【胸腔穿刺虛擬教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)】

　　功能、作用介紹：

　　1. 虛擬現(xiàn)實技術(shù)定義及作用和特點

　　虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality, VR)，是由美國VPL公司創(chuàng)建人Jaron Lanrer在20世紀(jì)80年代初提出，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。這種技術(shù)是一種綜合計算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多種技術(shù)制造逼真的人工模擬環(huán)境，并能有效地模擬人在自然環(huán)境中的各種感知系統(tǒng)行為的高級的人機(jī)交互技術(shù)。虛擬環(huán)境通常是由計算機(jī)生成并控制的，使用戶身臨其境地感知虛擬環(huán)境中的物體, 通過虛擬現(xiàn)實的三維設(shè)備與物體接觸, 從而真正地實現(xiàn)人機(jī)交互。它具有多感知性、沉浸感、交互性、構(gòu)想性等特點。最早在航空、軍事、核工業(yè)等高危行業(yè)有一定的發(fā)展。

　　2. 虛擬現(xiàn)實技術(shù)醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用

　　伴隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)學(xué)教育尤其是臨床醫(yī)學(xué)教育中相關(guān)的應(yīng)用也備受各國關(guān)注。在虛擬環(huán)境中，可以建立虛擬的人體模型，借助跟蹤器、感覺手套，可以很容易地了解人體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu)。操作者可以通過視覺、聽覺、嗅覺、觸覺和加速度等多種感覺通道感知計算機(jī)模擬的虛擬世界，也利用計算機(jī)輸入設(shè)備或者外圍設(shè)備，通過語言、手勢進(jìn)入虛擬環(huán)境，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實時交互，并且能夠感知和操作虛擬環(huán)境中的各種對象.進(jìn)而獲得身臨其境的感受和體驗。國外已經(jīng)有腔內(nèi)鏡、腹腔鏡、關(guān)節(jié)手術(shù)模擬器等相關(guān)產(chǎn)品，但是昂貴的價格限制了其應(yīng)用。然而，正因如此，也給了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在國內(nèi)更大的發(fā)展和普及的空間。

　　虛擬醫(yī)學(xué)系統(tǒng)與其他教學(xué)方法和系統(tǒng)相比有其獨有的特性。計算機(jī)輔助的模擬技術(shù)可將醫(yī)學(xué)教學(xué)中復(fù)雜的實驗及操作數(shù)字化, 通過直觀的表達(dá)學(xué)生易于學(xué)習(xí)和掌握, 在傳統(tǒng)教學(xué)方法和模式的基礎(chǔ)上, 提供多樣性的主動學(xué)習(xí)的環(huán)境, 具有較強的人機(jī)對話功能, 容易建立起雙向交互式人機(jī)界面, 使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)到主動積極靈活的學(xué)習(xí), 提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。

　　3. 胸腔穿刺虛擬教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)過

　　胸腔穿刺是臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)中一項重要的教學(xué)內(nèi)容，也是學(xué)生必須掌握的一項基本實踐技能。長期以來，臨床教師多采用模具進(jìn)行教學(xué)。即使是數(shù)萬元的模具，穿刺時手感不真實仍然是不可回避的，尤其是模具易損耗，限制了實際的使用。為了能夠彌補上述模具顯現(xiàn)的不足，促進(jìn)臨床教學(xué)的發(fā)展，自2012年初開始，上海交通大學(xué)六院臨床醫(yī)學(xué)院與敏行醫(yī)學(xué)公司合作，共同研發(fā)了“胸腔穿刺虛擬教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)”。相似的產(chǎn)品在國內(nèi)外文獻(xiàn)中尚未見具體報道。因此，此產(chǎn)品在國際、國內(nèi)醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)領(lǐng)域中處于領(lǐng)先地位，設(shè)備的研制和使用受到了國內(nèi)外同行的高度關(guān)注。

　　4. 胸腔穿刺虛擬教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)功能簡介

　　該系統(tǒng)可以讓學(xué)生根據(jù)不同病例及病史描述，做出臨床判斷，進(jìn)行預(yù)處理后進(jìn)入穿刺操作，完成操作后，繼續(xù)完成一定數(shù)量的選擇題。

　　進(jìn)入練習(xí)界面后，學(xué)生首先會看到一份病例簡介，學(xué)生要判斷該患者是否可以進(jìn)行胸腔穿刺。例如，病史提示有凝血功能障礙時，學(xué)生必須先點擊“禁忌癥處理”，才能進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。在演示和訓(xùn)練模式下，系統(tǒng)具有器械選擇判斷及提示功能。穿刺定位步驟具有明顯的體表標(biāo)志，并具有三維剖面圖輔助功能，加深學(xué)生印象。穿刺部位需要消毒三次，系統(tǒng)具有操作自動判斷及糾錯功能，如果消毒范圍過小、或有留白，必須重新進(jìn)行消毒。模擬麻醉全過程，多角度進(jìn)針，注射皮丘，垂直進(jìn)針逐層麻醉。穿刺到不同部位和組織，對應(yīng)具有不同的阻力和突破感?？蛇M(jìn)行多次抽液操作，抽液量可控制。系統(tǒng)自動判斷引流導(dǎo)管的閉合狀態(tài)，并給與提示。局部麻醉和穿刺過程中的進(jìn)針突破感完成模擬真實感覺，而且教師可以根據(jù)病例胸膜厚度的特點，設(shè)定阻力大小的變化。抽吸積液可模擬送檢，進(jìn)行實驗室化驗。系統(tǒng)還根據(jù)學(xué)生實際操作情況，模擬了各種病理情況，如出血、氣胸、肺損傷等。

　　該訓(xùn)練系統(tǒng)的主要優(yōu)點有：(1)提供真實的“沉浸感”訓(xùn)練微環(huán)境，可反復(fù)、無風(fēng)險訓(xùn)練。(2)交互式力反饋系統(tǒng)，可提供到每一個解剖層次的精準(zhǔn)操作感覺。(3)虛擬技術(shù)呈現(xiàn)多樣式病人，滿足不同訓(xùn)練要求，同時體現(xiàn)人文關(guān)懷、避免操作風(fēng)險。(4)使用虛擬技術(shù)，穿刺過程中不使用耗材，可以反復(fù)不限次數(shù)的練習(xí)。(5)打破教學(xué)時間、空間的限制，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

　　5. 胸腔穿刺虛擬教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)教學(xué)使用情況

　　該系統(tǒng)目前用于上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院部分本科生的實踐技能培訓(xùn)與考試。主要分為：四年級學(xué)生臨床見習(xí)中初步介紹胸穿技術(shù);五年級學(xué)生臨床實習(xí)中重點訓(xùn)練胸腔穿刺操作及用于出科考試;長學(xué)制學(xué)生臨床輪轉(zhuǎn)中培訓(xùn)和考試前培訓(xùn)。

　　作品名稱：胸腔穿刺虛擬教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)

　　完成單位：上海交通大學(xué)六院臨床醫(yī)學(xué)院、蘇州敏行醫(yī)學(xué)信息技術(shù)有限公司