婦產科教學具有較強的實踐性，因實習演練的患者對象缺乏、侵入性操作的損傷和患者的自我保護意識，學生及年輕醫生能夠進行實際臨床操作的機會有限，限制了其臨床實踐能力的培養。基于此，醫學虛擬教育在婦產科教學中因必要性、倫理性、經濟性和可推廣性，使得其作用日益凸顯，對于培養年輕婦產科醫生的動手能力、“三基三嚴”訓練和抽象知識掌握，以及臨床教學量化考核等方面發揮著非常重要的作用。
引用本文： 王丹青, 尹如鐵, 李清麗, 李克敏, 謝丹, 蔣心意. 虛擬現實技術在婦產科教學中的應用. 華西醫學, 2017, 32(6): 914-917. doi: 10.7507/1002-0179.201609126 復制
虛擬現實（virtual reality，VR）技術是一門建立在多學科、高科技成果基礎上的新興邊緣技術，涉及計算機圖形學、人工智能、數據整合、圖像識別、網絡技術、計算機仿真技術、人機交互接口、傳感與測量、微電子技術和精確反饋系統等眾多相關科研領域，具備沉浸感、想象性和交互性 3 個本質特征[1]。臨床醫學教育可以通過 VR 技術構建三維可視界面，達成醫學生或者年輕醫生與臨床情景相互作用，提升臨床應變能力和實戰技能。該技術更加適合婦產科的臨床教學工作。
1 婦產科臨床教學的特點和難點
婦產科學是臨床醫學教學中的主干學科，要求每一個醫學生熟悉和掌握常見婦產科疾病的常規診療程序，每一名合格的年輕婦產科醫生需要獨立掌握常規手術和診療操作。但是，婦產科學因為疾病部位特殊，臟器隱匿且組織形態抽象、不可見，女性盆腔解剖結構復雜，學習時對解剖結構和層次不易掌握[2]。另外，患者和家屬的自我防范和保護隱私的意識日益增強，對未知侵入性檢查的恐懼感、婦科檢查本身帶來的不適感、文化差異等原因，部分患者拒絕婦科檢查；在婦產科臨床教學中愿意擔當標準化病人的志愿者較難尋找，這亦使醫學生和年輕醫生對婦產科臨床教學更感困難，特別是男生，因直接被家屬或者患者拒絕，甚至出現逃避婦產科學學習的現象。
2 醫學虛擬教學的特色
2.1 VR 技術的必要性
實踐動手能力是外科性質的婦產科學醫學生培養的重點。傳統意義上的婦產科手術和操作，均系有創且把患者作為直接實踐的對象，這種以患者為載體的跟師學徒式的練手模式，必定增加患者的痛苦和手術、侵入性檢查的創傷風險。在目前醫患矛盾尖銳、患者為本的情況下，以臨床實戰為基礎的醫學技能培訓舉步維艱，加之中國人口巨大，醫生嚴重缺乏，醫學實踐教學資源的不足，傳統的一對一或者多對一的教學模式已經不能適應現有的社會及醫療環境，必須創新突破才能滿足當代醫學教育的特殊性[3]。
有學者采用正常女性盆腔 CT 掃描數據在 Dextroscope 平臺對骨盆和盆腔內的主要臟器進行三維重建，并在 VR 環境下進行虛擬診療的操作[4]，這將為婦產科學教學瓶頸的突破帶來希望。
醫學 VR 技術就是將醫學與 VR 技術進行有機的結合。將 VR 技術廣泛應用到醫學領域，可為醫學生和醫生創造出一種有強烈現實沉浸感的虛擬環境，加強醫學生對知識和實踐的感受，增強醫生與疾病、醫生與患者之間的相互感知。
2.2 VR 技術的倫理性
毋庸置疑，婦產科臨床教學過程的操作中大部分是具有侵入性的，對患者來說，可能會有創傷性和危險性，未婚女性還可能存在意外醫源性處女膜損傷的倫理問題。醫學生或者年輕醫生的技能操作尚不規范和熟練，讓其直接施行操作，除存在醫療資質的法律問題外，還有可能對患者構成傷害，甚至危及他們的生命，這有悖于醫學倫理。其次臨床教學中學生多組見/實習，如果反復檢查同一例患者，患者的合作程度會明顯降低，從愛傷觀念和人道主義觀念出發，需要有新的教學方法來代替以真人為對象的婦產科學臨床實踐教學[5]。
