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前言
随着经济社会发展水平的不断提高，受人口老龄化加剧、慢性病增长、社会防疫常态化以及健康新需求不断涌现的影响，近年来各细分领域医护人才需求量不断增加，同时“医护短缺”成为亟待破解的医疗难题。但是，医学人才的培养、传统的医学实验、实践实训，却受到了诸多限制：
（一）传统教学思维的限制
受传统教学思维的限制，医护教学的实训教学方法形式单一，往往以单纯的操作技能训练为主，缺乏训练思维能力的实验项目，学生难以将理论联系实际。
（二）医学伦理学和病人隐私安全的限制
受医学伦理学和病人隐私安全的限制，一些侵入性操作不允许学生直接在病人身体上进行练习；其他涉及病人隐私的操作，同样不允许不熟练的学生或性别不同的学生直接在病人身体上进行反复练习。
（三）培训时间及场景的限制
受培训时间及场景的限制，学生较少遭遇一些突发及危重症情况。实验室也难以提供机会给学生进行练习。即便临床实习时遇见病情复杂的患者和紧急情况，为维持合适的救护环境，学生很难亲身参与，甚至还需回避。
（四）实验成本、资源和场地的限制
受实验成本、资源和场地的限制，一些耗材较多且对实验设备要求较高的实验项目，各种抢救及灾难场景的演练等都难以大批量反复实施。利用仿真学习情境进行培训，减少消耗，保证教学质量，又极大地节省了成本。
（五）师资水平差异的限制
受师资水平差异的限制，在学徒式的临床培训过程中，学生会从不同的老师那里学习知识和技能，现有的医护教学内容多，操作过程复杂、技术要求高，且不能在真人身上进行反复练习。单纯在局部模型上进行的反复练习让学生感觉枯燥乏味，难以提高其学习兴趣。
在如此形势下，如何借助已经出现的现代医学模拟技术、虚拟仿真技术，为医学生提供安全、高效、体验真实的教学环境，制定科学、完善的教学和考评体系，正在成为医学教学的重要议题。利用虚拟仿真技术和医学模拟装备，构建医学模拟的教学环境，进行仿真教学、沉浸式教学的方案和体验，解决医学生的“做不好”“做不了”“做不到”三个问题：
① 做不好：难以真实、反复模拟训练
教学中标准化病人（SP）志愿者少，学生模拟训练机会受限；
② 做不了：内容抽象难理解
部位特殊，脏器隐匿，且形态抽象、不可见，灾害情景心理应对抽象难理解
③ 做不到：临床训练机会少
自我隐私保护的意识增强、产妇意愿，助产或护理本科生尤其是男护生缺少临床实习机会。
总之，虚拟仿真技术可以助推医学实践教育突破性发展，将那些高投入、高难度、高风险、难实施、难观摩、难再现的医学实训项目通过虚拟仿真达成实训目的，在培养医学生专业能力和临床胜任力方面发挥着重要的作用。
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医学模拟中心应用需求
虚拟仿真技术在医学模拟中应用主要体现在五个方面：
模拟病例
模拟临床诊断思维，按照病史采集、体格检查、实验室检查、辅助检查、诊断等一步步，科学有效的训练医学生的临床思维。
模拟临床情景
模拟多种院前场景，例如交通事故、战场、火灾、公园等多种场景，给学生以身临其境的感觉，充分增加学生学习的趣味性和互动性。
模拟技能操作
通过对临床技能（内科、外科、妇科、儿科、急救等）、护理技能（基础、助产、老年等）的教学模拟，进一步提升医学教学真实感，使教学质量得到有效保障。
模拟脏器
模拟真实人体器官，包括心脏、肠、肝、肾、肺、大脑等器官，便于提升影像诊断水平。
模拟人体机能
通过对人体各机能的模拟，进一步提高临床认知和思维能力。
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虚拟仿真技术
虚拟仿真技术（Virtual Reality，简称VR）的官方解释是：指利用多媒体技术结合仿真技术而创造一个集视觉、听觉、触觉及嗅觉等为一体的虚拟现实世界，可以让用户自然地感受到虚拟空间中的客体，并与客体进行互动的技术，不仅涵盖了计算机仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、网络技术等多项技术，而且还结合了计算机图形学、图像处理以及模式识别等多种元素，是现代仿真技术的一种发展与延伸。其突出特点是可以让用户有身临其境的感觉，从而产生构想，并与虚拟空间的客体进行交互。
通过大量案例实践，把虚拟仿真技术应用至医学模拟教学后，我们大致总结出多维信息技术下的数字化智慧医教所包含的内容：
在可视化技术上
VR虚拟现实技术
实现360度沉浸式场景显示，手柄交互
AR增强现实技术
实现患者、道具、UI菜单的显示
MR混合现实技术
实现与真实环境交互时同步获得实际反馈的虚实融合
XR扩展现实技术
绿幕抠像、虚实融合、虚拟场景一键交换、三维课程录制
融合投影技术
沉浸式场景还原，与实景1:1建模，画面投射到墙面、地面
在制作技术上
3D特效制作技术
