蒙德鵬　趙良瑜　歐陽躍平

摘 要：目的 對虛擬現實技術在骨科臨床帶教中的作用進行評估，探討其應用前景及可能存在的問題。方法 2016年4月～2018年4月隨機抽查第二軍醫(yī)大學本科實習生共70人，隨機分為試驗組和對照組，每組35人。對照組使用常規(guī)的教學方法，試驗組在此基礎上進行觀看VR手術視頻的輔助教學。對比兩組學員的經管患者數、出科考理論成績及對教學滿意度進行對比。結果 試驗組平均經管患者數為（3.12±0.21）例，對照組為（3.24±0.13）例，兩組比較差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。試驗組出科考理論成績?yōu)椋?8.14±11.62）分，高于對照組的（62.28±10.67）分，差異具有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；試驗組平均教學滿意度評分為（98.78±2.71）分，對照組為（97.88±3.51）分，兩組比較差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。結論 VR虛擬現實技術結合傳統(tǒng)教學較單純傳統(tǒng)教學方法效果更佳，有良好的應用前景。但有部分學員對VR設備感到不適，需工程人員進一步改進以提高教學體驗。

關鍵詞：虛擬現實；骨科；教學；視頻；輔助教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.22.006

文章編號：1006-1959（2018）22-0017-03

Application of Visual Reality Technology in the Clinical Teaching of Orthopedics Interns

MENG De-peng，ZHAO Liang-yu，OUYANG Yue-ping，LIN Hao-dong，CHEN Hui-hao

（Department of Orthopedics，Changzheng Hospital of Second Military Medical University，Shanghai，200003，China）

Abstract：Objective To evaluate the role of virtual reality technology in clinical teaching of orthopedics， and to explore its application prospects and possible problems.Methods From April 2016 to April 2018， a total of 70 undergraduate interns from the Second Military Medical University were randomly selected.They were randomly divided into experimental group and control group with 35 person in each group.The control group used a conventional teaching method， and the experimental group conducted an auxiliary teaching of watching VR surgery video on this basis. Compare the basic situation of the students， the number of patients under management， the theoretical results of the examinations and the satisfaction of teaching.Results The average number of patients in the experimental group was （3.12±0.21）， and the control group was （3.24±0.13），there was no significant difference between the two groups （P>0.05）. The theoretical scores of the experimental group were （78.14±11.62）， which was higher than that of the control group （62.28±10.67），the difference was statistically significant （P<0.05）. The average teaching satisfaction score of the experimental group was （98.78±2.71）， the control group was （97.88±3.51），the difference between the two groups was not statistically significant （P>0.05）.Conclusion VR virtual reality technology combined with traditional teaching is better than traditional teaching methods and has a good application prospect. However， some students feel uncomfortable with VR equipment and need further improvement by engineers to improve the teaching experience.

Key words：Visual reality；Orthopedics；Teaching；Video；Auxiliary teaching

傳統(tǒng)的骨科臨床手術示教多依賴手術錄像，這種平面圖象的信息量有限，效率不高，需要我們不斷改進教學手段[1]。虛擬現實技術（visual reality，VR）是仿真技術的一個重要門類，集合了仿真技術、計算機圖形學、人機接口技術、多媒體技術、傳感技術及網絡技術等多種技術，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術前沿學科和研究領域[2，3]。它能為用戶提供一種完全沉浸式、全景三維的影像顯示[4-6]。目前尚沒有VR技術在骨科臨床帶教方面應用的報道。本研究中我們擬將VR顯示技術應用于骨科的臨床教學中，探索該方法的教學效果。

1資料與方法

1.1一般資料 2016年4月～2018年4月隨機抽取70位第二軍醫(yī)大學本科實習學員，采用隨機數字表法分為試驗組和對照組，每組35人。試驗組男性25人，女性10人，年齡22～24歲，平均年齡（23.17±1.32）歲；對照組男性23人，女性12例，年齡22～25歲，平均年齡（23.09±1.61）歲。兩組學員的性別、年齡等一般資料對比，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），具有可比性。

1.2納入及排除標準 納入標準：①臨床五年制本科實習學員；②參加過外科學大課及解剖學學習并通過相應考試。排除標準：①資料不完整；有明顯錯誤、前后矛盾而導致結果不可信；③因佩戴VR設備導致身體不適或其他原因未能進行試驗者。

1.3方法

1.3.1骨折理論知識復習 由長期承擔第二軍醫(yī)大學本科教學工作的2名高年資醫(yī)師（含副主任醫(yī)師1名，主治醫(yī)師1名）向學員進行統(tǒng)一授課，兩組學員所處的教學環(huán)境相同，授課為小班制，每次5～6人，授課內容為20 min的“骨折概述”。課堂上結合幻燈、X線及CT圖象講授骨折分類與治療等知識。理論課結束后，兩組學員均參加日常查房及參與日常手術。

1.3.2 VR視頻制作 挑取長征醫(yī)院日常典型的骨科手術病例，其中上肢骨折1例，下肢骨折1例，骨盆骨折1例，脊柱骨折1例。術前向患者告知視頻拍攝的可能并簽署知情同意書，研究設計過程報醫(yī)院倫理委員會審批。在手術中于術者頭部視角使用360°全景攝像頭（Theta S，理光公司，日本）對手術過程進行全程拍攝。所得視頻文件導出剪輯備用。

1.3.3 VR手術視頻學習 試驗組學員完成統(tǒng)一的授課后立即進行VR視頻的學習。每人使用VR設備（Gear VR眼鏡，Samsung公司，韓國）及預裝的軟件（Oculus軟件，Oculus公司，美國）觀看上述剪輯后手術視頻，每段視頻剪輯后約10 min，涵蓋手術的主要步驟。學員們根據VR視頻，加深對該部分解剖形態(tài)、骨折類型、手術過程及內固定放置等內容的理解和學習。