2.3 VR 技術的經濟性
婦產科學教學的一個特點是高成本，包括對手術室的占用、手術器械和耗材的使用、消毒和醫院感染防護的成本等等，而 VR 技術可以大大節約成本。而且，隨著科技的日新月異，新知識、新技術層出不窮，所以醫學生和年輕醫生在專業教育上需要終身學習，這種新知識、新技術的學習成本高昂，方法復雜。而 VR 技術可以在某種程度上幫助大家學習或者熟悉這些新知識和新技術[6]。
近年來 VR 設備的價格逐漸下降，一副 VR 眼鏡通常在 80～200 元之間，基于較高價格的婦產科實踐用計算機輔助診斷，每年 1 500 美元的軟件訂閱成本，VR 技術無疑是一種價廉的學習工具，它提供的無損耗實踐環境可以模擬實驗、實習的全部過程，改變了傳統的教師演示、學生練習的教學模式。學生可在不占用手術病房資源的情況下，掌握常見婦產科疾病診療的操作流程，這樣很大程度地節約了臨床實踐資源，有效緩解供需矛盾。
應用 VR 技術，可重現同一婦產科病例和突發場景并借助教學實習醫院的大數據整合，豐富案例庫，針對某一婦產科疾病現象，模擬出不同的病因，并進行相應的處理。
2.4 VR 技術的可推廣性
2.4.1 突破思維的界限 目前，醫學類高校的教學現狀為：醫療教學資源稀少，可供解剖和學習的標本稀少，很多實習課和動手能力是“紙上談兵”，甚至是小動物的解剖對于日益增長的醫學生實習需求來說是杯水車薪。而沉浸性是 VR 技術最主要的技術特征，使用者借助設備和自身的感知系統，在虛擬的三維環境中能全身性地投入學習，體會到與現實非常接近的教學環境，學習積極性和學習效果都能夠得到很大的提高。
2.4.2 突破時空的界限 婦產科臨床教學和其他醫學教育一樣，需要反復實踐和強化，因實習空間的限制、病患隱私的考慮、課程排程相對固化等因素的制約，傳統婦產科教學卻未能有與之相當的實踐教學來加以輔助，這樣的矛盾必然會使臨床教學質量的提升不能與理論和科技的發展同步。隨著目前我國醫療事業和現代計算機技術的不斷發展壯大，VR 技術必然會在婦產科教學中越來越普及、越來越深入。學員戴著便攜式 VR 設備，如同身臨其境站在手術室中，感受主刀醫生的視野，并能清楚地看到每一步手術操作的細節；借助 360°全景視野的隨意切換，他們還能實時觀摩、學習醫生和護士之間、主刀醫生和助手之間以及手術醫生和麻醉醫生之間的默契配合[7-8]。
3 VR 技術在婦產科臨床教學中的應用
3.1 建立婦產科臨床技能模擬實驗室
根據婦產科本科教學內容和住院醫師規范化培訓教學的要求及臨床實踐的需要，在醫院或者醫學院臨床技能中心建立婦產科臨床技能模擬實驗室，共享 VR 硬件設施，購置和開發婦產科臨床軟件，為婦產科臨床實踐搭建 VR 平臺。
在產科方面，通過高級電腦孕婦腹部檢查模型，進行產科檢查的四部手法觸診、胎兒心音的聽診、骨盆外測量訓練；通過高智能數字化分娩與母子急救模擬人指導產科工作者，通過產程圖辨別分娩的不同產程階段、異常產程的診斷及合理的處理；通過胎兒的臨床監護，及時診斷胎兒宮內窘迫，訓練胎兒/新生兒窘迫的急救處理；通過高級助產訓練模型、分娩機轉示教模型和高級會陰切開縫合技能訓練模型，進行助產技能訓練等[9]。韓國已經開發出分娩 VR 模型，學生不僅可以進行接生，還可以對臀位分娩等較為復雜的接生情況進行模擬操作，以積累更多的實踐經驗，操作是否正確可以通過語音提示和警示顯示來糾錯[10]。
