陳國棟 鄧鑫 廖文彥 賀軍 齊碩 雷曉華 侯嘉豐 謝翼 陶光偉 馮燦 涂順 謝湘閩 丁成明

1南華大學衡陽醫(yī)學院 南華大學附屬第一醫(yī)院肝膽胰外科，衡陽 421001；2南華大學衡陽醫(yī)學院 南華大學附屬第一醫(yī)院產(chǎn)科，衡陽 421001；3南華大學衡陽醫(yī)學院 南華大學附屬南華醫(yī)院肝膽外科，衡陽 421001

臨床醫(yī)學專業(yè)學生實踐教學的現(xiàn)狀和發(fā)展情況

1.目前臨床醫(yī)學專業(yè)生的實踐教學現(xiàn)狀

對于醫(yī)學生及社會而言，從理論知識過渡到臨床實踐，其中充滿很多不可控因素及風險挑戰(zhàn)，好的教育引導顯得十分重要。Mao等［1］在中國醫(yī)學生焦慮和抑郁的研究中發(fā)現(xiàn)，中國醫(yī)學生抑郁癥平均患病率為32.74%，焦慮平均患病率為27.22%，反映了學醫(yī)過程中充滿了許多挑戰(zhàn)和困難。目前來說，醫(yī)學生的臨床實習效果因為種種原因而變得差強人意。迄今為止，醫(yī)學本科五年制教學基本采用在校學習3年、見習1年、實習1年的方式，真正讓學生接觸臨床實踐的時間僅為2年，而大部分離校學生在實踐時間相對較短、學習任務較重、學校和醫(yī)院相應的管理措施存在較多缺陷的情況下，才開始接觸臨床，使醫(yī)學生的學習態(tài)度發(fā)生了變化，造成成績不是很理想。此外，醫(yī)學生實習目前在法律法規(guī)上缺乏相應的保障，實習醫(yī)生缺乏獨立實踐的機會，社會輿論導向?qū)θ鮿萑后w的報道以及患者自我維權(quán)意識和法律意識的提高，對實習醫(yī)生的工作執(zhí)行有拒絕的權(quán)利，大大降低了實習醫(yī)生獨立臨床工作的概率。而且，由于大多數(shù)的高等醫(yī)學院校和臨床附屬醫(yī)院之間缺乏必要的溝通和聯(lián)系，帶教醫(yī)生臨床工作任務繁忙，帶教醫(yī)生對實習醫(yī)學生重視不夠或者缺乏帶教經(jīng)驗等情況，以及教學方式的不合理性，同時，在實習過程中，醫(yī)學生除了要面對繁重的臨床學習，很多醫(yī)學生迫于家庭及社會的壓力，進而準備考研、找工作等?？偨Y(jié)起來，這些原因都在一定程度上使醫(yī)學生實踐教學工作的開展達不到應有的目的，并且使得學生越學越累，造成惡性循環(huán)?，F(xiàn)階段，我國醫(yī)療衛(wèi)生體系改革也出現(xiàn)瓶頸，亓來華等［2］分析了目前我國“5+3”臨床醫(yī)學人才培養(yǎng)模式的現(xiàn)狀和問題，提出了轉(zhuǎn)化教學思維、革新教學方式、更新教學技術(shù)，做到以學生為主體的自我學習模式，多途徑拓展臨床技能訓練的目標。

