劉瑩杰

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)，天津 300222）

0 引言

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality,簡(jiǎn)稱AR）技術(shù)備受關(guān)注。AR 具有現(xiàn)實(shí)性、交互性、實(shí)用性等特點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、軍事、旅游等領(lǐng)域[1]。在醫(yī)學(xué)上來說，臨床醫(yī)學(xué)在教學(xué)中是一門具有較強(qiáng)實(shí)踐性的學(xué)科，也是評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的重要標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)虛擬對(duì)象疊加在環(huán)境上，它們就能為我們提供更真實(shí)、更直觀的感官體驗(yàn)。比如，一種被稱為“疊加視覺”的技術(shù)，能夠讓一個(gè)虛擬對(duì)象在另一個(gè)虛擬對(duì)象的背景上出現(xiàn)。這種技術(shù)還可以與環(huán)境合成，從而為我們提供一種具有真實(shí)感的體驗(yàn)[2]。經(jīng)過文獻(xiàn)調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)利用AR 技術(shù)指導(dǎo)外科手術(shù)也是國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期研究的課題，要提高學(xué)生的能力，必須進(jìn)行廣泛、系統(tǒng)、規(guī)范的培訓(xùn)與練習(xí)。模擬學(xué)習(xí)是將多媒體、模擬、傳感、人機(jī)交互和人工智能等技術(shù)融合在一起，使學(xué)生在一種可控制的情境下，可以培養(yǎng)他們的臨床思維，訓(xùn)練他們復(fù)雜的臨床技能，在不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況下，還可以避免對(duì)現(xiàn)實(shí)中的患者造成傷害[3]。本研究采用文獻(xiàn)綜述方法對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行分析，分析了目前醫(yī)療健康教育使用AR技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)，通過分析模式、影響和表現(xiàn)的結(jié)果得出AR在醫(yī)療健康教育方面為學(xué)生提供真實(shí)的模擬環(huán)境，對(duì)臨床試驗(yàn)提供了保障。硬件設(shè)備和技術(shù)的提升對(duì)于醫(yī)療方面提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但技術(shù)、設(shè)備和成本仍是目前發(fā)展的難點(diǎn)。本文通過綜述了2000 年至2023 年AR 在醫(yī)療健康教育領(lǐng)域的最新進(jìn)展，旨在實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：繪制最近的研究成果，以促進(jìn)對(duì)當(dāng)前挑戰(zhàn)的進(jìn)一步研究。同時(shí)，通過采用文獻(xiàn)綜述的形式，本文旨在為AR 技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域提供進(jìn)一步的研究方向，從而推動(dòng)該領(lǐng)域的發(fā)展和創(chuàng)新。它的結(jié)構(gòu)如下：第二節(jié)介紹了研究設(shè)計(jì)；第三節(jié)介紹了結(jié)果與討論；第四節(jié)指出研究局限性；第五節(jié)得出結(jié)論。

1 研究設(shè)計(jì)

1.1 研究問題

本文采用了一種系統(tǒng)的文獻(xiàn)回顧與定量分析相結(jié)合的方法，探討AR 在醫(yī)療健康教育發(fā)展中的影響和表現(xiàn)，研究問題包括:

1）AR在醫(yī)療健康教育中的發(fā)展現(xiàn)狀如何?

2）AR在醫(yī)療健康領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用前景有哪些?

3）AR在醫(yī)療健康教育中的發(fā)展還需要解決哪些問題?

