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虛擬仿真技術就是采用以計算機技術為核心的現代高科技（包括計算機圖形學、多媒體技術、人工智能、人機接口技術、傳感器技術以及高度并行的實時計算機技術，同時它還包括人的行為學研究等多項關鍵技術）生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境，通過對視覺，聽覺的模擬再現來使人產生處于實景當中的感覺。計算機日益強大的處理能力使得在線醫學教育、病人數據庫、手術仿真、遠程會診、醫療專家系統等成為現實。隨著虛擬仿真技術的快速發展，其在醫學方面被越來越廣泛地應用，如虛擬內窺鏡、虛擬手術、虛擬靜脈注射、虛擬康復訓練以及各種用于醫學實踐教學的模擬虛仿真訓練系統，利用這些計算機虛擬仿真技術進行醫學臨床教學、新生培訓、技能測試、技術學習、手術計劃等諸多方面的醫學輔助教學，可以使學生全身心投入到虛擬環境中，與環境中各種對象相互融合，更加深入地學習所學課程。學生還可以通過使用具有交互性的模擬醫療設備實現虛擬仿真環境的操作，從而進行實踐練習。目前，應用虛擬仿真技術的醫學教育領域有很多，下面這要從基礎醫學、臨床醫學和遠程醫學教育幾個方面闡述。

1虛擬仿真技術在基礎醫學教育中的應用

基礎醫學教育中的教學方式一般分為理論授課和實驗操作兩部分。其中理論教學的方式是課堂講授加傳統醫學插圖，學生大多感覺學習過程枯燥、不好理解、不好記憶。而利用虛擬仿真技術可以在虛擬的環境下，將人體各器官的解剖、生理學、病理學的數學模型存在數據庫中，利用計算機顯示屏上有意識地顯示某些細節，學生可以將病人的各種病變部位分開或合在一起觀察病變情況，同時可以利用此技術培養學生的人體解剖理論的認知能力。舉例來說，目前解剖教學上應用的虛擬仿真人體解剖圖的數字化的解剖圖譜，利用這一圖譜，學習者在虛擬的環境中可以自由地選擇、觀察、移動虛擬對象，并且虛擬的組織器官還能及時給予學習者感官上的反饋，這樣就更容易理解和掌握解剖結構。比較典型的應用實例就是利用“虛擬人”數字化數據集進行三維重建，即“人體數字化解剖學”研究，創立虛擬仿真解剖學，同時提供CT、MRI及PET等方面的斷層圖像，進行一系列醫學臨床、教學及研究的虛擬模擬。具體步驟就是利用一臺人體虛擬解剖電腦，教師可以講授人體各部分結構的解剖知識，學生也可以在虛擬的組織和器官間的模擬操作感受觸覺反饋，使學生更快地掌握手術要領和技術。學生在課堂上能以三維的形式看到人體數千個解剖結構的形狀、位置及器官間的相互空間關系等，學習興趣和效果顯著提高。

2虛擬仿真技術在臨床醫學教育中的應用

在臨床醫學教育中，臨床實踐是重要的教學方式，臨床實踐是對醫學學生動手能力培養的重要環節，加強實踐技能訓練已成為醫學教育改革的重點。虛擬仿真技術引入醫學臨床實踐教學是非常行之有效的教學方式。虛擬仿真技術在臨床醫學教育中最顯著的應用是虛擬手術教學，即通過虛擬臨床手術技術讓學生在手術之前學習新的手術方法和流程，練習所制定的手術計劃，在虛擬仿真手術之后，也能讓學生溫習或重復全部手術過程，并且能夠對學生的臨床技能進行一個客觀的評定。現今醫學院校的學生和教師都不能只是局限于書本的知識，必須不斷地學習和提高自己的臨床技能，而在實踐中常會遇到教育資源有限的問題，解決這一問題行之有效的手段就是利用虛擬仿真技術模擬復制手術場景，讓學生不斷在虛擬現實場景中進行實踐訓練。這種應用虛擬仿真技術的臨床實踐教育方式不僅可以讓教師在教學中演示不同策略的手術流程，教授學生應對各種突發情況、避免手術失誤、降低手術風險、減少病人損傷、提高手術成功率，而且同時還節約了教育資源，具有零風險、可反復操作等優勢，學生可利用它完成手術的各個操作步驟，并對操作的過程和結果進行分析和總結，達到更多地積累臨床實踐技巧和經驗的目的。虛擬仿真技術應用于醫學臨床實踐教學能使學生有更多接觸臨床的經驗，可以提高學生臨床技能操作的能力、臨床綜合診斷思維能力，還可以激發學生的學習熱情和潛力，使他們能夠運用課堂上所學的臨床理論知識較快地掌握臨床診療實踐規律，還有利于學生職業道德和行為規范的養成。

3虛擬仿真技術在遠程醫學教育中的應用

在遠程醫學教學中，經常會由于教學設備、試驗場地或教學經費等方面的原因，使得一些應該開設的教學內容無法進行。利用虛擬仿真技術可以彌補這些方面的不足，學生足不出戶便可以學習各種各樣的知識，獲得與現場學習一樣的效果，從而加深對教學內容的理解。以往對于一些醫學實驗，在遠程醫學教學過程中一般采用電視錄像的方式來取代實驗課程，學生無法直接參與實驗，利用虛擬仿真技術進行虛擬遠程醫學實驗，則可以增加學生動手學習的機會。虛擬仿真技術應用于遠程醫學教育的基礎是基于遠程醫療的分支網真醫學，即遠程呈現醫學，它把專家的知識通過通訊網絡傳輸到需要的遠程位置，在遠程醫療應用領域發揮其獨特的優勢。網真醫學是虛擬仿真技術的一個全新領域，它結合了高清視頻、音頻和交互式組件（計算機軟件和硬件），在網絡上創建獨特的“面對面”體驗的新型技術。使用者可以進入某個共享網絡空間的圖形環境，以遠程控制操作或觀察為目的的進行人機通信和交互，用這個方法幫助醫生有效地進行手術和診療。網真醫學應用與遠程教育可以確保醫學生以更有效的方式進行培訓，例如記錄操作過程、讓學生探討操作細節并擁有沉浸于運作房間的感覺。醫學學生可以進入虛擬的手術是或實驗室，在虛擬環境下激勵一個完整的操作過程，教師也可以將操作中常見問題反饋給學生，從而提高每個人對某個問題的訓練。利用虛擬仿真技術可以創建大量的三維人體組織結構，用于醫學教學。隨著網絡技術的飛速發展，把創建的三維醫學教學資源應用與遠程醫學教育，可以使學習者隨時隨地的學習，是資源得到充分利用。虛擬仿真技術應用于遠程醫學教育可以將生動的動態三維場景展現給學習者，提高了教學的質量和效果。

4虛擬仿真技術在醫學教育中應用的意義

醫學教育注重的是直觀、形象、生動，傳統的醫學教學往往不夠生動，難以具體化，難以直接展示人體的結構，疾病發生及發展過程等教學內容，同時又存在著醫學教學成本大，不可重復執行的問題，這些弊端對學生更好的掌握醫學知識極為不利。為了改善原有醫學教學模式中存在的這些問題，使虛擬仿真技術應用于醫學教學中的教學模式意義重大，該教學模式不僅調動了學生的學習興趣，而且將抽象的內容具體化、形象化，給學生留下深刻的記憶，也給教師在教學中提供方便，從而達到提高教學水平和科研水平的目的。

作者:姜燕 李亢 單位:湖北醫藥學院

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