國立成功大學醫學院醫學系 助理教授
國立成功大學醫學院附設醫院急診部 兼任主治醫師
徐祥清醫師
國立成功大學醫學院臨床技能中心
賴宏瑛
國立成功大學醫學院教學資源中心主任
國立成功大學醫學院附設醫院教材室主任
蔡宏名主任
從VR教室回顧虛擬實境醫學教育的應用與發展
近年來對於VR（虛擬實境）的運用越來越廣泛，在台灣已有許多的醫學院校與民間業者合作或共同開發，包括成立VR教室或建置相關設備、舉辦相關的會議與訓練課程、建立學分課程等等，導入虛擬實境於醫學教育領域的應用勢在必行，使用體感科技(AR/VR)應用於醫護人員培訓、醫學知識教學，比起傳統培訓方式，讓學習者在逼真安全的虛擬環境中進行學習，不僅可以降低人員設備成本花費，透過視、聽、觸覺感知，學習技能實際操作，同時更能沉浸於真實多元的情境，加深使用者專注度和學習成效。在科技與網路的快速進步下，亦能結合網路和體感科技，打造遠距離培訓技術，讓指導員不用親臨現場，遠距也能傳授專業知識。
VR（虛擬實境）技術是一種功能強大的工具，近年來的發展與應用取得明顯的進步。VR的特色在於具有設計標準、可再現和可控制的環境的能力，使得它能夠從簡單的圖形應用至高級的汽車工業、建築與醫學，更借用其可再視性之功能，運用於科學與職場訓練。從定義上來講，VR是由電腦生成對於真實或想像中環境的模擬工具。而要能夠體驗VR的關鍵四大要素包括虛擬世界、沉浸感、使用者反應的感官反饋和互動；換句話說，VR是用於描述允許使用者對此環境進行互動的模擬3D計算機環境。大多數VR環境提供了使用者進行視覺、聽覺、觸覺互動的工具，儘管其他VR環境使用不同類型的傳感器來提供更真實的環境感。
如今，擬真醫學教育可算是教育中的一種信息技術（IT）的運用。而近年來VR加強了在醫學領域的應用，例如它用於外科手術訓練，如腹腔鏡手術。此類3D或多維模擬作為一種新的醫學教育方式可算是較為常見的；在“虛擬手術”中外科醫師能夠多次練習手術過程，並在虛擬環境中提高其手術技能。有研究表示，使用虛擬手術可顯著提高手術室手術品質(病人安全)，尤其是在青光眼和腦部手術等敏感手術中。而同樣 VR亦可用於解剖學教學。此類軟體可展示使用分割的2D放射圖像轉換為3D模型並以可承受的成本導入VR的應用；在虛擬空間中3D模型經過處理後能被動的旋轉與平移運作。這些動作允許用戶使用頭部傾斜和注視來探索3D模型，例如在顱內結構認知或骨骼的3D模型。由此可知，從外科與解剖領域開始， VR被認知在放射(影像醫學)教育中具有許多潛在用途。虛擬實境代替查看僅限於桌面應用程序的堆疊2D圖像或3D模型，而增加了用戶的教育互動性。對3D空間中的解剖結構的直觀了解可增強醫學生、住院醫師和我們正在治療的患者的學習體驗，也可做為對患者提供資訊的工具。
然而在此風光的建置背後，我們仍然須瞭解VR的限制與挑戰。第一，它影響人與人之間直接的交流以及醫病間的溝通；例如，我們可以使用遠端醫療或VR來協助患者進行復健，但卻缺乏醫療人員的直接監督而可能產生不良後果。基於VR的教育環境中不可克服的虛擬狀況，由於學生與真實患者之間缺乏面對面的交流，因此某些臨床技術的評估應考慮在真實環境中進行，以確保評估的有效性與真實性。第二，成本考量。不可否認的對於高科技的追逐需要金錢的投注。建立和開發VR軟體需要高規格的硬體、高速計算機、高效的圖形卡、精確的跟踪系統、高分辨率的顯示器以及高度專業的設備，過時的硬體配備有可能減慢程式的處理；再者，軟體的編寫還需要更多人力與時間成本的投注，而不同領域的軟體設計取決於各領域不同專業的參與和合作，這可能會使它更加昂貴。