1.2 研究方法

本研究采用文獻(xiàn)研究法，通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的檢索、篩選和評(píng)估，明確了相關(guān)的研究文獻(xiàn)。本論文的主要內(nèi)容為：計(jì)劃文獻(xiàn)檢索，評(píng)價(jià)文獻(xiàn)質(zhì)量，抽取資料，整合資料，撰寫論文等。在本研究中，研究人員運(yùn)用了定性定量元分析方法，并對(duì)所收集到的資料進(jìn)行了撰寫。

1.2.1 文獻(xiàn)檢索

為了有效檢索文獻(xiàn)，本研究以AR教育、醫(yī)療教育為關(guān)鍵詞，在CNKI（260）、EBSCO（315）和Web of Science（280）數(shù)據(jù)庫中對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行配對(duì)檢索。文獻(xiàn)時(shí)間期限為2000年至2023年。以AR教育、醫(yī)療健康教育為關(guān)鍵詞，按時(shí)間限制選取文獻(xiàn)，最終檢索到相關(guān)研究文獻(xiàn)805篇。

1.2.2 文獻(xiàn)質(zhì)量評(píng)價(jià)

根據(jù)文獻(xiàn)篩選標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)檢索到的有效文獻(xiàn)進(jìn)行篩選，去除重復(fù)出現(xiàn)（90篇）且頁數(shù)少于兩頁（130篇）的綜述類文獻(xiàn)（180 篇），去除與研究主題不相關(guān)的文獻(xiàn)（380）。保留非重復(fù)出現(xiàn)、可獲取、篇幅在兩頁以上、采用實(shí)證研究方法以及與研究主題高度相關(guān)的文獻(xiàn)。通過不斷的檢查和閱讀，最終篩選出25篇文獻(xiàn)，如圖1所示。

圖1 文獻(xiàn)篩選過程及結(jié)果

1.2.3 數(shù)據(jù)的提取和編碼

為了整合已有研究的結(jié)果，本研究從文獻(xiàn)中提取出關(guān)鍵信息，對(duì)最終篩選的25篇論文進(jìn)行編碼，根據(jù)主題內(nèi)容，確定3個(gè)核心屬和5種類型代碼，隨后采用定性定量的方法對(duì)已有研究進(jìn)行比較和整合，細(xì)化AR在醫(yī)療健康教育中的模式、影響和表現(xiàn)(表1)。

表1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在醫(yī)療健康教育研究策略編碼

3 結(jié)果與討論

AR 技術(shù)可以將影像結(jié)果、器官三維模型等虛擬場(chǎng)景導(dǎo)入現(xiàn)實(shí)世界，提供更加直觀、立體和交互性的效果。將其用于醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)課程及情景辨識(shí)等方面，具有較大的實(shí)用價(jià)值。傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要是以課堂講授為主，輔以模型演示、實(shí)地觀察和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，甚至還可以直接在患者身上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，那些穿著VirtualiTee T 恤衫的學(xué)生，在學(xué)習(xí)了解心臟解剖之后，成績(jī)優(yōu)異的比例要高得多[4]。另有研究顯示，MagicBook可以顯著提高學(xué)生對(duì)解剖學(xué)知識(shí)的掌握[5]。AR 技術(shù)已被越來越多地應(yīng)用于有創(chuàng)及外科的教學(xué)中。因?yàn)锳R技術(shù)的核心在于將現(xiàn)實(shí)世界中的虛擬場(chǎng)景與現(xiàn)實(shí)世界中的真實(shí)世界進(jìn)行準(zhǔn)確的重疊，所以它可以更好地用于一些難運(yùn)動(dòng)、難變形的人體器官。AR技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)，涵蓋神經(jīng)外科、頜面外科和普外科等多個(gè)領(lǐng)域[6-7]。例如，利用虛擬腹腔鏡技術(shù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行闌尾切除術(shù)的訓(xùn)練，能夠明顯地減少不需要的內(nèi)腔設(shè)備，從而增加手術(shù)的安全性[8]；肺點(diǎn)系統(tǒng)是建立在病人的胸腔CT3D 模型上，以模擬支氣管為基礎(chǔ)的，智能規(guī)劃操作路徑的虛擬導(dǎo)航支氣管鏡，可以縮短呼吸內(nèi)窺鏡醫(yī)師的培訓(xùn)時(shí)間，提高培訓(xùn)效果[9];AR 眼鏡應(yīng)用于中心靜脈穿刺訓(xùn)練，教學(xué)結(jié)果表明該方法靈活有效[10]。研究發(fā)現(xiàn)，心臟科和超音波系之學(xué)員，使用此裝置來學(xué)習(xí)經(jīng)胸腔及經(jīng)食道之超音波，大部分學(xué)員認(rèn)為此裝置的仿真效果較佳。Echo-Com是一種三維追蹤登記系統(tǒng)，能夠輔助醫(yī)學(xué)生運(yùn)用超聲信息進(jìn)行先天性心臟病的早期識(shí)別，其使用將大大提高醫(yī)學(xué)生的診斷率[11]。

