2024, Vol. 33
虚拟现实(virtual reality，VR)技术是利用电脑模拟产生虚拟的三维空间，用户直观体验模拟环境，获得听觉、触觉及视觉等多感官反馈[1]，目前已用于心肺复苏(cardiopulmonary resuscitation, CPR)、气管切开、除颤等急救技能培训[2-3]。在医学急救技能培训中，除了单纯急救技术培训外，评判性思维、情景意识、领导和协作能力等非技术技能也逐渐成为培训重点。研究证明[4-6]，VR技术可以模拟各种急救场景和病情变化，不仅能提高受训者技术技能水平，还能培养团队合作、共情和决策等能力，但在设备类型、研究设计、结局指标及干预效果等方面存在异质性。本研究采用Arksey等[7]提出并由Levac等[8]细化的范围综述方法，汇总国内外文献，以厘清本领域研究的现况和未来方向。
1 资料与方法 1.1 文献纳入和排除标准纳入标准：①研究对象为参与急救技能培训的医学专业者；②研究内容为VR技术在医学急救技能培训中的临床应用；③研究类型为原始研究，包括随机对照研究(randomized controlled trials，RCT)、类实验研究、横断面研究等。排除标准：①非中、英文文献；②VR技术开发、VR平台设计类研究；③无法获取全文；④重复发表。
1.2 检索策略采用主题词与自由词相结合检索中国期刊全文数据库、万方数据库、维普、PubMed、Cochrane Library、Web of Science、Embase数据库，检索时限为建库至2023年8月22日。中文数据库以中国知网为例，检索式：(SU %=‘虚拟现实技术’+‘虚拟现实’+‘模拟技术’+‘虚拟’+‘情景互动’+‘沉浸式游戏’+‘体感游戏’+‘混合现实’+‘增强现实’)AND (SU %=‘急救’+‘抢救’+‘急诊’+‘危重症’ +‘心肺复苏’) AND (SU %=‘培训’+‘技能’+‘实训’)。英文数据库以PubMed为例，检索策略为图 1。
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| 图 1 PubMed检索策略 |
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文献导入NoteExpress3.5.0去重，由2名研究者独立筛选，提取作者、发表年份、国家、研究对象、样本量、研究类型、研究结果等信息资料并交叉核对，出现异议则递交第3名研究者评判。
2 结果 2.1 文献筛选结果初步检索后获得文献3 164篇，最终纳入28篇。文献筛选流程见图 2。
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| 图 2 文献筛选流程图 |
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本研究纳入的28篇[2-6, 9-31]文献中，研究类型为RCT 20篇[5, 6, 9-13, 15, 17, 19, 21-30]、横断面研究6篇[2-3, 14, 18, 20, 31]、类实验研究2篇[4, 16]；发表国家为中国16篇[5-6, 10-16, 18, 23-28]、德国3篇[3, 9, 19]、波兰2篇[21-22]、瑞典2篇[30-31]、美国1篇[2]、韩国1篇[4]、澳大利亚1篇[20]、英国1篇[17]、西班牙1篇[29]。纳入文献基本特征见表 1。
| 纳入文献 | 发表时间 | 国家/地区 | 研究对象 | 研究类型 | 样本量(实验组/对照组) | 干预设备 | 培训内容 | 干预时长 | 干预结果 | 评价指标 |
| Nicholas等[2] | 2023 | 美国 | 临床医生 | 横断面研究 | 22a | 头戴式显示器、手动跟踪设备、笔记本电脑 | 除颤、CPR、气道开放等 | 30 min | 受训者对该软件的可接受度、可行性给予了积极评价，并指出其局限性和有待改进的地方 | 总体评价、逼真度、学习效果、混合现实可行性、技术接受度、软件优化和其他情景模拟情况 |
