【摘要】“健康中國”國家戰(zhàn)略對高質(zhì)量醫(yī)學教育、高水平手術研究、精準臨床診療提出了新的要求。面向國家新醫(yī)科戰(zhàn)略發(fā)展布局，本文在概述虛擬現(xiàn)實概念、核心價值及其對行業(yè)支撐作用的基礎上，對虛擬現(xiàn)實技術在新醫(yī)科人才培養(yǎng)中的作用進行了探討，并以典型案例的形式，詳細剖析了虛擬現(xiàn)實技術在口腔醫(yī)學和臨床醫(yī)學相關的實操教學、技能考核、在線自主訓練、臨床思維實訓等方面所發(fā)揮的重要作用，以期為新醫(yī)科人才培養(yǎng)的模式創(chuàng)新提供有益經(jīng)驗借鑒。

　　【關鍵詞】新醫(yī)科，醫(yī)學人才培養(yǎng)，虛擬現(xiàn)實技術，虛擬人體，虛擬手術

　　“健康中國2030”國家戰(zhàn)略對新時代醫(yī)學人才培養(yǎng)提出了新要求。虛擬現(xiàn)實、人工智能、大數(shù)據(jù)、5G等新一代信息技術與現(xiàn)代醫(yī)學技術交叉融合并創(chuàng)新發(fā)展，是提高醫(yī)學人才培養(yǎng)質(zhì)量和規(guī)模的有效路徑，也是信息文明社會背景下新型醫(yī)學人才培養(yǎng)體系建設的重要支撐。

　　1 新醫(yī)科戰(zhàn)略概況

　　1.1 新醫(yī)科的背景和內(nèi)涵

　　2019年，教育部、科技部等13個部委聯(lián)合啟動的“六卓越一拔尖”計劃2.0中明確指出，要全面推進新工科、新醫(yī)科、新文科、新農(nóng)科的“四新”建設[1]。2020年9月，國務院辦公廳印發(fā)了《關于加快醫(yī)學教育創(chuàng)新發(fā)展的指導意見》，確立了“以新醫(yī)科統(tǒng)領醫(yī)學教育創(chuàng)新”的基本原則[2]。新醫(yī)科是在新時代科技進步、產(chǎn)業(yè)變革和高等教育改革發(fā)展背景下，以培養(yǎng)符合時代需求的卓越醫(yī)學人才為導向，通過改造升級已有醫(yī)學專業(yè)、新建醫(yī)學相關專業(yè)，以及加強醫(yī)科內(nèi)部和醫(yī)文、醫(yī)理、醫(yī)工等多學科深度交叉融合等方式，將人才培養(yǎng)的重點從臨床診療擴展到預防、診療、康養(yǎng)，使得醫(yī)學人才具備服務于“生命全周期、健康全過程”的能力和水平。

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　　1.2 醫(yī)學類虛擬仿真一流課程概況

　　2019年至2021年，教育部全面推動實施新醫(yī)科建設計劃，在一流專業(yè)“雙萬計劃”、一流課程“雙萬計劃”、基礎學科拔尖學生培養(yǎng)一流基地建設計劃中，布局新醫(yī)科相關的“金專”“金課”和“高地”。其中，一流課程要求建設10000門左右國家級一流課程和10000門左右省級一 流課程，包括具有高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的線下、線上、線上線下混合式、虛擬仿真和社會實踐五大類一流課程[3]。一流課程“雙萬計劃”中的虛擬仿真一流課程建設，是推動計算機、仿真、基礎醫(yī)學、臨床醫(yī)學等學科深度交叉融合創(chuàng)新的重要舉措。