2.醫(yī)學生教育的現(xiàn)階段發(fā)展及局限

傳統(tǒng)醫(yī)學類學生的教育，在很長一段時間內(nèi)，都是以不同學科類型為主的教學模式。該模式被認為是將海量的醫(yī)學知識由教師向?qū)W生系統(tǒng)傳授的最高效方式。當然，該模式缺乏靈活性，學生面對海量的醫(yī)學知識，不知從何下手，課堂上老師滔滔不絕地傳授，不免有些疲倦。目前針對一些基礎(chǔ)醫(yī)學課程的教學實踐安排顯得不合情理，講師往往要求在幾個學時下完成1個系統(tǒng)甚至2個系統(tǒng)的授課內(nèi)容。成建華［3］研究指出在基礎(chǔ)醫(yī)學課程整合改革中，最主要的整合方法就是打破原有的學科界限，將外科學、內(nèi)科學、生理學、病理生理學、病理學、藥學、生物化學等課程按體系分別拆分，然后重新劃分成新的一體化課程。以器官系統(tǒng)為中心的整合課程模式雖然在一定程度上緩解了醫(yī)學生學習的疲勞程度，但其并未積極調(diào)動醫(yī)學生的自我主動學習性。當然，教學的目的和意義是培養(yǎng)醫(yī)學生自我處理問題和學習的能力，目前隨著基于問題的學習法（PBL）、案例學習法（CBL）、團隊學習法（TBL）教學模式的引進，極大緩解了醫(yī)學生在學習過程中脫離實踐的矛盾，并提高了醫(yī)學生的自主能動性，醫(yī)學生的自主學習能力、臨床思維能力、動手操作能力、解決問題的能力都得到了一定程度的提高，但目前CBL+PBL教學效果缺乏大數(shù)據(jù)支撐，現(xiàn)有教學模式如何進一步提升，還需要深入研究探討［4-6］。醫(yī)學模擬教學是指應用多種技術(shù)手段模擬臨床場景，以幫助醫(yī)學生提高臨床能力為目的，提供無風險、規(guī)范化的學習條件和環(huán)境的教學模式。目前模擬教學在醫(yī)患溝通教育課程中無風險、標準化應用，極大地提高了教學質(zhì)量，改善了教學效果，并逐步完善了我國醫(yī)患溝通教育教學體系［7］。教育信息化工作在信息化不斷發(fā)展的今天，也逐步被搬上議事日程。教育部連續(xù)出臺不少文件和指示，要加速推進現(xiàn)代化信息技術(shù)與高等教育的有機融合。站在嶄新的歷史起點，現(xiàn)代社會發(fā)展賦予了教育新的使命，即通過“五育”并舉與融合的途徑去推動教育體系的全方位改革，其背后折射的則是對教育本質(zhì)立場的堅持，以人為本，對人的健康成長與生命品質(zhì)的關(guān)注，教育現(xiàn)代化的終身教育與信息化的推進［8］。醫(yī)學教育與現(xiàn)有信息技術(shù)發(fā)展成果相結(jié)合，不僅順應時代發(fā)展要求，更使得新一代醫(yī)學生綜合素質(zhì)更上一層樓，更好的搭建了一個良好的平臺，讓醫(yī)學生提前體驗臨床［9-11］。目前虛擬仿真實驗平臺的搭建進行得如火如荼，虛擬仿真平臺采用VR/AR、增強現(xiàn)實等技術(shù)，使參與者沉浸到三維動態(tài)視景環(huán)境中，并能夠通過眼睛、觸感、聽覺變化，實現(xiàn)人機交互操作，讓醫(yī)學生加深對知識的理解和使用，透過虛擬的環(huán)境來體會臨床工作中的現(xiàn)實。