3.1 AR技術(shù)在健康教育中的應(yīng)用模式

在此基礎(chǔ)上，提出了一種以仿真為基礎(chǔ)，以減少病人受傷為目的，又能保證培養(yǎng)出合格的醫(yī)學(xué)生。AR技術(shù)可以確?；颊吆歪t(yī)生的安全。利用AR技術(shù)，用戶可以獲得大量的虛擬影像與模型，使得用戶所獲得的知識(shí)更為真實(shí)、直觀、有趣。在教學(xué)中運(yùn)用，能提高學(xué)生的主動(dòng)性和主動(dòng)性。一項(xiàng)將以AR技術(shù)為基礎(chǔ)的教學(xué)法和傳統(tǒng)課本進(jìn)行對(duì)比的研究表明，采用手機(jī)AR 技術(shù)的學(xué)生要比傳統(tǒng)的控制組了更多的知識(shí)，而這種好處主要是由于刺激了學(xué)習(xí)投入[12]。

AR 技術(shù)可以將海量的臨床信息提取出來，然后對(duì)其進(jìn)行仿真并將其疊加，這樣就能讓同樣的場(chǎng)景反復(fù)出現(xiàn)，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)、有技術(shù)的醫(yī)師來說，這種訓(xùn)練是必須要反復(fù)進(jìn)行的。然而，在實(shí)際的情況下，我們很難做到重復(fù)使用。舉例來說，在正頜外科中，一個(gè)用來覆蓋真實(shí)頜骨的數(shù)字手術(shù)規(guī)劃程序，以及在脈管外科中對(duì)脈管和外科手術(shù)路徑進(jìn)行定位[13]。AR 技術(shù)還允許多人協(xié)作，其次在醫(yī)學(xué)教育中非常重要。

在新的教學(xué)模式下，新的教學(xué)模式亟待引進(jìn)新的教學(xué)手段。從硬件和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)角度來看，AR 系統(tǒng)需要大量的硬件資源，并且費(fèi)用高昂，所以無法在所有的醫(yī)療教育機(jī)構(gòu)中普及。盡管各種低成本的AR系統(tǒng)層出不窮，但是它們也存在著各自的限制，比如為節(jié)約成本，大多采用一種投射式的顯示方式，使景物交疊的位置相對(duì)固定；沒有即時(shí)反饋、糾錯(cuò)等制度。當(dāng)前AR技術(shù)在臨床上的應(yīng)用仍處在小規(guī)模、試驗(yàn)階段。在今后的研究與開發(fā)中，如何使系統(tǒng)的性能與成本達(dá)到一個(gè)均衡，將成為研究與開發(fā)的焦點(diǎn)。

3.2 AR技術(shù)在健康教育中的影響

3.2.1 理論與AR技術(shù)在健康教育中的結(jié)合

共調(diào)查了2529 篇關(guān)于AR 技術(shù)在職業(yè)健康教育中的應(yīng)用的研究，結(jié)果表明，只有少數(shù)幾篇文章提及需要新的理論來引導(dǎo)AR 在健康教育中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，大多數(shù)仍然應(yīng)用傳統(tǒng)理論[14]。衛(wèi)生教育就是醫(yī)學(xué)知識(shí)的普及。如何充分發(fā)揮AR技術(shù)在衛(wèi)生教育中的作用，如何進(jìn)行對(duì)話情景的設(shè)計(jì)，以及如何向使用者展示這些內(nèi)容，是亟待解決的問題。新技術(shù)的產(chǎn)生與舊系統(tǒng)的瓦解與新系統(tǒng)的生成是分不開的?；谇榫硨W(xué)習(xí)理論、體驗(yàn)學(xué)習(xí)理論和轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)理論上，建立了AR 在健康護(hù)理教育中的應(yīng)用指導(dǎo)設(shè)計(jì)框架，并在實(shí)踐中對(duì)其有效性進(jìn)行了驗(yàn)證[15]。