| Moritz等[3] | 2023 | 德国 | 临床医学生 | 横断面研究 | 129a | 硬件：VR头戴式显示器、控制器和笔记本电脑软件：Oxford Medical Simulation | CPR | 15 min | 23名受训者表示培训时存在不适；大多数认为虚拟现实场景是逼真的(n=69.53%)和直观的(n=62.48%)。大部分受训者(n=88.69%)对沉浸感有很高的一致性 | 体验感问卷调查、培训时身体不适症状 |
| Lee等[4] | 2022 | 韩国 | 护理专业学术 | 类实验研究 | 30/30 | 头戴式显示器 | 机械通气 | 60 min | 两组知识水平差异无统计学意义；实验组自我效能感、临床推理能力、学习专注度和满意度优于对照组。 | 机械通气护理知识、自我效能感、临床推理能力、学习专注度和学习满意度 |
| Chen等[5] | 2022 | 中国台湾 | 护理专业学生 | RCT | 46/49 | 婴儿模拟器、显示屏、Unity软件 | CPR、心电监护等操作 | 70 min | 实验组的理论成绩和实践成绩优于对照组，实验组在进行儿科急诊护理时自信程度显著提高 | 理论成绩、操作考核成绩、自信程度评分 |
| Chiang等[6] | 2022 | 中国台湾 | 内科医生、护士和呼吸治疗师 | RCT | 30/30 | 头戴式显示器、手动跟踪设备、笔记本电脑 | 气管切开 | 120 min | 实验组在自我效能感和满意度方面优于对照组 | 自我效能评分(包括气管内切开知识和技能两方面)、培训满意度 |
| Moll-KhosrawiP [9]等 | 2022 | 德国 | 麻醉专业学生 | RCT | 46/42 | VR软件、CPR人体模型 | CPR | 55 min | 实验组无血流时间显著缩短，CPR整体表现和主观学习感受明显优于对照组 | 无血流时间、CPR的总体表现、主观学习感受 |
| 王佳等[10] | 2022 | 中国 | 护理专业学生 | RCT | 60/60 | 头戴式显示器 | 气管插管、气管切开、CPR、洗胃、中暑急救、创伤急救等 | 授课80 min，操作练习4周 | 实验组各项指标评分均高于对照组 | 理论考核成绩、操作考核成绩、学习主动性、师生互动性、教学新颖性、课堂趣味性、知识掌握度、教学满意度评分、任务管理、团队合作、情景意识、决策技能评分 |
| 吴文娟等[11] | 2022 | 中国 | 护士 | RCT | 60/60 | AR眼镜、CPR人体模型 | CPR | 80 min/周，共4周 | 实验组理论与技能考核成绩、自主学习能力、教学满意度均优于对照组 | 理论考核成绩、操作考核成绩、自主学习能力、教学满意度 |
| 黎列娥等[12] | 2022 | 中国 | 临床医学研究生 | RCT | 30/30 | AR眼镜、CPR人体模型 | CPR | 60 min | 实验组培训后立即、培训后1个月及培训后6个月CPR理论知识考核总分均高于情景模拟组，但差异无统计学意义；CPR技能考核总分均高于情景模拟组，差异有统计学意义。 | 理论考核成绩、操作考核成绩 |
| 苏伟英等[13] | 2022 | 中国 | 护理专业学生 | 类实验研究 | 52/51 | VR眼镜、操控手柄 | CPR、心电监护、抽线翻身、止血、包扎等 | 90 min/周，共16周 | 实验组理论和操作考核成绩、急救意识、教学满意度明显高于对照组 | 理论考核成绩、操作考核成绩、急救意识、教学满意度 |
| 谭维玉等[14] | 2022 | 中国 | 护理和助产专业学生 | 横断面研究 | 732a | 头戴式显示器、操控手柄、计算机 | CPR | / | VR技术有助于提高受训者的学习兴趣，提高CPR操作和理论水平 | 实训成绩、学生反馈 |