3.實踐教學中應用虛擬仿真手術(shù)訓練

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（virtual reality technology）是集人機交互技術(shù)、多媒體技術(shù)、3D技術(shù)、仿真技術(shù)、計算機軟件學、人機界面技術(shù)等多種技術(shù)為一體的尖端交叉技術(shù)。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，在基礎(chǔ)醫(yī)學知識教育和臨床技能培訓方面，應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以擺脫傳統(tǒng)教學模式的諸多限制，不僅可以創(chuàng)新教學理念、拓展教學空間、提升教學質(zhì)量，還能提高教學效率、減少耗材投入，做到人機互動，這樣才能有效地促進教學的改革與發(fā)展［12］。一種全新的學習模式，虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域的應用也是有目共睹的，最關(guān)鍵的是，學習者的學習成績以及實踐操作技能有了顯著的提高，保證了教學質(zhì)量［13］。隨著虛擬技術(shù)的不斷成熟，能將課本上死板、抽象的知識或?qū)嵺`性較強的教學內(nèi)容具象化，生動、形象地呈現(xiàn)在同學們的面前，幫助同學們對知識點有更好的理解，對臨床的一些技巧也有一定的掌握。同時虛擬技術(shù)因其交互性、沉浸性為實習醫(yī)生及較年輕的住院醫(yī)師提供了逼真的手術(shù)室環(huán)境，學習者更加愿意主動積極地學習，而不是被迫灌輸各種知識，這對我國醫(yī)學教學改革的建設具有重大意義［14］。王萌等［15］研究表明，相對于傳統(tǒng)的教學模式，在外科手術(shù)器械的教學與應用上，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的外科教學系統(tǒng)可以加深學生對器械使用方法的理解，試驗組在器械使用方法題的得分顯著高于對照組，從而提高教學質(zhì)量?？傮w來說，VR技術(shù)的運用有效解決了傳統(tǒng)教學方法中學生對書本知識理解不到位、學習主動性不高、教學資源分配不均等問題，提高了學習者的興趣和專注度，是一種新穎、高效的教學方法。

虛擬仿真手術(shù)訓練體系的意義及優(yōu)勢

1.虛擬仿真手術(shù)訓練體系順應時代發(fā)展及需求

目前三維醫(yī)學解剖數(shù)據(jù)分析在指導臨床工作中起到日益重要的作用，VR技術(shù)引用其中，為醫(yī)務工作者提供一個可用于術(shù)前規(guī)劃的虛擬環(huán)境。該技術(shù)不僅能讓醫(yī)護人員沉浸在模擬的手術(shù)場景中，在臨床操作中提前感受并學會應對復雜實際情況的方法，各種手術(shù)的實際操作也可以通過視、聽、觸覺來感知和學習［16］。運用該技術(shù)不僅為醫(yī)務人員節(jié)省了培訓費用，而且對提高醫(yī)療教育培訓效率和質(zhì)量具有十分重要的意義，使實施手術(shù)的風險大大降低［17］。虛擬手術(shù)（virtual management）是虛擬現(xiàn)實技術(shù)與現(xiàn)代醫(yī)學、生物力學、材料學等多學科交叉融合的產(chǎn)物，隨著各種技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展而日益受到重視。虛擬手術(shù)系統(tǒng)在電腦中構(gòu)建一個包含手術(shù)對象模型、手術(shù)器械模型，甚至可以包含手術(shù)室場景等復雜環(huán)境的手術(shù)虛擬環(huán)境，將手術(shù)過程借助虛擬環(huán)境展示給相關(guān)醫(yī)護人員，并提供手術(shù)指導、培訓等［18-19］。

2.虛擬手術(shù)訓練（virtual operation）是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域最有發(fā)展前景的一類應用