3.2.2 AR技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療健康教育

要想將AR 技術(shù)有效地運(yùn)用到實(shí)際中去，就必須要有與之相對(duì)應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，這就是虛擬場(chǎng)景。由于缺少相關(guān)權(quán)威的AR 資料，制約了大規(guī)模的健康教育AR 的應(yīng)用。所以，作為衛(wèi)生教育者應(yīng)考慮盡快建設(shè)一個(gè)全國(guó)性的衛(wèi)生知識(shí)資料庫，這個(gè)資料庫將包括不同族群的衛(wèi)生知識(shí)資料以及每個(gè)人的健康檔案。這就要求我們不僅要了解健康教育的工作，而且要了解AR技術(shù)的原理與實(shí)現(xiàn)方法。

3.2.3 硬件設(shè)備和AR技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療健康教育

要使AR 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)最大化，就需要相應(yīng)的載體設(shè)備。當(dāng)前，在中國(guó)的衛(wèi)生教學(xué)中，AR技術(shù)的運(yùn)用還不多。除了尚未建立的AR 資料資料庫，還沒有達(dá)到所需的硬件條件。在衛(wèi)生教學(xué)中，若需在大型場(chǎng)合作焦點(diǎn)展示，可使用三維顯示設(shè)備，以盡量小的屏幕尺寸，營(yíng)造出最真實(shí)的情景；在使用手機(jī)進(jìn)行健康指南掃描時(shí)，對(duì)手機(jī)攝像頭功能提出了較高的識(shí)別性能；而像全息眼鏡這樣可以充當(dāng)個(gè)人管家的可穿戴設(shè)備，則要求設(shè)備堅(jiān)固、輻射小、負(fù)擔(dān)小、耐磨等特點(diǎn)。

3.3 AR關(guān)鍵技術(shù)在醫(yī)療健康教育中的表現(xiàn)

最終表現(xiàn)主要是跟蹤注冊(cè)技術(shù)、AR 顯示技術(shù)和技能交互技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，采用了追蹤、登記等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)3D匹配。按其成像原理，可將AR系統(tǒng)中所采用的顯示方式分為影像式、光學(xué)式和投影式三種。該方法的優(yōu)勢(shì)在于可以獲得更好的重疊效果，但其不足之處在于其處理過程過于煩瑣，使得重疊效果與實(shí)際效果有一定的差距。常見的人機(jī)交互方法有以下幾種：以傳統(tǒng)硬件設(shè)備為基礎(chǔ)的交互方法，硬件比如鼠標(biāo)和手柄，與虛擬場(chǎng)景中的某個(gè)坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)，硬件操作在真實(shí)場(chǎng)景中反映虛擬場(chǎng)景中該點(diǎn)的行為，如手勢(shì)交互系統(tǒng)和投影交互技術(shù)。