| 陈晓芳等[15] | 2022 | 中国 | 护理专业实习生 | RCT | 30/30 | 硬件：计算机、鼠标软件：虚拟仿真平台 | CPR | / | 实验组理论考试成绩、技能考核成绩、教学满意度、评判性思维倾向量表得分均高于对照组 | 理论考试成绩、操作考核成绩、教学满意度、评判性思维倾向量表 |
| 朱磊等[16] | 2022 | 中国 | 海军医师 | 类实验研究 | 12/12 | Uto VR全景视频播放器软件、VR眼镜 | 骨折急救 | / | 实验组理论、操作考核成绩、满意度得分均优于对照组，差异有统计学意义 | 理论考核成绩、操作考核成绩、培训满意度 |
| Nas等[17] | 2022 | 英国 | 临床医学生 | RCT | 190/191 | AR软件 | CPR | 20 min | 两组受训者胸部按压率相当，但实验组按压深度较差 | CPR按压速率、按压深度 |
| 陈苏莲[18] | 2021 | 中国 | 影像专业学术 | 横断面研究 | 52a | AR眼镜、CPR人体模型 | CPR | 共9 h | 技能成绩(84.08±2.75)分；按压部位、频率、深度及吹气量大小的正确率分别为：92%、88.2%、83.5%、89.4%，教学效果良好。该教学模式提高了受训者学习兴趣和团队协作能力，大部分受训者能适应并认可 | 操作考核成绩、操作各项目正确率、学习参与度评价、课堂教学效果评价 |
| Issleib等[19] | 2021 | 德国 | 临床医学生 | RCT | 104/56 | VR软件、CPR人体模型 | BLS培训 | 35 min | 对照组无血流时间显著缩短，实验组主观学习获益感明显优于对照组；实验组6项系统可行性评分显著优于对照组 | 无血流时间；受训者培训获益感；系统可行性评分 |
| Perron等[20] | 2021 | 澳大利亚 | 临床医学本科生 | 横断面研究 | 26a | 头戴式显示器、操控手柄、计算机 | CPR | 60 min | 受训者对虚拟软件满意度、感知教育效果和游戏交互性持积极态度 | 受训者对软件满意度、教育价值、游戏交互性评价 |
| Leary等[21] | 2020 | 波兰 | 医生、护士和呼吸治疗师 | RCT | 50/50 | AR软件、CPR人体反馈模型 | CPR | 2 min | 实验组CPR按压质量并未高于对照组 | CPR按压速率、按压深度 |
| Jaskiewicz等[22] | 2020 | 波兰 | 临床医学生 | RCT | 45/46 | AR软件、CPR人体反馈模型 | CPR | 3~h | 两组按压速率和按压深度差异无统计学意义；首先进行虚拟现实场景培训的受训者CPR胸壁复位率高于先进行传统场景培训的受训者 | CPR按压速率、按压深度、胸壁复位率 |
| 吴晓玲[23] | 2020 | 中国 | 全科医生 | RCT | 42/38 | VR眼镜 | CPR | 10 min | 实验组平均通气量、按压中断时间与正确按压深度比等指标大多优于对照组, 满意度调查表明70%的受训者认为VR视频培训能调动学习主动性 | 平均通气量、按压中断时间与正确按压深度比、学员满意度调查 |
| 刘立飞等[24] | 2020 | 中国 | 护理专业学生 | RCT | 40/40 | VR眼镜、CPR人体模型 | CPR | 30 min | 实验组操作考试分数和胸外心脏按压深度与节律、按压与放松时间比例、气道开放与机械通气的分值显著高于对照组 | 考试分数和胸外心脏按压深度、胸外心脏按压节律、胸外心脏按压与放松时间比例、气道开放与机械通气的分值 |
| 左俊等[25] | 2020 | 中国 | 临床医学生 | RCT | 20/20 | 小米VR眼镜、UtoVR全景视频播放器软件 | 骨折急救 | 50 min | 实验组理论和操作考核成绩、学习主动性、课堂趣味性、师生互动性、教学新颖性、知识掌握度、教学满意度方面明显优于对照组 | 理论考核成绩、操作考核成绩、学习主动性、课堂趣味性、师生互动性、教学新颖性、知识掌握度、教学满意度 |
