期刊简介   About
主管单位:四川省科学技术协会
主办单位:科幻世界杂志社
国内统一刊号:51-1757/G4
国际标准刊号:2095-9214
杂志类型:高等教育类杂志-G4
出版周期:半月刊
出版地:四川省 成都市
语种:中文
开本:大16开
创刊时间:2014年

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混合现实技术在骨科临床教学中的应用

发表时间:2021-09-03 浏览:
混合现实技术在骨科临床教学中的应用
陈超1,2,张硕1  
1.华中科技大学同济医学院第一临床学院430022
2.华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科430022
摘要:目前混合现实技术正在不断发展,也在不断被应用于各个领域,而在医学教学上仍有很大的发展空间。本文结合目前骨科临床教学现状,探讨混合现实技术在骨科临床教学中扮演的角色以及相对传统教学方法的优势,挖掘混合现实这一技术在骨科教学工作中的发展潜力。
关键词:混合现实技术,骨科,临床教学
 
Abstract:At present, mixed reality technology is constantly developing and being applied in various fields, but there is space for development in medical teaching. Based on the current status of clinical teaching in orthopedics, this article specified the role of mixed reality technology in clinical teaching in orthopedics and its advantages over traditional teaching methods, and explores the potential of mixed reality technology in orthopedics teaching.
Key words:mixed reality technology,orthopedics,clinical teaching
 