目前，以AR為主導(dǎo)的衛(wèi)生宣傳方式，存在著使用者依從性差、內(nèi)容過于抽象、情境性差等問題，使其收效甚微。通過AR 健康教育游戲，對(duì)未出現(xiàn)明顯癥狀或病癥的亞健康人群進(jìn)行健康教育。在中國(guó)衛(wèi)生事業(yè)不斷“前進(jìn)”的同時(shí)，這個(gè)人群也成為中國(guó)健康教育的主要目標(biāo)。因此，如何提升我國(guó)高校學(xué)生的衛(wèi)生素質(zhì)，增強(qiáng)其衛(wèi)生行為的遵從性，是當(dāng)前我國(guó)高校衛(wèi)生工作中迫切需要解決的重要問題。在對(duì)健康教育游戲進(jìn)行開發(fā)時(shí)，應(yīng)該將興趣與學(xué)習(xí)過程有機(jī)地結(jié)合起來，做到寓教于樂，能夠開發(fā)出適合不同人群的游戲，從而提升不同人群的健康素養(yǎng)水平。例如，開展大范圍的流感病毒預(yù)防教育，社區(qū)與家庭的急救知識(shí)，中醫(yī)治療與健康，心理健康教育，等等基本的健康教育內(nèi)容，都需要進(jìn)行大范圍的普及。通過AR 多媒體演示，既可以將一些高深的概念變得具體，又可以將一些專門的知識(shí)進(jìn)行完整的組織與展現(xiàn)。通過課堂AR多媒體演示，可以集中、系統(tǒng)地講授專業(yè)、抽象的健康教育內(nèi)容，包括人體組織器官解剖動(dòng)態(tài)演示、急救技能、康復(fù)護(hù)理、科學(xué)鍛煉、康復(fù)功能訓(xùn)練和災(zāi)難逃生等內(nèi)容。

4 局限性

本文僅限從Web of Science 和CNKI 數(shù)據(jù)庫中選取文章。本研究較為完整，主要研究AR 技術(shù)在醫(yī)療保健教育中的應(yīng)用。我們?cè)敿?xì)回顧了納入研究的文獻(xiàn)和統(tǒng)計(jì)范圍。其中，場(chǎng)景比較單一，都是通過預(yù)人虛擬場(chǎng)景來設(shè)計(jì)的，與臨床現(xiàn)實(shí)相比，場(chǎng)景比較單一和固定，單純地運(yùn)用并不能取代真實(shí)的臨床實(shí)習(xí)。在實(shí)際工作中，我們要學(xué)會(huì)怎樣處理因病人的個(gè)人差異以及因病人的心理、社會(huì)因素所造成的臨床差異。這種不足也存在于技術(shù)方面。臨床教學(xué)對(duì)場(chǎng)景模擬的跟蹤、配準(zhǔn)精度和真實(shí)感要求較高，目前我國(guó)的AR技術(shù)還處于起步階段，無法充分滿足臨床應(yīng)用的需要。

5 結(jié)論

由于提高技能而實(shí)施的模擬技術(shù)可能是提高衛(wèi)生和護(hù)理工作者技能的一種新穎和引人入勝的方式。衛(wèi)生和護(hù)理工作者一詞涵蓋了衛(wèi)生和社會(huì)護(hù)理領(lǐng)域的專業(yè)人員，包括護(hù)理人員、全科醫(yī)生、護(hù)士、護(hù)理工作者和社區(qū)工作者。在這種情況下，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以被模擬為對(duì)現(xiàn)實(shí)生活互動(dòng)或場(chǎng)景的復(fù)制，學(xué)習(xí)者從中獲得即時(shí)反饋/匯報(bào)。AR 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多種情景的仿真，可用于應(yīng)急、災(zāi)害和生命保障等方面，對(duì)大學(xué)生進(jìn)行有效的訓(xùn)練。隨著AR 技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，將會(huì)對(duì)臨床醫(yī)療教學(xué)產(chǎn)生很大的影響。就目前而言，將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于醫(yī)療保健可以更好地促進(jìn)醫(yī)學(xué)生的相關(guān)學(xué)習(xí)。在使用模擬技術(shù)時(shí)，學(xué)習(xí)者不僅可以反復(fù)練習(xí)技術(shù)，并從中學(xué)習(xí)，而不會(huì)傷害患者，使他們痛苦或面臨其他負(fù)面后果。在本文中，我們了解到醫(yī)療健康教育增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究還存在很多局限性，如成本、技術(shù)缺陷、硬件設(shè)備等。因此，在未來的發(fā)展過程中，仍存在巨大的挑戰(zhàn)和突破空間。