1:虛擬現實在醫學教育中的應用。
虛擬現實(Virtualreality,VR)技術是通過計算機創建壹個虛擬的三維場景,為用戶提供視覺、聽覺、觸覺等感官模擬,使用戶可以實時、不受限制地觀察虛擬空間中的事物,並通過人機交互設備實時控制和設計虛擬環境中的物體。
目前,這項技術已經廣泛應用於娛樂、機械制造、航空航天等領域。然而,由於醫療領域的專業性
VR技術在醫療領域的應用還處於起步階段,因為其知識更新性強,進入門檻高。與傳統的醫學教育和培訓方式相比,VR技術具有很大的優勢。
利用VR開發系統三維設計醫療對象,構建虛擬學習情境,再輔以文字、圖片等補充信息,可以高精度呈現系統預設的學習內容。結合人機交互設備,學生可以在系統構建的虛擬場景中漫遊,甚至可以對場景中的虛擬信息進行操作和設計,從而達到全方位展示學習內容的目的。
早在20世紀八九十年代,歐美醫學研究者就開始研究虛擬人體圖像。德國漢堡大學醫學技術研究所率先創建了3D虛擬人體圖譜,並將其應用於醫學生的可視化教學,但模擬程度有限。進入
20世紀以來,計算機技術、多媒體技術和仿真技術的快速發展和融合,為虛擬現實系統的構建提供了強有力的技術支持,虛擬現實技術在醫學教育中的應用變得觸手可及。
1VR教學的優勢和特點面對醫學技術的快速發展和人們對醫療的更高要求,醫學崗位對醫學生的理論知識和臨床實踐能力提出了更高的標準。傳統的通過老師的書本教學、模具操作、現場觀察進行醫學教學的教學方法,不可避免地存在理論知識抽象、實踐與臨床脫節等問題。
將虛擬現實技術應用於醫學教學,可以彌補傳統醫學教學的不足。虛擬現實技術可以創造壹個現成的
我們的實驗室和觀察平臺近在咫尺,這種逼真的親身體驗和感受是傳統教學方式無法比擬的。
利用VR技術開發的虛擬教學平臺可以為各種醫學圖像和數據信息創建壹個身臨其境的虛擬訓練環境。學生可以通過3D人體模型直接從視覺、聽覺和觸覺上觀察人體的細節,並借助多傳感器、頭戴式顯示器(HMD)和體感設備等工具與虛擬環境中的真實物體進行交互。
這種集視覺、聽覺、操作於壹體的虛擬學習系統,可以使學生完全沈浸在自主學習的三維虛擬環境中,通過與環境的交互,全方位地獲取知識和技能。
比如用VR手術系統模擬手術。該系統可以實現多人同時介入,協同完成壹個手術,或者以* * *享受的方式觀察壹個手術。在操作上,計算機AI可以在視覺、聽覺、動作等方面給予學生全面的指導,老師或專家也可以直接介入進行實時指導。
這種教學方法有助於學生理解醫學基礎理論,掌握基本的臨床技能,對提高分析問題和解決問題的能力有很大的促進作用。此外,昂貴的實驗對象(屍體、假人、模具等。)和設備對於醫學研究機構來說是壹個巨大的負擔。VR技術不受標本、場地、時間等諸多因素的限制。,使教學培訓活動可以根據需要隨時隨地進行,在降低教學費用的同時取得良好的教學效果。
不僅可以大大減輕醫學研究機構的經濟負擔,還可以有效縮短研究人員的培養時間。
2VR技術在醫學教學領域的應用,2.1模擬教學強化教學效果。
醫學要求學生記憶大量的知識點。學生要想記住書本上的知識點,很大程度上依靠背誦和老師的講解,這需要學生付出很大的努力。利用VR教學系統,教師可以針對特定知識點為學生選擇模擬的教學情境,學生可以通過3D視頻動態演示和人機交互界面操作學習設定的知識點。
例如,在學習人體骨骼結構時,學生可以利用虛擬系統的人機交互界面,在系統機器人的指導和講解下,直接解剖三維數字人體,身臨其境地觀察特定部位的骨骼結構。這種親身體驗般的感受,能讓學生對所見所聞難以忘懷,有利於提高學習效果。?
2.2自主學習提高創新能力。通過虛擬場景設置智能虛擬教學,讓學生從被動接受學習轉變為主動獲取知識。在虛擬環境中,學生可以設計自己的學習情境,制定實驗計劃。例如,學生可以通過人機交互系統觀察不同參數下的人體結構模型。
單個器官模型,或者探索內部“漫遊”和局部解剖,可以極大地拓展教學空間和教學內容,激發學生的學習興趣,提高學生的創新能力,讓學生真正從“要我學”變成“我要學”,從被動灌輸變成主動學習。?
2.3模擬訓練,客觀評價學習效果。
在傳統醫學教育中,主要通過理論考試來考察學生的學習情況,而不能單純通過考試成績來全面考察學生的知識掌握和實踐能力。通過VR技術,教師可以提前輸入數字人體的基本信息、診療參數、藥物效果等數據,然後讓學生在虛擬人體模型上自主分析病情,實施診療。
系統自動采集學生實時操作數據並做出診療評估,實現了整個教學過程的可視化管理。
評估學生對知識的掌握程度,有助於教師更好地處理教學過程中的盲點和薄弱環節,增強教學效果。?
2.4醫學模擬診斷,提高實踐能力。
將傳統的實習觀察方法與虛擬診斷項目相結合,有助於學生在實習過程中獲得更多的實踐經驗,掌握基本的臨床技能。對於高年級學生和規範化培訓醫生,現場觀察是臨床實習的主要培訓方式。由於醫學院校培訓資源有限,醫生任務繁重,通過觀察和實踐很難達到預期的教學效果。VR模擬診斷可以彌補這些不足。
利用VR系統,醫學受訓者可以在虛擬人體上進行大膽的診療實驗,測試不同治療方案對人體的反應,從而獲得大量的虛擬診療數據。將這些數據與患者的實際身體指標進行對比,分析理論與實踐的差距,有助於學生獲得臨床經驗,加深對基礎理論知識的理解。在臨床上,虛擬診療數據還可以作為各種復雜疾病的輔助判斷指標。?
2.5虛擬分子設計促進藥物研發。
分子生物學、藥學等基礎學科對醫學的發展有著不可替代的作用,但這些學科的研究對象大多處於分子水平,肉眼看不見、摸不著,研究非常抽象,往往給人壹種不清不楚的感覺。VR技術可以宏觀展示各種分子微觀結構,使藥物研究人員能夠生動清晰地看到各種分子結構的3D模型。
通過人機交互設備可以對分子模型進行修改和設計,這將給藥物研究帶來很多便利。宏觀展示化合物的微觀結構,可以加深研究人員對化合物結構的理解,有助於尋找最佳合成路徑。模擬各種生物大分子與藥物小分子的結合,找出藥物分子與生物大分子的最佳結合位點,有利於探索藥理學特性
觀察特定條件下活性分子之間化學反應的全過程,有助於探索活性分子的生物學特性。這些便利將有助於藥物研究人員更有針對性地設計合成藥物,縮短藥物研發周期,降低研發成本。