在婦科方面，通過高級婦科檢查模型，進行如婦科雙合診、三合診的檢查，正常和各類異常子宮的觸診等各種婦科臨床基本技能的訓練；通過外科綜合技能訓練組合模型及外科縫合包扎模型，進行婦科手術操作基本技能訓練。利用 HTC vive，醫生們可實現戴上 VR 頭盔，做虛擬手腕縫合手術如同打游戲一般激烈有趣[11]。
在計劃/輔助生育專業方面，可通過高級人工流產模擬子宮、女性宮內避孕器及訓練模型、高級透明刮宮模型、高級計劃生育教育模型等，進行人工流產、刮宮術、宮內節育器的放置和取出等計劃生育手術基本技能訓練等。通過 VR 頭盔，可觀看一、二、三代輔助生育技術的全過程操作及技術培訓，縮短年輕醫生培養周期，開展基層醫生繼續教育，同時通過 VR 技術開展患者健康教育。
3.2 建立婦產科臨床教學的量化考評系統
傳統的臨床教學質量評估具有主觀性、滯后性和缺乏針對性，而 VR 技術應用于臨床教學實踐中，可以把學生或者年輕醫師在 VR 技術下操作，與多維、多數據整合下的參考模式進行實時比對，通過圖像識別的相似率進行比對，使虛擬世界中的操作迅速得到反饋，學生可以及時更正操作步驟，提升操作學習效率。同時，通過 VR 技術虛擬婦產科手術操作過程，可讓學生在多維度視覺下尋找紕漏、加強思索[12]。
3.3 進行直觀的醫患溝通和交流訓練
在與患者交流時，可以開發“VR 帶你走進手術室”的大眾科普應用，普通人也能戴上 VR 眼鏡走進神秘的手術室，在醫患溝通中，VR 可以更直觀地讓患者和家屬理解手術方案，獲得充分的知情權和選擇權[13]。
3.4 學生和年輕醫師課下的虛擬操作，加強“三基三嚴”訓練
利用虛擬培訓系統——VR 模擬器或視頻模擬訓練箱，讓學員在短時間內熟悉和了解宮、腹腔鏡設備手術器械的工作原理及使用方法，在模擬腹腔設備前，面對真正的腹腔鏡電子成像設備，手持腹腔鏡手術器械，練習如何操控目鏡及腹腔鏡手術器械的方向，可行棋盤、拾豆、走線、木塊移動訓練，縫合打結，模擬宮腔鏡手術可行環狀電極切割、針狀電極分離、滾球電極點面止血以及宮腔內特定目標切割技巧等。此外，VR 技術還能促進教學相長，如哈佛醫學院開展的婦產科醫師培訓——臨床帶教模擬訓練，可訓練和提高帶教醫師的教學技巧[14]。
3.5 把抽象知識具體化，讓學習者更快捷地掌握知識
在婦科腫瘤治療的臨床實踐中，可以將婦科患者腫瘤的形狀、位置、大小模擬顯示在屏幕上，然后將放射治療的各種數據加入進去，再觀察腫瘤的變化情況，以幫助醫生修正治療方案和射線劑量[15]。
在婦科腫瘤藥物治療的教學中，傳統方法講解藥物動力學和藥物代謝學時因為其相對枯燥、抽象，學生學習的效果不佳。但 VR 技術則把學習者帶入了分子反應的內部，以獲得真實感受和第一手概念資料，大大提高學習的趣味性和效率[16]。
4 結語
雖然 VR 技術在其他臨床學科教學方面取得了一定的成績，但仍存在著不足之處，如因缺乏和患者的真實接觸，VR 技術對醫學生和年輕醫師人文精神的培養上，缺乏接觸真實患者的具體感知[17]。
VR 技術的培訓系統作為婦產科臨床教學方法尚處在初期探索階段，幾乎是一種全新的教學方法。該技術應用于婦產科臨床教學，不僅為醫學生的婦產科臨床操作技能訓練提供了良好的條件，激發他們的學習熱情和潛力；同時對任課教師的要求也較高，教師不僅要有豐富的專業知識儲備，還需要不斷改進教學方法，更好地利用虛擬技術服務課堂，提高教學效果。此外，對教務部門設備的提升要求較高，需要對婦產科課程設計中實際操作部分的框架進行全新整理，選擇適合開展 VR 技術的項目進行前期探索，待實踐中運行并完善。雖然 VR 技術還有很多亟待解決的問題，如視覺圖像的質量、手感的真實性、空間聲學及非語音聽覺方面的改善等，但我們相信，隨著 VR 技術的發展以及國內外對它的日益重視，這些問題遲早會得到解決，VR 技術在婦產科醫學教育上必將會有更加廣闊的應用前景。