2.1.醫(yī)學教育應用虛擬手術(shù)訓練系統(tǒng) 虛擬手術(shù)訓練系統(tǒng)構(gòu)建了一套基于unity3D的能夠模擬真實手術(shù)的系統(tǒng)，提供手術(shù)展示、模擬和訓練等功能需求，供醫(yī)護人員或醫(yī)學院學生使用。與傳統(tǒng)手術(shù)訓練相比，不僅使手術(shù)訓練更加三維立體化、零風險化，還充分調(diào)動了參與者的積極性，彌補了醫(yī)學生缺少臨床手術(shù)訓練機會的缺陷。這對于年資尚淺的醫(yī)生來說意義重大，此外，在傳統(tǒng)的訓練過程中，很多病例和病體由于手術(shù)過程中操作對試驗體的不可逆影響而無法重復進行試驗，這一方面給對病例的手術(shù)結(jié)果評估帶來壓力，另一方面也造成了資源的不足，并且由于虛擬環(huán)境的可重用特性，系統(tǒng)可以在虛擬的手術(shù)訓練模式中進行初始化設置，不限制每個病例的訓練次數(shù)，也可以重復應用對病例的手術(shù)結(jié)果評估［20］。并且虛擬手術(shù)訓練巧妙地避免了手術(shù)過程中的潛在問題，目前臨床上許多傳染病患者手術(shù)過程中導致醫(yī)務人員感染的事件報道屢見不鮮，手術(shù)也很可能會對醫(yī)生造成細菌病毒感染的危險。手術(shù)訓練本身就是針對那些通過虛擬環(huán)境進行手術(shù)訓練的新醫(yī)生或醫(yī)學院學生，他們對手術(shù)不是很熟練或缺乏必要的自我保護意識，能夠模擬真實訓練，同時也避免了因新醫(yī)生技能不足而耽誤手術(shù)治療或因操作不慎而使訓練者自身感染細菌的情況發(fā)生。這對于提高手術(shù)訓練的安全性，避免醫(yī)學和倫理道德沖突以及通過虛擬環(huán)境進行手術(shù)訓練的新醫(yī)生或醫(yī)學院學生進行手術(shù)訓練，具有重要意義［21］。Wilson M等［22］指出通過在虛擬現(xiàn)實模擬器上進行基于熟練度的培訓，能夠提高臨床相關(guān)的白內(nèi)障手術(shù)技能，具有中等經(jīng)驗水平的新手和外科醫(yī)生的手術(shù)室表現(xiàn)得分有所提高，這無疑給新醫(yī)生帶來了福音，研究還發(fā)現(xiàn)更有經(jīng)驗的白內(nèi)障外科醫(yī)生并沒有從模擬器培訓中受益。虛擬手術(shù)訓練的可重復性、低風險性為年輕臨床醫(yī)務工作者創(chuàng)造了一個可反復學習手術(shù)操作和應對手術(shù)過程中突發(fā)狀況處理的機會，為他們在實際手術(shù)提供向?qū)АＲ恍┭芯恐兄赋鎏摂M手術(shù)訓練可以用來評估外科醫(yī)生的技能，并且可以用來評估培訓外科醫(yī)生的進度。Bric JD 等［23］在研究中指出VR培訓課程中獲得的技能與在干燥的實驗室模擬中獲得的技能相當。