　　2019年，教育部發(fā)布《關于一流本科課程建設的實施意見》，將國家虛擬仿真實驗教學項目納入一流本科課程建設，計劃到2021年建成1500門左右國家虛擬仿真實驗教學一流課程[4]。2020年11月，根據(jù)教育部公布的首批國家級一流本科課程認定結(jié)果[5]，認定國家虛擬仿真實驗教學項目728個，覆蓋41個專業(yè)類，168個專業(yè)，732門課程[6]。在新冠疫情期間，基于互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實、先進仿真技術的線上虛擬仿真實驗，為遠程實驗教學、訓練、考核提供了先進技術手段，降低了疫情對人才培養(yǎng)過程和質(zhì)量的影響，也有力地證明了新一代信息技術對新醫(yī)科的支撐作用。

　　2 虛擬現(xiàn)實(virtualreality，VR)技術

　　2.1 VR技術

　　VR技術是計算機技術與應用銜接，向不同領域輻射，影響各行業(yè)運行質(zhì)量和效率的基礎研究方向，包括人機界面、人機交互、人機環(huán)境和增強現(xiàn)實等，具有較強的學科綜合性和交叉性。目前已成為一個可以拉動多學科科學技術發(fā)展，不斷產(chǎn)生新思想、新技術和新經(jīng)濟生長點的重要科學技術領域[7]。虛擬現(xiàn)實在其產(chǎn)生和長期發(fā)展的過程中，內(nèi)涵和外延不斷演化，有專家認為，虛擬現(xiàn)實對于其他應用領域的作用，類似于數(shù)學對其他學科的作用[8]。趙沁平院士在2009年提出的虛擬現(xiàn)實概念在學術界和產(chǎn)業(yè)界均得到了廣泛認可。

　　多學科交叉融合，并以信息技術為核心生成和真實環(huán)境在視覺、聽覺、觸力覺等方面高度相似的數(shù)字虛擬環(huán)境，用戶可通過顯示設備與交互裝備與虛擬環(huán)境中的物體進行溝通、交互，進而獲得虛實難辨、身臨其境的擬真感受和體驗。虛擬現(xiàn)實作為新興技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，也是信息技術領域的重要科學問題[9]。

　　2.2 VR技術的核心價值

　　VR技術的核心價值可以從其系統(tǒng)形態(tài)、應用方向和主要特點等方面加以概括，可概括為沉浸性、桌面型、增強型和分布型4類系統(tǒng)形態(tài)。沉浸型VR系統(tǒng)主要面向高端應用，其典型特點是使用高端圖形工作站(群)和高逼真感的視聽觸設備，以獲得更好的沉浸感;桌面型系統(tǒng)主要面向普及型應用，其典型特點是基于個人計算機和常規(guī)交互設備，在通用硬件上構(gòu)造簡易型的系統(tǒng)，為了使交互更為自然，一般會利用Kinect、Wiimote等便攜裝置獲取用戶的身體姿態(tài)和操控信息[10]。

　　增強型主要面向增強現(xiàn)實類型的應用，其典型特點是在獲取三維姿態(tài)基礎上，進行三維注冊，并利用視頻透射或光學透射頭盔顯示器，在現(xiàn)實場景疊加虛擬物體，增加虛實融合的內(nèi)容;分布型主要面向虛擬現(xiàn)實網(wǎng)絡應用，構(gòu)建共享一致的虛擬環(huán)境，進行協(xié)同交互、完成更復雜的功能。目前，基于5G移動互聯(lián)網(wǎng)的分布型系統(tǒng)是研究和應用的重點[11]。上述4類系統(tǒng)也并非彼此獨立，例如，沉浸型、桌面型和增強型系統(tǒng)都可以作為分布型系統(tǒng)的節(jié)點，通過網(wǎng)絡互聯(lián);沉浸型或桌面型系統(tǒng)也可借鑒增強型系統(tǒng)的概念，增加虛實融合的功能。