虛擬現實（virtual reality，VR）技術是一門建立在多學科、高科技成果基礎上的新興邊緣技術，涉及計算機圖形學、人工智能、數據整合、圖像識別、網絡技術、計算機仿真技術、人機交互接口、傳感與測量、微電子技術和精確反饋系統等眾多相關科研領域，具備沉浸感、想象性和交互性 3 個本質特征[1]。臨床醫學教育可以通過 VR 技術構建三維可視界面，達成醫學生或者年輕醫生與臨床情景相互作用，提升臨床應變能力和實戰技能。該技術更加適合婦產科的臨床教學工作。
1 婦產科臨床教學的特點和難點
婦產科學是臨床醫學教學中的主干學科，要求每一個醫學生熟悉和掌握常見婦產科疾病的常規診療程序，每一名合格的年輕婦產科醫生需要獨立掌握常規手術和診療操作。但是，婦產科學因為疾病部位特殊，臟器隱匿且組織形態抽象、不可見，女性盆腔解剖結構復雜，學習時對解剖結構和層次不易掌握[2]。另外，患者和家屬的自我防范和保護隱私的意識日益增強，對未知侵入性檢查的恐懼感、婦科檢查本身帶來的不適感、文化差異等原因，部分患者拒絕婦科檢查；在婦產科臨床教學中愿意擔當標準化病人的志愿者較難尋找，這亦使醫學生和年輕醫生對婦產科臨床教學更感困難，特別是男生，因直接被家屬或者患者拒絕，甚至出現逃避婦產科學學習的現象。
2 醫學虛擬教學的特色
2.1 VR 技術的必要性
實踐動手能力是外科性質的婦產科學醫學生培養的重點。傳統意義上的婦產科手術和操作，均系有創且把患者作為直接實踐的對象，這種以患者為載體的跟師學徒式的練手模式，必定增加患者的痛苦和手術、侵入性檢查的創傷風險。在目前醫患矛盾尖銳、患者為本的情況下，以臨床實戰為基礎的醫學技能培訓舉步維艱，加之中國人口巨大，醫生嚴重缺乏，醫學實踐教學資源的不足，傳統的一對一或者多對一的教學模式已經不能適應現有的社會及醫療環境，必須創新突破才能滿足當代醫學教育的特殊性[3]。
有學者采用正常女性盆腔 CT 掃描數據在 Dextroscope 平臺對骨盆和盆腔內的主要臟器進行三維重建，并在 VR 環境下進行虛擬診療的操作[4]，這將為婦產科學教學瓶頸的突破帶來希望。
醫學 VR 技術就是將醫學與 VR 技術進行有機的結合。將 VR 技術廣泛應用到醫學領域，可為醫學生和醫生創造出一種有強烈現實沉浸感的虛擬環境，加強醫學生對知識和實踐的感受，增強醫生與疾病、醫生與患者之間的相互感知。
2.2 VR 技術的倫理性
毋庸置疑，婦產科臨床教學過程的操作中大部分是具有侵入性的，對患者來說，可能會有創傷性和危險性，未婚女性還可能存在意外醫源性處女膜損傷的倫理問題。醫學生或者年輕醫生的技能操作尚不規范和熟練，讓其直接施行操作，除存在醫療資質的法律問題外，還有可能對患者構成傷害，甚至危及他們的生命，這有悖于醫學倫理。其次臨床教學中學生多組見/實習，如果反復檢查同一例患者，患者的合作程度會明顯降低，從愛傷觀念和人道主義觀念出發，需要有新的教學方法來代替以真人為對象的婦產科學臨床實踐教學[5]。
2.3 VR 技術的經濟性