第三，最重要的還是得針對VR教案制定明確的學習目標與使用方法。VR技術在醫學教育和治療（尤其是精神科治療）中的應用需要一本全面的手冊，其中規定了該技術的適用方式、適用地點和適用對象。在教育上，在各種情境中個人的特質，如性別、年齡、個性、心理、認知與身體功能等特徵都非常重要，在教案開始前應予以注意，尤其需考慮某些使用者敏感性，包括對使用頭戴式顯示器（HMD）的擔心以及在虛擬環境中潛在的副作用和持續時間。在治療上，即便國內目前較少有使用在病患身上，未來仍須注意對於患有特定類型的精神疾病或精神病特徵不同的人，VR應用必須更謹慎。因此，VR等現代技術與計畫的成功實施與否取決於適當的教育培訓，對最終用戶進行任何新系統啟動的培訓是計劃實施和執行成功的因素之一。
基於上述幾點，我們在創建VR相關設施時須注意以下幾點:
| 一， | 教案設計。教案的設計上應取決於教學的目的，且以使用者為中心；此外，VR的主要目的是在虛擬空間中營造使用者的存在感。所創建的空間應具有可信度並具有足夠的互動性。虛擬環境的可信度取決於多個因素，包括系統的即使處理能力與回饋。臨場感能讓使用者沉浸在虛擬環境中體驗且產生情緒反應和行為，就如同在真實的環境中。 |
| 二， | 滿意度調查。虛擬實境可能會造成對現實認知、人體體驗、記憶、判斷能力、以及自身和環境之間的鑑別引起問題。多年的虛擬經驗亦可能會使真正的判斷力和自我認同變得困難。因此，管理虛擬實境對健康和安全的影響是未來需要考慮的重要事項。大多數人可能會體驗使用VR的正向功能，例如提高可視化或娛樂性能更甚於其負面效果。我們相信隨著技術的進步，其中一些影響可能會減少，但相反的，某些影響可能會保留甚至變得更糟。 |
| 三， | 預防副作用。目前虛擬實境（VR）產品最大的問題便是使用中或使用後會產生暈眩感，或稱之為暈動病(motion sickness)，通俗地稱之為「暈屏幕」(cybersickness)。虛擬實境導致暈眩的原因，是人類的視覺與前庭覺兩種感官不協調所造成。 當虛擬實境呈現快速移動的畫面時，人類視覺收到的訊息是身體正在快速移動，但前庭覺感官卻沒有在動。 正是這種感官間不協調造成暈眩。此外，長時間暴露在VR系統中還會出現頭痛和眼疲勞。如果同時使用酒精或某些特定藥物在VR使用過程中可能會加劇暈眩感。每個人使用VR都有可能會遇到不同程度的副作用，因此指導員應注意學員相關的副作用，提出建議以最大程度地減少負面影響。 |
| 四， | 評估VR應用的價值。我們應考慮的另一個實際問題是VR程式的真正可用性。對於應用軟體的正確設計在現有的系統中還是有明確的評估方法。ISO 9241-11：2018提供了一個框架，用來理解可用性的概念並將其應用於人們使用交互式系統、產品（包括工業和消費產品）、與服務（包括技術和個人服務），使用系統在特定情況下以有效性(effectiveness)、功效(efficacy)和滿意度(satisfaction)來實現特定目標。對於VR的教育應用程序和遊戲我們更應著重其易用性和適當的界面。而大多數的VR程式缺乏此類分析或未通過適當和有針對性的評估確定並糾正可用性問題，也容易造就與理想中教學目標的差距。 |
總而言之，隨著科技的進步，未來將會有越來越的技術運用在醫學教育與臨床上，在追隨先進的過程中，我們仍須步步為營並小心謹慎的處理未來潛在副作用與併發症，且不可忘卻我們現有且使用多年的教學方法，才能為學生與使用者提供更好更全方位的教學。
