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虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用摘要:虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用已日益廣泛。該文結(jié)合四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)情況,對中心的數(shù)字化3D虛擬口腔解剖實(shí)習(xí)平臺、穆格數(shù)字化虛擬I:1腔技能培訓(xùn)系統(tǒng)及口腔醫(yī)學(xué)仿真機(jī)器人實(shí)習(xí)機(jī)等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺作一介紹,并對虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用作一展望。關(guān)鍵詞:虛擬仿真技術(shù);口腔醫(yī)學(xué)教育;應(yīng)用現(xiàn)狀虛擬仿真,也稱虛擬實(shí)境,是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環(huán)境,通過使用各種交互設(shè)備,同虛擬環(huán)境中的實(shí)體相互作用,使操作者產(chǎn)生身臨其境的交互式視景仿真和信息交流,是一種先進(jìn)的數(shù)字化人機(jī)接口技術(shù)。該技術(shù)由美國V
PL公司創(chuàng)建人拉尼爾(JaronL
anier)在8O年代初提出,最早源于美國軍方的作戰(zhàn)模擬系統(tǒng)。9O年代初在商業(yè)領(lǐng)域得到進(jìn)一步發(fā)展。目前虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛,除在軍事作戰(zhàn)模擬,飛機(jī)、船舶、車輛現(xiàn)實(shí)虛擬駕駛訓(xùn)練,飛機(jī)、導(dǎo)彈、輪船虛擬制造,以及在城市規(guī)劃、地理信息、室內(nèi)設(shè)計(jì)、文物保護(hù)等現(xiàn)實(shí)虛擬仿真模擬外,其在醫(yī)學(xué)生物領(lǐng)域的應(yīng)用也被廣泛關(guān)注。本文結(jié)合四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)方面的應(yīng)用,對虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望作一介紹。1虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域應(yīng)用的必要性醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù),構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對象的新型教學(xué)方式。學(xué)生在虛擬環(huán)境中開展實(shí)驗(yàn),達(dá)到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)效果。教育部根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020周學(xué)東,等:虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用年)》,啟動了國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)工作。虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用是促進(jìn)醫(yī)學(xué)教育生動化的需要。三維虛擬仿真軟件和虛擬課堂系統(tǒng)相結(jié)合,蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)打破了時(shí)空局限性,為學(xué)生提供了真正的“開放性教學(xué)環(huán)境。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育難以直接展示人體結(jié)構(gòu)、疾病發(fā)生及發(fā)展過程等內(nèi)容,教學(xué)缺乏生動性,難以形象化,不利于學(xué)生更好地掌握醫(yī)學(xué)知識。虛擬仿真三維軟件技術(shù)建立的人體結(jié)構(gòu)模型,使學(xué)生通過人機(jī)交互,在模型內(nèi)部“漫游”,能夠非常直觀、輕松地學(xué)習(xí)人體解剖結(jié)構(gòu)。不僅調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且將抽象的內(nèi)容具體化、形象化,給學(xué)生留下深刻的記憶,也給教員提供了方便,大大提高了教學(xué)質(zhì)量。虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用是提高醫(yī)學(xué)專業(yè)實(shí)踐性的需要。醫(yī)學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)貫穿整個(gè)教學(xué)過程。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的優(yōu)劣對學(xué)好這門課程至關(guān)重要。學(xué)生只有通過足夠的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和一定數(shù)量的綜合實(shí)驗(yàn)才能獲得必要的綜合技能。為醫(yī)學(xué)教學(xué)打造的各種三維虛擬互動軟件和虛擬課堂系統(tǒng)的問世,使得教學(xué)模具具有重復(fù)性和可逆性,學(xué)生得以有效培訓(xùn)一些無創(chuàng)性的操作方法,這對提高醫(yī)學(xué)教學(xué)質(zhì)量起到了很大的促進(jìn)作用。虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用是醫(yī)學(xué)教育順應(yīng)社會發(fā)展的需要。隨著社會的發(fā)展,患者自我保護(hù)意識加強(qiáng),醫(yī)患關(guān)系矛盾日益凸顯。這就要求學(xué)生在進(jìn)入臨床實(shí)踐前必須盡可能地熟練掌握各種操作技巧,因此需要在臨床前的技能訓(xùn)練中給學(xué)生提供更真實(shí)、【核心期刊-代發(fā)】更先進(jìn)的模擬環(huán)境進(jìn)行各種臨床操作技巧的訓(xùn)練。應(yīng)運(yùn)而生的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為教師、學(xué)生提供了一個(gè)無創(chuàng)性、無損毀性、無危險(xiǎn)性的訓(xùn)練方式,通過學(xué)生在虛擬模型上的操作,完成對醫(yī)學(xué)生基本技能的訓(xùn)練,為臨床實(shí)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域應(yīng)用的必然性目前,國內(nèi)外口腔醫(yī)學(xué)高等院校進(jìn)行臨床前技能培訓(xùn)主要應(yīng)用仿頭模訓(xùn)練系統(tǒng)。但這種仿頭模訓(xùn)練系統(tǒng)無法將患者在治療過程中的疼痛、不適等感受反饋給操作者,使學(xué)生及時(shí)糾正不良操作,缺乏臨床感;其次該系統(tǒng)使用的是塑料牙,質(zhì)地遠(yuǎn)不及真牙,不能體會真牙的操作感;再者,該訓(xùn)練模式只能進(jìn)行牙體硬組織疾病等部分常見口腔疾病的治療和操作訓(xùn)練,難以模擬口腔軟組織疾病等其他口腔常見疾病,也不能進(jìn)行拔牙、牙周根尖周手術(shù)及牙槽外科手術(shù)等操作訓(xùn)練。綜合來看,仿頭模的模擬訓(xùn)練項(xiàng)目較局限,給操作者帶來的體驗(yàn)真實(shí)感不強(qiáng),臨床感不高,具有一定的局限性,不能完全適應(yīng)日益發(fā)展的教學(xué)要求。因此,運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)是口腔醫(yī)學(xué)教育發(fā)展的必然趨勢。3虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與口腔教學(xué)相結(jié)合,在口腔教學(xué)領(lǐng)域是一次革命性的突破,歐美國家已有近20所高校使用了該技術(shù)。目前該技術(shù)在我國口腔醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域也有了初步的嘗試和應(yīng)用。國內(nèi)一些知名院校已在各專業(yè)課程的教學(xué)過程中逐步借助虛擬仿真技術(shù)來實(shí)現(xiàn)特定的教學(xué)功能,改進(jìn)或替代傳統(tǒng)的教學(xué)方式,其教個(gè)具體項(xiàng)目上都能得到良好的技能訓(xùn)練,為臨床實(shí)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),解決在專業(yè)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)中難以實(shí)現(xiàn)“身臨其境”的難題。4.3口腔醫(yī)學(xué)仿真機(jī)器人實(shí)習(xí)機(jī)口腔醫(yī)學(xué)機(jī)器人訓(xùn)練機(jī)是一種臨床前技術(shù)訓(xùn)練和臨床實(shí)習(xí)的高仿真模擬訓(xùn)練設(shè)備,不僅有對學(xué)生進(jìn)行必備臨床技能培訓(xùn)的功能,還能模擬臨床患者疼痛、嘔吐等實(shí)時(shí)反應(yīng),甚至能模擬因操作不當(dāng)造成患者不愉快等真實(shí)反應(yīng):如從患者眼睛上面移動物品時(shí),能模擬出患者的恐怖感;操作者不慎碰到胸和肩膀時(shí)模擬出患者的不快反應(yīng);在設(shè)備口腔內(nèi)安裝了表現(xiàn)嘔吐的反射傳感器,來訓(xùn)練對敏感患者的操作治療。同時(shí)學(xué)生還可以通過對機(jī)器人的問診、解釋治療過程等語言交流工作學(xué)習(xí)與患者進(jìn)行交流,完成學(xué)生接待患者時(shí)的“態(tài)度、習(xí)慣、接待方法”等重要方面的培養(yǎng)。通過仿真人的動作、語言、表情多種反饋信息,學(xué)生可以改良自身操作手法和與患者交流的語言,能夠達(dá)到在沒有教師的指導(dǎo)下,可以通過影像回放來重新冷靜地審視自己,實(shí)現(xiàn)自我改善、自我學(xué)習(xí)的目的。5結(jié)束語虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成的教學(xué)功能,在涉及高?;驑O端的環(huán)境、不可及或不可逆的操作,以及高成本、高消耗、大型或綜合訓(xùn)練等情況時(shí),為醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)提供可靠、安全和經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。從華西口腔實(shí)驗(yàn)教學(xué)目前已開展的部分虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)效果看,師生對該技術(shù)的接受程度高,該技術(shù)的應(yīng)用能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,深受學(xué)生歡迎。未來虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展方向還
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