一、混合现实技术简介
混合现实技术(mixed reality,MR)是近年来新出现的数字虚拟影像技术,能够将现实场景带入虚拟情景中,因而在虚拟、现实和用户之间建立起有效的联系,使用户得到与真实世界相近的体验。不同于虚拟现实技术(virtual reality,VR)和增强现实技术(augmented reality,AR),MR是该技术领域在多年的积累之后产生的质变,在很多领域都有着诱人的前景,并且在医学领域的运用还依然有着极大的发展空间。
不同于虚拟现实技术和增强现实技术,混合现实技术技术兼具前两者的技术优势,但又不完全是两者的简单叠加。混合现实技术具备以下三个主要特征:现实与虚拟世界结合、实时交互性和精确地匹配性。混合现实借助技术手段使虚拟世界脱离屏幕的限制,与现实世界相融合,为用户提供增强全息实时数字内容,并且增加到真实空间中,带来一种让人难以置信的数字虚拟世界与物理真实世界融合的场景。[1]
二、骨科临床见习现状
临床见习是医学生将理论知识与操作经验相融会贯通的重要学习过程,医学生能否将理论知识正确合理地运用于临床工作,临床见习的成果十分重要。随着近年来科技的发展和专业的进步,传统教育方法的弊端也逐渐显露。骨科学是外科中的一个重要部分,专业性较强,同时具有相当一部分的抽象知识,仅靠老师讲解学生很难理解并学以致用,而传统临床带教的方式又具有一定的弊端,主要表现为以下几个方面:(1)临床见习时间不固定,骨科典型急症病人有时效性,学生经常不能碰到合适的教学病例;(2)患者有很强的抗拒感,不愿意配合教学工作。结合骨科的特点,教学中往往采用的是口头讲述结合影像学资料的方法进行实践操作知识点的传授,而手术示教多靠视频录像,学生依靠自己的思考和实践经历很少,且学习积极性不高,如何调动学生的主观能动性让其积极参加临床见习教学成为一个难题。
目前医学教学中常用的教学方法有:基于讲座的学习法(LBL)、基于个案的学习方法(CBL)、基于问题的学习方法(PBL)以及基于团队的学习方法(TBL)。[2]为达到更好的教学效果,老师们往往综合各种教学模并结合道具、多媒体甚至现在流行的3D打印技术,于传授医学知识来说有较好的教学效果, 但并不能模拟骨科复杂的解剖模型及真实的抢救或检查场景,临床见习效果不佳。为了让学生更多地接受知识,老师们经常综合使用更多的教学模式并结合相应教学道具,使用多媒体技术乃至一些流行的科技手段如3D打印等。这些手段在知识的教学中常常能收到较好的成效,但对于临床情况复杂多变的骨科来说,要模拟真实的临床情景,这些手段是远远不够的。所以可以借助混合现实技术来为教学工作提供帮助。
三、混合现实技术在骨科教学中的应用及优势
由于混合现实技术的多种优势,在骨科临床教学中能够发挥多种多样的作用,在混合现实设备上构建的各种软件应用于教学中可能发挥出意想不到的效果。
1. 解剖教学
骨科解剖学是骨科临床教学的基础,掌握好骨科解剖学对临床教学具有重要意义。传统骨科解剖教学中,主要依靠尸体解剖来了解人体各种组织的解剖学结构,受到标本数量和标本质量的影响,以及标本实验的不可重复性,实际上的学习效果可能低于预期。而混合现实技术可以构建三维人体结构模型,在混合现实设备上进行解剖知识的学习,同时也可以支持动手操作,在老师的指导下即可进行学习,同时虚拟影像的可操作性也可以达到传统教学方式所达不到的效果,比如能通过透视和放大看到一些较细微的组织,更有助于学习,就算学生没有立即理解相关知识或者操作错误也可以重复进行操作,不必担心浪费标本材料。
2. 手术教学
以往的骨科手术教学主要的辅助手段为手术录像,这是传统的二维媒介,随着技术发展也显现出了其不足之处,即信息量太有限,一般只有一个角度,不能随心意转动视角,达到全面观察手术操作的效果。而使用了混合现实技术的教学可以做到更加全面的手术录像记录,通过360°全景摄像头记录手术流程,并将其导入相关设备,即可保证学生可随时观看到全方位多角度的手术录像,如身临其境般参与手术,观看角度更全面的同时还可增强学生的投入感,增加学习效率。在实际操作方面也可进行手术预演,让学生参与体验虚拟手术流程,动手操作,培养手术技能,增加了学生的学习机会。机器也可记录下学生操作失误的动作,以便精准纠正错误。再如构建骨科基本常见病的模型,让学生参与治疗过程,同时也减少了真实情况下由于错误操作给病人带来痛苦的可能。
3. 骨科危重症急救的情景教学
骨科急重症病例首诊处理的方法直接关系到病人的生命安全和预后。对于还未积累足够经验走上岗位的医学生来说,对这一类病人的急救处理是很宝贵的实战经验,如果能够亲身经历将能学习到许多急救的知识。然而这一类病例具有时效性,学生在临床见习的过程中不一定能遇到这类病例,即使遇到了,也有可能因为病人情况紧急等因素导致教师没有时间为学生进行细致的讲解。但是通过混合现实技术构建虚拟场景和虚拟病人,这样就能不受客观条件的限制,教师能亲自为学生演示,学生也能从容不迫且身临其境地观摩急救处理过程,这样相比只使用教科书或其他资料的方式讲解的效果更加立竿见影。
四、结语
临床医学教学的实践性极强,需要教学者和学生一同参与实践过程下才能起到良好的教育作用,然而全真教学受限于成本和现实条件很难实现,而高新技术手段为我们提供了这样一条途径。国内已经有研究[3]将VR、AR技术投入临床教学,并取得了较好的实验成果,这也在一定程度上证明了将技术水平更高的MR技术投入临床教学是可行的。虽然目前相关设备和软件存在明显的短板,仍需要改进。但是随着技术的发展,这些技术为临床医学教育领域做出贡献的时代一定会到来。
 
参考文献:
[1]叶哲伟,吴星火.混合现实技术在骨科的最新应用进展[J].临床外科杂志,2018,26(01):13-14.
[2]韩俊柱,朱勋兵,陈建方.虚拟现实技术在骨科临床教学中的应用初探[J].赤峰学院学报(自然科学版),2018,34(07):99-101.
[3]蔡璇,秦杰,黄珊,易晓青.虚拟现实技术在脊柱外科临床带教中的应用[J].中国继续医学教育,2019,11(23):18-20.
 
作者简介:陈超,男,博士。单位:1.华中科技大学同济医学院第一临床学院,2.华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科。
通讯作者:张硕,男,本科。单位:1.华中科技大学同济医学院第一临床学院。
基金项目:华中科技大学同济医学院第一临床学院教学研究与改革项目