(四)整合資源,加強醫學虛拟現實領域要素投入

在人才方面,短期可以通過整合我國關于人才引進、科技合作等領域的優惠政策,引導醫學虛拟現實人才向河南集聚;長期來看應鼓勵和支持國内相關高校開設虛拟現實專業教育,鼓勵支持相關企業、培訓機構開展醫學虛拟現實人才的社會化教育培訓,作為虛拟現實産業發展的長遠人才戰略儲備。在資金投入方面,可以整合相關部門主導的項目資金,向與醫學虛拟現實相關的高校、企業進行傾斜,特别是建議設立虛拟現實産業發展引導資金,以财政資金為引導,吸納科技金融資本,在資金投入層面形成支持我國醫學虛拟現實産業發展的合力。

(作者潘世傑的單位系河南中醫藥大學,趙俊峰、孫繼建的單位系河南省中醫院)


   

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