婦產科學教學的一個特點是高成本，包括對手術室的占用、手術器械和耗材的使用、消毒和醫院感染防護的成本等等，而 VR 技術可以大大節約成本。而且，隨著科技的日新月異，新知識、新技術層出不窮，所以醫學生和年輕醫生在專業教育上需要終身學習，這種新知識、新技術的學習成本高昂，方法復雜。而 VR 技術可以在某種程度上幫助大家學習或者熟悉這些新知識和新技術[6]。
近年來 VR 設備的價格逐漸下降，一副 VR 眼鏡通常在 80～200 元之間，基于較高價格的婦產科實踐用計算機輔助診斷，每年 1 500 美元的軟件訂閱成本，VR 技術無疑是一種價廉的學習工具，它提供的無損耗實踐環境可以模擬實驗、實習的全部過程，改變了傳統的教師演示、學生練習的教學模式。學生可在不占用手術病房資源的情況下，掌握常見婦產科疾病診療的操作流程，這樣很大程度地節約了臨床實踐資源，有效緩解供需矛盾。
應用 VR 技術，可重現同一婦產科病例和突發場景并借助教學實習醫院的大數據整合，豐富案例庫，針對某一婦產科疾病現象，模擬出不同的病因，并進行相應的處理。
2.4 VR 技術的可推廣性
2.4.1 突破思維的界限 目前，醫學類高校的教學現狀為：醫療教學資源稀少，可供解剖和學習的標本稀少，很多實習課和動手能力是“紙上談兵”，甚至是小動物的解剖對于日益增長的醫學生實習需求來說是杯水車薪。而沉浸性是 VR 技術最主要的技術特征，使用者借助設備和自身的感知系統，在虛擬的三維環境中能全身性地投入學習，體會到與現實非常接近的教學環境，學習積極性和學習效果都能夠得到很大的提高。
2.4.2 突破時空的界限 婦產科臨床教學和其他醫學教育一樣，需要反復實踐和強化，因實習空間的限制、病患隱私的考慮、課程排程相對固化等因素的制約，傳統婦產科教學卻未能有與之相當的實踐教學來加以輔助，這樣的矛盾必然會使臨床教學質量的提升不能與理論和科技的發展同步。隨著目前我國醫療事業和現代計算機技術的不斷發展壯大，VR 技術必然會在婦產科教學中越來越普及、越來越深入。學員戴著便攜式 VR 設備，如同身臨其境站在手術室中，感受主刀醫生的視野，并能清楚地看到每一步手術操作的細節；借助 360°全景視野的隨意切換，他們還能實時觀摩、學習醫生和護士之間、主刀醫生和助手之間以及手術醫生和麻醉醫生之間的默契配合[7-8]。
3 VR 技術在婦產科臨床教學中的應用
3.1 建立婦產科臨床技能模擬實驗室
根據婦產科本科教學內容和住院醫師規范化培訓教學的要求及臨床實踐的需要，在醫院或者醫學院臨床技能中心建立婦產科臨床技能模擬實驗室，共享 VR 硬件設施，購置和開發婦產科臨床軟件，為婦產科臨床實踐搭建 VR 平臺。
在產科方面，通過高級電腦孕婦腹部檢查模型，進行產科檢查的四部手法觸診、胎兒心音的聽診、骨盆外測量訓練；通過高智能數字化分娩與母子急救模擬人指導產科工作者，通過產程圖辨別分娩的不同產程階段、異常產程的診斷及合理的處理；通過胎兒的臨床監護，及時診斷胎兒宮內窘迫，訓練胎兒/新生兒窘迫的急救處理；通過高級助產訓練模型、分娩機轉示教模型和高級會陰切開縫合技能訓練模型，進行助產技能訓練等[9]。韓國已經開發出分娩 VR 模型，學生不僅可以進行接生，還可以對臀位分娩等較為復雜的接生情況進行模擬操作，以積累更多的實踐經驗，操作是否正確可以通過語音提示和警示顯示來糾錯[10]。
在婦科方面，通過高級婦科檢查模型，進行如婦科雙合診、三合診的檢查，正常和各類異常子宮的觸診等各種婦科臨床基本技能的訓練；通過外科綜合技能訓練組合模型及外科縫合包扎模型，進行婦科手術操作基本技能訓練。利用 HTC vive，醫生們可實現戴上 VR 頭盔，做虛擬手腕縫合手術如同打游戲一般激烈有趣[11]。