　　2.3 VR技術對各行業(yè)的支撐作用

　　經(jīng)過三十多年的發(fā)展，VR在許多行業(yè)領域取得了成功應用，已成為各行業(yè)發(fā)展的新的信息技術支撐平臺[12]。近年來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、傳感器等信息技術的快速發(fā)展，各發(fā)達國家政府和各大行業(yè)巨頭普遍開始結(jié)合“VR+”展開創(chuàng)新應用布局，對VR技術發(fā)展提出了新型應用需求[13]，下面重點對“VR+醫(yī)療”的應用支撐進行介紹。 世界衛(wèi)生組織等權威機構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，不安全治療導致的不良事件是全世界十大死亡和殘疾的原因之一[14]，醫(yī)療過失在醫(yī)療水平很高的美國也已經(jīng)成為第三大致死原因[15]。

　　因而，探究人體自身的奧秘，解密人體疾病的產(chǎn)生與演化，進而對人體疾病進行精準治療，是關系人類生命與健康的重大問題，也是人類科學研究的一個終極目標[16]。隨著虛擬現(xiàn)實、醫(yī)學、生命科學、高性能計算以及人工智能等技術的快速發(fā)展，如何利用信息技術賦能人體生命研究與疾病治療，是21世紀的一項重大科學技術問題。2020年11月10日，世界經(jīng)濟論壇和《科學美國人》共同發(fā)布了“2020年十大新興技術”報告，其中3項與虛擬人體孿生密切相關，包括：虛擬病人—代替真人臨床試驗，空間計算—下一代的“大事件”，數(shù)字醫(yī)學—更好地診斷和治療疾病[7]。

　　現(xiàn)階段，在健康中國建設戰(zhàn)略背景和信息化、數(shù)字化技術高速發(fā)展的時代背景下，VR將成為醫(yī)療行業(yè)不可或缺的教學和培訓手段，在新醫(yī)科人才培養(yǎng)中必將發(fā)揮更廣泛的應用。在醫(yī)學教學、手術技能訓練、個性化手術方案規(guī)劃預演、康復治療、遠程診療等過程中，引入VR技術，可以顯著提升醫(yī)療健康服務水平，提高疾病診療效率[17]。

　　3 VR技術在新醫(yī)科人才培養(yǎng)中的作用與應用實例

　　3.1 VR在新醫(yī)科人才培養(yǎng)中的作用

　　醫(yī)科人才培養(yǎng)的方式隨著時代的發(fā)展也在不斷改進和創(chuàng)新。以動物標本、尸體和教學輔助器具為主的傳統(tǒng)醫(yī)科教育體系，在醫(yī)科人才的培養(yǎng)過程中存在資源不足，對患者造成損害的風險較高等問題[18]。VR技術能夠替代傳統(tǒng)的教學模式進行低成本、可重復、可量化評估的數(shù)字化教學，允許學員在可重復練習的環(huán)境中學習成長，提供案例豐富、科學規(guī)范的仿真素材，能夠有效改善教學資源不足和考核難以量化評估的難題。模擬教學的新方式可以縮短學員臨床實踐學習曲線，同時可以保證學員在學習過程中的醫(yī)療安全性。通過VR技術可以拓展醫(yī)療教育信息化的維度，不斷深化醫(yī)療教學內(nèi)容，有助于催生新的人才培養(yǎng)模式和醫(yī)科教學方法。具體來說，VR技術通過與3D建模、人機交互、大數(shù)據(jù)管理、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等技術結(jié)合運用，可以在新醫(yī)科人才培養(yǎng)中可發(fā)揮如下幾方面重要作用[19]。

　　3.1.1 推進以自主學習為導向的教學方式改革

　　傳統(tǒng)醫(yī)學授課以知識傳授型為主，學生被動接受新知識，不利于發(fā)揮學生的主觀能動性。隨著5G技術、人工智能、云計算等技術的發(fā)展，VR將成為新醫(yī)科教學的重要切入點，推進以自主學習為導向的醫(yī)學教學方式改革。VR技術通過高沉浸感和交互特性強化用戶體驗，以多感知通道協(xié)同刺激和人機交互的方式增強用戶記憶、提升用戶學習體驗[20]。通過VR技術構(gòu)建的智慧學習環(huán)境，學習者可以發(fā)揮主體作用，充分理解教學內(nèi)容，體驗交互環(huán)境，進而提高主觀能動性和自主學習能力。

