虚拟外科手术学在临床外科教学中的应用研究

刘令欣

◆摘  要：伴随着科学技术的飞速发展，互联网连接着社会生活各个领域，在各行各业起着重要的作用。虚拟现实技术近年来的发展可谓是达到了新高度，它在各种行业中应用广泛，凭借交互性、生动性等优势得到了社会广泛认可。虚拟现实技术是通过在计算机高级计算能力充分利用的基础之上，借助辅助工具实现对真实情境的模拟的一种技术，如今，虚拟现实技术在医学领域开始被应用于临床外科教学，起到了良好的效果。本文围绕虚拟外科手术学在临床外科教学中的应用展开了分析探讨。

◆关键词：虚拟外科手术;临床外科教学;应用

1前言

当今社会，互联网与数字技术的发展几乎可以说日新月异，各个领域学科交叉趋向越来越明显，学科发展也呈现出更加个性化、智能化以及精准化的特点。临床外科手术教学不仅要教会学生理论知识，更重要的是学生实践技能的教学。传统的临床外科课堂教学，学生不能获得身临其境般的真实体验。但是运用虚拟外科手术学，能够将数字智能技术同教学过程结合起来，为学生打造更加真实生动的教学情境。

2虚拟外科手术学在临床外科教学中的应用优势

外科临床教学属于外科医学人才培养体系的重要组成部分，也是使课堂理论知识与实践操作联系起来的纽带。外科临床教育实际上是学生获得临床经验的过程，在外科手术教学中，主要以培养医学生的外科临床思维以及技能为主要目的。当前，制约临床外科教学的重要因素是教学模式的单一化、模板化，虚拟外科手术模拟教学手段的出现，有效解决了传统教学模式下理论学习同实践操作训练之间的壁垒，临床外科带教医师可以结合虚拟外科手术教学的优势，实施传统外科教学方法改革，显著提升外科临床的教学质量和教学水平。虚拟外科手术学在临床外科教学中的应用优势非常多，将VR，也就是虚拟现实技术同外科手术教学结合起来，可以为学生打造多视角的全方位立体视频，真实模拟或还原手术过程，使学生能够得到身临其境的体验。借助于虚拟现实技术开展临床外科教学，可以实现外科手术的3D重建与动画式模拟，再指导学生进行细分步骤的手术模拟训练，获得交互式的体验，既能够简化临床手术学习过程，又能够提升教学的有效性。虚拟外科手术教学改变了传统教学模式的枯燥面貌，它通过游戏化、趣味性的教学设计，使严肃的手术教学过程更加的生动形象，更易于调动医学生的学习积极性，使学习过程更加生动有趣，利于学生掌握外科手术的相关知识技能。传统手术过程存风险比较高，病人也比较痛苦，还有着术后效果不佳等缺点，而手术的效果同医生个人的技能水平有着很大的关系。近年来，虚拟手术系统成为了医学领域的一个热点，为临床外科教学提供了一个虚拟化的3D环境，这个环境还具有交互性操作优势，能够模拟临床外科手术的整个过程。利用虚拟现实技术，临床外科教学过程中，学生可以在对病人实施真正复杂的手术之前，把由成像设备收集到的病人图像和模型导入虚拟仿真系统当中，就可以进行接近于真实情境的外科手术练习，这种教学方法不但生动形象，并且不用浪费过多的医疗资源，是一种价值比较大的外科临床教学手段。临床外科手术有着比较大的复杂性，通过虚拟现实技术的运用，能够让医务工作者沉浸于模拟的手术场景内，获得听觉、视觉等全方位的感官体验，使学生仿佛置身于真的手术过程当中。通过虚拟手术场景练习，学生能够得到丰富的操作体验，更好的掌握外科临床手术过程中的各种可能出现的突发情况的应对措施，一来，大大节省了培训外科临床医务人员的成本与时间，使实习生进行手术的风险性降低，另一方面又能够极大的弥补传统临床外科教学模式的不足，大大提高医学教育与训练的效率及质量，推动我国外科手术水平的进步。