2.2.虛擬仿真技術(shù)在臨床實踐中的指導和臨床應用 隨著現(xiàn)代化模式的不斷發(fā)展，更趨向?qū)W生本體、問題本位，為了改善原有教學模式中存在的種種挑戰(zhàn)和不足，目前高科技在實驗教學中所占比例越來越大，在醫(yī)學教學中應用虛擬仿真技術(shù)，就成為了解決這一難題的最好方法。心肺聽診在臨床技能教學中一直以來是醫(yī)學生學習的重點和難點，通過虛擬仿真技術(shù)，我們可以使用標準化病人教學系統(tǒng)對醫(yī)學生進行培訓，使醫(yī)學生能夠直觀具體地接觸到臨床實踐，通過該技術(shù)使醫(yī)學生的臨床技能水平得到明顯的提高。此外，通過教學模擬胸腔穿刺、腹腔穿刺、骨髓穿刺、腰椎穿刺、氣管插管，并結(jié)合交互性力反饋的醫(yī)學穿刺模擬系統(tǒng)，模型上的實時定位反饋系統(tǒng)，為操作人員提供一個非常逼真的手術(shù)訓練環(huán)境，充分鍛煉操作者的臨床應變能力。另外，交互式化診療思維訓練系統(tǒng)（body interact）是以真實案例為基礎(chǔ)的虛擬病人的互動體驗，能夠?qū)崟r體現(xiàn)患者健康狀態(tài)，在接近真實的臨床診療環(huán)境之中，循序漸進地訓練學員正確的臨床診斷步驟和思維能力［24］。劉欣和趙婷華［25］在基于體感交互技術(shù)下虛擬訓練對肩關(guān)節(jié)功能障礙的肩關(guān)節(jié)活動范圍與肌力改善效果的研究中表明，體感交互技術(shù)下虛擬訓練可有效改善肩關(guān)節(jié)活動范圍、增強肱骨肌力水平、促進患者肩關(guān)節(jié)恢復各項功能。另有研究表明利用互聯(lián)網(wǎng)+虛擬現(xiàn)實技術(shù)在泌尿外科教學的過程中具有獨特的優(yōu)勢，既可實現(xiàn)對學生的臨床思維能力、臨床知識及技能掌握程度的綜合評估，也可達到提高對臨床診斷思維及對策的學習效果，極大的緩解了醫(yī)學生在真實病人手術(shù)時給病人帶來的風險和痛苦，使醫(yī)療糾紛問題得到了源頭上的緩解，也為醫(yī)學生的順利成長保駕護航［26］。目前臨床上醫(yī)學生親自操刀的可能性極低，這是鑒于當前教學資源緊張、醫(yī)患關(guān)系緊張的醫(yī)療環(huán)境。一方面，上級醫(yī)生不放心，另一方面醫(yī)學生自身學藝不精，不敢在活人身上操作。但是，通過虛擬訓練平臺，醫(yī)學生可以身臨其境地體驗虛擬環(huán)境下的各種手術(shù)效果，以及各種突發(fā)情況、避免或減少手術(shù)失誤、提高手術(shù)成功率，具有零風險、高性價比、可重復性等優(yōu)勢［27］。

2.3.虛擬仿真技術(shù)在外科手術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展 從萌芽到獨立發(fā)展，VR概念的誕生和思想的形成經(jīng)歷了大約1個多世紀的發(fā)展和演練過程。從1965年Ivan Sutherland 教授在其論文中闡述了有關(guān)計算機交互的內(nèi)容—the ultimate display（終極顯示）到1973年Myron Krurger 教授提出“Artificial Reality” 及VPL 公司 Lanier J 提 出 的“Virtual Reality”一詞，VR技術(shù)從想象到一步步成為現(xiàn)實。VR模擬的未來包括在評估中用于重新認證目的、基于程序的高級培訓以及作為手術(shù)前的熱身工具。隨著虛擬技術(shù)的不斷發(fā)展和新技術(shù)的不斷融合，目前，裂唇修復手術(shù)模擬系統(tǒng)、腹腔鏡輸卵管結(jié)扎手術(shù)訓練系統(tǒng)、手術(shù)傷口清創(chuàng)術(shù)模擬訓練、神經(jīng)外科手術(shù)模擬訓練系統(tǒng)等多項虛擬手術(shù)訓練系統(tǒng)已在國外出現(xiàn)，通過與傳統(tǒng)手術(shù)訓練效果的比較，虛擬仿真手術(shù)可以實現(xiàn)針對患者個體化術(shù)前評估和手術(shù)設計，為臨床醫(yī)生診療提供依據(jù)。并相繼在國內(nèi)開發(fā)了鼻內(nèi)窺鏡虛擬手術(shù)模擬系統(tǒng)、膝關(guān)節(jié)鏡模擬系統(tǒng)、虛擬血管介入手術(shù)訓練系統(tǒng)、虛擬仿真電子內(nèi)窺鏡教學系統(tǒng)等相關(guān)虛擬手術(shù)訓練系統(tǒng)。腔鏡手術(shù)作為普外科最為常見的手術(shù)之一，是每一位普外科大夫所必需的技能。腔鏡手術(shù)是每個普通外科醫(yī)生必備的技能，作為普通外科最常見的手術(shù)之一。近年來，《腹腔鏡模擬器腹腔鏡手術(shù)訓練教程》以VR技術(shù)為基礎(chǔ)，得到了廣泛的應用［28］。有研究表明，運用VR技術(shù)的手術(shù)訓練能使學習者的學習曲線縮短，訓練時間降低。潘?？∫贿厼?名82歲的女性患者實施3D腹腔鏡下右半結(jié)腸癌根治術(shù)的同時，運用腹腔鏡圖片與手術(shù)室全景圖片的VR全程直播中首次在國內(nèi)使用VR技術(shù)進行了全方位的展示，各位專家及學習者都可通過手機以及佩戴VR眼睛全程參與手術(shù)過程，充分學習該手術(shù)的難點以及手術(shù)重點。除了這些，近年來，VR也在走進外科手術(shù)，特別是復雜、難度較大的干預措施。肝膽外科由于其本身復雜的解剖結(jié)構(gòu)以及涉及多個器官臟器的手術(shù)而具有巨大的挑戰(zhàn)性。目前來說，先進的成像技術(shù)，如虛擬和增強現(xiàn)實（AR），可用于克服其中的一些挑戰(zhàn)，優(yōu)化術(shù)前診斷和戰(zhàn)略治療規(guī)劃，為患者精準制定有效的手術(shù)規(guī)劃。通過術(shù)前的三維虛擬建模，發(fā)現(xiàn)可能遺漏的解剖變異和復雜的解剖關(guān)系，并且AR能夠提供精確的肝臟體積計算、沿肝段的切除平面的術(shù)前規(guī)劃、門靜脈蒂的最佳定位以及腫瘤切除邊緣范圍的分析，從而減低術(shù)中風險，加速患者術(shù)后康復［29］。另在骨科臨床手術(shù)中，不再局限于二維影像信息，如早期的X光、CT、核磁共振等。隨著虛擬技術(shù)的發(fā)展，骨科醫(yī)生的術(shù)前規(guī)劃、手術(shù)導航、手術(shù)定位、手術(shù)方案的制定等都是經(jīng)過電腦處理形成三維圖像重建后的［30］。這極大程度地降低了手術(shù)的不可控風險，確保了手術(shù)的順利進行及保障了病人的人身權(quán)益，提高了手術(shù)質(zhì)量。