　　3.1.2 增加學生知識的深度和廣度，激發(fā)創(chuàng)新思維　醫(yī)學技能訓練方式耗材損耗大、成本高，研究發(fā)現(xiàn)在臨床實踐教學中，57.38%的病種教學資源不足或缺乏，僅部分學生或極少學生有機會掌握[21]。VR技術促使教學內(nèi)容由傳統(tǒng)靜態(tài)、二維展示轉(zhuǎn)變?yōu)榛�動、三維立體展示，評價方法也由主觀觀察轉(zhuǎn)變?yōu)榭陀^的數(shù)據(jù)參考，有助于加深學生的理解，拓寬認知范圍;培養(yǎng)環(huán)境由傳統(tǒng)單個實訓樣本對多個學習對象轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬Χ嗟幕�動式虛擬場景，培養(yǎng)方法由傳統(tǒng)“以教促學”線性方法轉(zhuǎn)變?yōu)榍榫疤骄渴綄W習的非線性方法，激發(fā)學生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新思維。

　　3.2 VR對醫(yī)學人才崗位勝任力的作用人才崗位勝任力是人才培養(yǎng)質(zhì)量的最直接體現(xiàn)。VR對醫(yī)學人才崗位勝任力的作用主要體現(xiàn)在對醫(yī)學理論和臨床實踐教學模式的迭代、更新和優(yōu)化，強化醫(yī)學生基本理論、基本知識、基本技能的培養(yǎng)。在醫(yī)學理論理解深刻度、技能掌握熟練度及臨床思維訓練方面發(fā)揮有效作用。

　　3.3 VR在國內(nèi)醫(yī)學教育中的典型應用

　　VR技術與醫(yī)療融合的應用方向十分廣闊，在模擬手術領域，經(jīng)驗豐富的外科醫(yī)生可以利用虛擬手術室學習和探索新技術，或者進一步深化掌握具體手術操作步驟。在培訓領域，學生能夠以身臨其境的方式學習人體解剖、臨床等相關知識[13]。具體到虛擬手術培訓、強化臨床診斷、遠程醫(yī)療、心理疾病治療、護理學和康復訓練、產(chǎn)品研發(fā)等等方面，VR技術已經(jīng)取得了廣泛應用，并收獲了良好的實踐效果[29]。

　　4 總結(jié)

　　醫(yī)學教育是衛(wèi)生健康事業(yè)發(fā)展的重要基石[2]。隨著第四次工業(yè)革命的興起，特別是新一代信息技術如虛擬現(xiàn)實、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、5G、互聯(lián)網(wǎng)等的快速發(fā)展，醫(yī)學研究、醫(yī)學教育和醫(yī)學實踐的改革發(fā)展將面臨重大機遇和挑戰(zhàn)。在新醫(yī)科總體戰(zhàn)略部署下，每一所醫(yī)學院校、每一個醫(yī)科專業(yè)、每一門醫(yī)學課程和每一位醫(yī)學教師都要肩負起推動醫(yī)學教育創(chuàng)新發(fā)展的責任和義務，主動掌握和有效運用虛擬現(xiàn)實等新技術，為醫(yī)學人才培養(yǎng)增加或升級新手段、新路徑、新工具和新方法，共同推動醫(yī)學人才培養(yǎng)“上水平、提質(zhì)量”，為推進健康中國建設、保障人民健康提供強有力的人才保障。

　　參考文獻：

　　中國青年報.教育部等13單位聯(lián)合啟動“六卓越一拔尖”計劃2.0.(2019-04-29)[2020-12-04].http://www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/xw_zt/moe_357/jyzt_2019n/2019_zt4/tjx/mtjj/201906/t20190619_386454.html.[1]

　　國務院辦公廳.關于加快醫(yī)學教育創(chuàng)新發(fā)展的指導意見(國辦發(fā)[2020]34號).2020-09–23.

　　作者：高 陽1，趙沁平1△，周學東2，郭全民3，席 濤4