3临床外科教学中应用虚拟现实技术的主要途径——建立虚拟手术系统

3.1虚拟外科手术系统介绍

虚拟外科手术系统是一种把临床医学理论同计算机技术有机结合起来，从而模拟出的具有沉浸式交互体验特点的虚拟环境。虚拟外科手术系统主要包括硬件设备、数据库以及软件系统这三个部分，在虚拟外科手术系统中，学习者能够置身仿真环境中，通过自己的感官体验，真实地得到动手做手术的体验，从而能够积累实践经验，提升操作水平。虚拟外科手术系统把医学数据作为基础，以病人人体结构为中心，构建起的一种立体三维体系，能够使学习者得到沉浸式的体验和实时性的反馈。在实施虚拟外科手术时，操作者在佩戴3D眼镜之后，会立刻感到自己置身于模拟情境中，通过高度逼真的三维设备的引导，达到高度的人机交互。系统运行过程中，操作者能够感受到自己戴上了手术专用手套，并且手持高度仿真的手术器械进行手术操作，切割人体组织等动作也会带给操作者十分真实的感官反馈，操作者能够一步一步的依照实际的手术操作步骤来完成手术过程。虚拟外科手术系统能够收集手术练习过程中的所有数据并给出全面科学的评价，能够实时监测实习生的整个操作过程。借助虚拟外科手术系统，学生能够进行反复的模拟练习，进而提升自己的实际操作技能。虚拟外科手术既省去了外科教学寻找合适实验对象的麻烦，同时又大大地提高了培训效率，是有效评价和培养医学生手术操作技能的有效手段。

3.2虚拟外科手术系统在外科临床教育中的应用以及未来发展

在当今社会，医疗水平不断提高，临床手术要求也逐步提高，对临床医生的手术操作水准提出了更高的要求。虚拟外科手术系统的建立，成为了培养医疗实践技能丰富的优秀外科医生的一个非常重要的平台。临床外科的实习生们通过虚拟外科手术系统打造的逼真情境，反复地进行外科手术演练，进而提升操作能力。由于国内外医疗环境的差异，虚拟外科手术系统在国外医疗领域已经得到了十分广泛的应用，但是我国对其的应用还处于起步阶段，其应用价值有待进一步发掘。近些年来，伴随着虚拟现实技术的不断发展以及在各行业的广泛应用，它越来越得到医务工作者们的高度重视，所以，临床外科教学中虚拟手术系统的应用水平也逐步提高。但是，我们在看到虚拟外科手术系统教学的优势的同时，也应该看到其在现阶段应用存在的不足，由于人体体质具有多元化特点，所以虚拟现实手术系统应该设计更多的可能性，只有这样，才能更加具有实用价值，满足不同手术情境的教学需求。在运用虚拟外科手术系统进行教学时，还需要不断收集、分析反馈给计算机的大量的医学数据，从而提升虚拟外科手术系统中数据的全面性、科学性、真实性，提升临床外科手术的教学质量。由于虚拟外科手术系统为学生们提供的是一个高度逼真、接近真实体验的手术操作氛围，所以这种逼真化的实战演练未来将会在外科医学领域发挥更广泛的作用，推动我国现代医学科技水平的持续进步。未来，要使现代医学科技、外科手术医学理论更好的同虚拟现实技术结合起来，进一步完善虚拟外科手术系统，发挥出其应用于临床外科教学的科学先进性以及启发性等优势，使虚拟外科手术系统越来越成为推动我国现代化医学科技领域持续发展进步的一个重要途径。

4结束语

综上所述，在临床外科教学中的应用虚拟现实技术，有利于活跃教学过程，充分调动学生学习的积极性，对于医学生的实践操作技能培养来说有着重大的意义，已经成为了外科临床手术教学中的一种重要教学模式。科学开展外科临床模拟课堂，有利于提升外科临床手术教学质量，为我国医学事业发展培养更多优秀的具有扎实理论知识与过硬技能水平的临床外科医生。当前，建立虚拟外科手术训练系统在一些发达国家已经成为了主流趋势，但是在我国还处于初步探索阶段，需要众多医学界人士的共同努力。

参考文献

[1]梁海.基于虚拟现实技术的现代教育探索[J].内蒙古民族大学学报，2018（06）.

[2]吴奇.虚拟现实技术在医学手术中的实现与应用[J].重庆医学，2019（21）.

[3]宋兵，吴竣立等.关于提高外科实习质量的探索[J].南京医科大学学报：社会科学版，2020（01）.

[4]范立冬.虚拟现实技术在醫学训练中的应用[J].创伤外科杂志，2021（01）.