討 論

運用VR技術(shù)進行臨床手術(shù)技能系統(tǒng)訓練，其優(yōu)點在于手術(shù)環(huán)境逼真和靈活，人機交互性強，性能穩(wěn)定，實時定位、反饋精確度高，不僅提高了培訓效率，也降低了成本。早期外科醫(yī)生積累手術(shù)經(jīng)驗的方式是被動、低效的學習形式，比如教科書以及手術(shù)室學習。利用VR技術(shù)，醫(yī)學生能通過主動、高效的訓練形式進行手術(shù)技能的培訓，縮短了培訓周期，充分調(diào)動了醫(yī)學生的主觀能動性，訓練者更快掌握手術(shù)技巧，可以想象，VR技術(shù)會給傳統(tǒng)醫(yī)療局勢的改變可想而知。當然，在軟件開發(fā)及硬件設備成本高昂，反饋信息局限于視覺、聽覺、觸覺和力學反饋等方面，都在一定程度上限制了該技術(shù)的運用。除此之外，虛擬技術(shù)在一定程度上推動了我國醫(yī)療衛(wèi)生的建設和發(fā)展，相信在不久的將來，還可以利用虛擬技術(shù)作為橋梁和紐帶，讓醫(yī)生和患者聯(lián)系起來，運用VR新技術(shù)建立起患者對醫(yī)生的信任，并通過及時的溝通反饋使醫(yī)患矛盾朝著良性的方向發(fā)展，及時避免一些暴力事件的發(fā)生。

作者貢獻聲明丁成明：論文的整體設計、修改和質(zhì)量把關(guān)；陳國棟、鄧鑫、賀軍：論文撰寫；廖文彥、齊碩、雷曉華、侯嘉豐、謝翼、陶光偉、馮燦、涂順、謝湘閩：論文修改