声音特效、视觉特效
三维模型制作
通过虚拟三维空间构建出具有三维数据的模型
交互技术
语音交互、手柄交互
虚实融合技术
虚实空间的叠加和融合
在交互技术上
手势识别
识别用户十指的动作路径、手势动作、运动轨迹
运动捕捉技术
对人体或者其他物体在三维空间当中的基本动作轨迹进行跟踪、测量和记录
语音识别
将语音中的词汇内容转换为计算机可读的输入
在数据库技术上
数据库
内置大量病例资源、患者信息、语言库、三维模型、数据信息
其实，我们一个应用案例往往并不会只应用单一某种技术，通常是需要进行多种虚拟仿真技术的整合，克服一种技术的局限性，应用不同技术的优势，结合各种不同的模拟教学设备进行优势互补，灵活应用，最大程度的辅助到教学方式设计、教学内容建设，解决不同层次教学需求，以达成最佳的教学效果，实现教学目标。
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虚拟仿真技术在医学模拟中的应用
竹石信息自成立以来，坚持科研创新，大力深耕虚拟仿真在医学领域的应用，通过情景可视化、交互物理化、评价客观化和沟通智能化四大要素，构建了多个高度融合、高度沉浸、高度交互的教学环境，同时也为客户提供多套定制化、一体化的虚拟仿真解决方案。
急救类
「战略训练」3D数字沙盘推演系统
虚拟应急救援3D电子沙盘推演系统基于大量重大事故不可复制、高危场景不可还原，临床工作者应急救援训练资源不足。因此，本产品通过高质量的3D建模，构建出各类灾害及重大事故3D虚拟场景。采取Unity3D技术实现生存链院内部分的情景化流程训练，用3D界面构造生动画面。从宏观角度，以突发事件为导向，训练医护人员的团队协作和思维决策能力。
「战术训练」线上虚拟急救平台
虚拟急救平台基于Unity3D技术实现生存链院前部分的情景化流程训练，用3D界面构造生动的画面。急危重症作为临床的重要专科领域，需要提高医护人员的个人技能和个人思维。因此，从微观的角度，以病例为导向，训练医护人员面对病例发展过程，在不同的阶段该采取怎样的医疗措施，且从微观的角度对患者进行怎样的医疗处置，同时提高医护人员面对不同患者该如何判断伤情、药物该如何使用以及在突发情况下对患者采取的应急措施和医疗处置的能力。
『战术训练』线下情景化虚实同和急救训练平台
将MR、动作捕捉、融合投影、人工智能技术复杂结合，构建虚拟情境，为学员营造多个生动、逼真的沉浸式虚拟训练场景。
『战术训练』BLS虚拟仿真训练系统
BLS线上虚拟仿真训练平台系统基于重大灾害事故应急处置案例，运用信息化+虚拟仿真的技术，将案例以全仿真的3D场景展现，增加其操作的真实性、代入性、生动性，消除医护人员对重大突发事故应急处置的陌生感、恐惧感、无措感。让学生能够深度掌握应急处置和生命支持的全过程，完成课程的系统性学习，提升知识应用能力。提高医护人员在突发事故现场应急救护的能力，促进理论知识和实践技能的结合，从而，整体提升医护人员面对突发灾害事故现场的应急协作处置能力。
『战术训练』基于心悸症状异位妊娠急救训练系统
掌握心悸患者接诊、失血性休克的应急处置、会诊及交接班程序、妇科双合诊检查、阴道后穹窿穿刺、妇科手术术前准备程序、危重症患者转运
『技能训练』虚实结合心肺复苏
线下VR心肺复苏训练系统基于VR技术、动作捕捉技术。系统能够给训练者提供院前急救沉浸场景。场景中的虚拟伤患和现实中的模拟人通过定位器结合，智能模拟人内置传感器，能够感知与测量按压位置、按压力度、按压次数、按压频率、吹气量等数据，现实环境中训练者对模拟人操作通过动作捕捉映射到虚拟环境对虚拟伤患操作，真正实现虚实融合心肺复苏操作。通过可视化、语音等人性化提示，实现人机交互指导，提高学生的学习兴趣和主动性，增强真实体验感，贯通学生对院前急救理论学习和实际操作练习的全过程，提高学生分析和解决问题的能力，加强学员综合能力的培养。
『技能训练』气管切开
内外儿及诊断类
『内科技能』
『外科技能』
『新生儿复苏』
『临床诊断思维』
护理类
『护理技能』
『助产护理』
『老年照护』
『护理思维』
公卫类
医技影像类
南京竹石信息科技有限公司是一家专业从事医学数字化教学产品以及医学虚拟仿真教学产业研究开发的高新技术企业，公司集产业研究、产品开发及行业应用于一体，致力于新技术在医学教育领域的实践与应用，一直以来秉承“以科技之极，助行业创新”的公司理念，有效推动了中国医学教育发展，是国内极少数具有医学教育全套信息化、数字化系统产品线的制造商。
竹石信息深耕医学教育信息化和虚拟仿真教学内容体系的垂直赛道，针对不同临床医学技能教育培训的各个环节，提供软硬一体化平台、专业化培训内容建设和个性化运营服务的一站式服务。目前，竹石信息已为国内上百家头部医院和医学类院校提供多套沉浸式、交互式、探索式的虚拟仿真教学解决方案。
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