1.4結果評價 骨科4周實習期結束后，對兩組學員進行問卷測試，測試內容包括專業(yè)考核及一般調查，專業(yè)考核為一份總分100分的骨折概述理論考卷，均為選擇題，主要包括骨科局部解剖（35分），骨折分類（25分），骨折治療原則（40分）。一般調查內容包括調查對象的年齡、參與手術臺數、治療組患者數量及對教學的滿意度及建議等。教學滿意度量表為本課題組根據調查分析的一般原則制成，總分100分，該量表由表頭、一般情況及20余個彼此有關系的問題組成。

1.5統(tǒng)計學方法 所有的調查數據由2個不參與研究設計的參與人采用雙錄入法，錄入Excel表格，結果表示為（x±s）。所有數據均采用SPSS19.0統(tǒng)計學軟件進行統(tǒng)計分析，計量數據采用方差齊性檢驗和獨立樣本t檢驗，計數資料以（%）表示，采用？字2檢驗。P<0.05表示差異具有統(tǒng)計學意義。

2結果

試驗組平均經管患者數為（3.12±0.21）例，對照組為（3.24±0.13）例，兩組比較差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。試驗組出科考理論成績?yōu)椋?8.14±11.62）分，高于對照組的（62.28±10.67）分，差異具有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；試驗組平均教學滿意度評分為（98.78±2.71）分，對照組為（97.88±3.51）分，兩組比較差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），見圖1。

3討論

骨科是以骨關節(jié)肌肉系統(tǒng)疾病為研究治療對象的學科，專業(yè)性強、病種繁多，病變部位失去正常的解剖關系也加大學員學習的難度。骨科內植物手術對無菌層流條件的要求比其余科室程度更高，這一定程度上也阻礙了實習生更深入更全面的觀察手術過程[7]。骨科解剖涵蓋面廣，有些部位如腘窩、骨盆、髖臼等位置深在且形態(tài)復雜也對教學提出了更高的要求[8，9]。傳統(tǒng)的尸體模型、手術視頻等教學載體信息量有限，難以對復雜的部位及手術方式進行全面的展示，需要我們探尋新的臨床教學方法。

VR技術是目前發(fā)展迅猛、應用廣泛的IT技術之一[10]。VR技術主要包括以下幾個方面：通過機電陀螺儀等傳感設備感知人的頭部轉動、眼睛、手勢或其他人體行為活動；由計算機來處理與參與者的動作相適應的數據，并對用戶的輸入作出實時響應，并分別反饋到用戶的五官。此外，VR技術還包括由計算機生成的、實時動態(tài)的三維立體逼真圖像以模擬環(huán)境[11]。目前，實現這一切只需要簡單的智能手機或VR頭戴眼鏡即可。

VR在醫(yī)學教育方面有無可比擬的優(yōu)勢。它可以三維立體的建立虛擬的人體解剖模型，借助感應球、感應手套，學生能夠很直觀全面的學習人體各解剖結構，這是一種沉浸式，360°全景的實景展示，生動性及全面性方面較現有的傳統(tǒng)教具優(yōu)勢明顯。在醫(yī)學基礎教學方面通過利用VR技術，學生可在虛擬環(huán)境中對“尸體”進行解剖和模擬各種手術練習。在上世紀90年代初就有研究者建立了虛擬外科手術訓練器，通過這個系統(tǒng)可模擬虛擬的手術臺、手術燈，更重要的是虛擬簡單的外科工具（如手術刀、剪、鉗等），可用于腿部及腹部外科手術模擬。但那時候VR技術存在虛擬效果不足，響應速度慢的特點。有學者發(fā)明導管插入的模擬器，學生可以據此反復實踐導管插入動脈過程而不會造成任何“患者的不適”；還有學生可以利用眼球模擬模型觀察甚至試驗手術移去晶狀體的全過程，并直觀、浸入式的觀察到眼睛前部重要結構[12]。2016年4月世界上第1臺360°VR外科手術進行了線上直播，借助于患者正前方的VR攝像頭，全世界的醫(yī)師可舒服的坐在沙發(fā)上、通過頭戴設備浸入式的觀看整個復雜緊張的手術過程。

VR技術的應用極大的促進了醫(yī)學教育的革新，讓醫(yī)學生可以毫無阻礙的、任意角度的觀摩學習。但目前國內尚沒有一項關于VR技術在骨科臨床帶教中作用的研究報道?；诖?，我們設計了該項研究，對比傳統(tǒng)方法和VR視頻輔助教學兩種方法的教學效果，結果顯示，VR視頻加傳統(tǒng)教學方法較單純的傳統(tǒng)骨科臨床帶教方法更有優(yōu)勢。

VR技術用于骨科帶教有以下優(yōu)點：①與其他傳統(tǒng)手術示教方法相比，這是一種完全浸入式、360°全景影像，學生們主觀體驗如同身臨其境，印象更深，學習興趣也更濃厚。②目前該技術實現方便，成本低廉，例如本研究中使用的360°全景攝像機、VR眼鏡成本僅3000元。③VR視頻還具有可復制性，易于傳播的優(yōu)點。VR技術同樣有明顯的缺點：有部分學生佩戴后感到明顯眩暈、惡心等不適，這可能與硬件的響應速度不夠有關；目前簡單易用的VR設備分辨率仍不夠高，VR視頻的制作精度仍不夠高，需要IT專家和教育工作者努力在未來尋求解決。

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收稿日期：2018-5-7；修回日期：2018-5-17

編輯/楊倩