在計劃/輔助生育專業方面，可通過高級人工流產模擬子宮、女性宮內避孕器及訓練模型、高級透明刮宮模型、高級計劃生育教育模型等，進行人工流產、刮宮術、宮內節育器的放置和取出等計劃生育手術基本技能訓練等。通過 VR 頭盔，可觀看一、二、三代輔助生育技術的全過程操作及技術培訓，縮短年輕醫生培養周期，開展基層醫生繼續教育，同時通過 VR 技術開展患者健康教育。
3.2 建立婦產科臨床教學的量化考評系統
傳統的臨床教學質量評估具有主觀性、滯后性和缺乏針對性，而 VR 技術應用于臨床教學實踐中，可以把學生或者年輕醫師在 VR 技術下操作，與多維、多數據整合下的參考模式進行實時比對，通過圖像識別的相似率進行比對，使虛擬世界中的操作迅速得到反饋，學生可以及時更正操作步驟，提升操作學習效率。同時，通過 VR 技術虛擬婦產科手術操作過程，可讓學生在多維度視覺下尋找紕漏、加強思索[12]。
3.3 進行直觀的醫患溝通和交流訓練
在與患者交流時，可以開發“VR 帶你走進手術室”的大眾科普應用，普通人也能戴上 VR 眼鏡走進神秘的手術室，在醫患溝通中，VR 可以更直觀地讓患者和家屬理解手術方案，獲得充分的知情權和選擇權[13]。
3.4 學生和年輕醫師課下的虛擬操作，加強“三基三嚴”訓練
利用虛擬培訓系統——VR 模擬器或視頻模擬訓練箱，讓學員在短時間內熟悉和了解宮、腹腔鏡設備手術器械的工作原理及使用方法，在模擬腹腔設備前，面對真正的腹腔鏡電子成像設備，手持腹腔鏡手術器械，練習如何操控目鏡及腹腔鏡手術器械的方向，可行棋盤、拾豆、走線、木塊移動訓練，縫合打結，模擬宮腔鏡手術可行環狀電極切割、針狀電極分離、滾球電極點面止血以及宮腔內特定目標切割技巧等。此外，VR 技術還能促進教學相長，如哈佛醫學院開展的婦產科醫師培訓——臨床帶教模擬訓練，可訓練和提高帶教醫師的教學技巧[14]。
3.5 把抽象知識具體化，讓學習者更快捷地掌握知識
在婦科腫瘤治療的臨床實踐中，可以將婦科患者腫瘤的形狀、位置、大小模擬顯示在屏幕上，然后將放射治療的各種數據加入進去，再觀察腫瘤的變化情況，以幫助醫生修正治療方案和射線劑量[15]。
在婦科腫瘤藥物治療的教學中，傳統方法講解藥物動力學和藥物代謝學時因為其相對枯燥、抽象，學生學習的效果不佳。但 VR 技術則把學習者帶入了分子反應的內部，以獲得真實感受和第一手概念資料，大大提高學習的趣味性和效率[16]。
4 結語
雖然 VR 技術在其他臨床學科教學方面取得了一定的成績，但仍存在著不足之處，如因缺乏和患者的真實接觸，VR 技術對醫學生和年輕醫師人文精神的培養上，缺乏接觸真實患者的具體感知[17]。
VR 技術的培訓系統作為婦產科臨床教學方法尚處在初期探索階段，幾乎是一種全新的教學方法。該技術應用于婦產科臨床教學，不僅為醫學生的婦產科臨床操作技能訓練提供了良好的條件，激發他們的學習熱情和潛力；同時對任課教師的要求也較高，教師不僅要有豐富的專業知識儲備，還需要不斷改進教學方法，更好地利用虛擬技術服務課堂，提高教學效果。此外，對教務部門設備的提升要求較高，需要對婦產科課程設計中實際操作部分的框架進行全新整理，選擇適合開展 VR 技術的項目進行前期探索，待實踐中運行并完善。雖然 VR 技術還有很多亟待解決的問題，如視覺圖像的質量、手感的真實性、空間聲學及非語音聽覺方面的改善等，但我們相信，隨著 VR 技術的發展以及國內外對它的日益重視，這些問題遲早會得到解決，VR 技術在婦產科醫學教育上必將會有更加廣闊的應用前景。