| 袁双[26] | 2020 | 中国 | 护理专业学生 | RCT | 50/50 | 桌面式VR系统虚拟仿真软件、计算机、模拟人 | CPR | / | 实验组学生对教学效果评价和操作考核成绩明显高于对照组，差异均有统计学意义 | 教学效果评价、操作考核成绩 |
| 王思瑶等[27] | 2019 | 中国 | 临床医学生 | RCT | 35/36 | VR眼镜、CPR人体模型 | CPR | 4 h | 实验组理论和操作考核得分均高于对照组 | 理论考核成绩、操作考核成绩、 |
| 吕云玲等[28] | 2019 | 中国 | 护理专业学生 | RCT | 114/102 | CPR虚拟仿真系统、计算机、鼠标 | CPR | 4 h | 实验组理论成绩高于对照组；实验组多数护生认为虚拟仿真系统有助于提高学习兴趣和临床决策能力，但在提高沟通能力和保持操作完整性方面有所缺陷。 | 学习效果问卷、CPR实训成绩 |
| Boada等[29] | 2015 | 西班牙 | 护理专业学生 | RCT | 67/42 | LISSA软件、计算机、鼠标 | CPR | / | 实验组操作考核成绩明显优于对照组，并认为LISSA软件能激发学习兴趣 | 操作考核成绩、主观体验感 |
| Creutzfeldt等[30] | 2012 | 瑞典 | 临床医学生 | RCT | 8/12/10b | 计算机、鼠标、耳机、模拟人 | CPR | 30 min | 两组实验组理论成绩、对CPR指南的遵守情况、按压频率和质量均优于对照组 | 理论考核成绩、开始胸外按压的时间、对CPR指南的遵守情况、按压频率和质量 |
| Creutzfeldt等[31] | 2010 | 瑞典 | 临床医学生 | 横断面研究 | 12a | 硬件：计算机、键盘、鼠标、耳机软件：OLIVE游戏开发平台 | CPR | 80 min/次，共2次 | 经过两次培训后自我效能感和专注度提高，理论成绩下降。精神紧张度为低至中度 | 理论考核成绩、主观体验感 |
| 注：CPR为心肺复苏；VR为虚拟现实；RCT为随机对照研究；AR为增强现实；a表示不分组；b表示2个实验组、1个对照组 | ||||||||||
基于VR技术开展的急救操作培训包括CPR、气管插管、气管切开等，在临床[2-3, 6, 12, 17, 19-23, 25, 27, 30-31]、麻醉[9]、护理[4-6, 10, 11, 13-15, 21, 24, 26, 28-29]、影像[18]等不同专科的医护和医学生中均取得良好效果。VR技术主要分为桌面式、分布式、沉浸式和增强式四种[32]。在急救技能培训领域所应用VR可分为3种：一是桌面式VR系统[15, 26, 28-31]，通过鼠标、触摸屏等设备与计算机进行交互。成本较低、易实现，但会受环境干扰，缺乏体验感[33]。二是沉浸式VR系统[2-4, 6, 9, 10, 13, 14, 16, 19-20, 23-25, 27]，通过VR交互设备模拟某些特定情境，例如癫痫发作[2]、重大伤亡事故[4]等。通过高度重现的虚拟场景，受训者能够充分体会到危急场景下实施急救操作的困难程度[34]，同时便于教育者更有针对性地制定训练项目和内容[35]。三是增强式VR系统[5, 11-12, 17-18, 21-22]，将计算机生成的虚拟信息投影到真实场景中，增强信息传达。例如Leary等[21]的研究将循环系统全息影像映射在人体模型上，实时展现人体模型血流量状况。
2.4 虚拟现实技术的干预效果 2.4.1 技能方面21项研究[4-6, 9-11, 13-16, 18-20, 23-27, 29-31]肯定了VR技术在提高受训者CPR、气管插管、洗胃等技术性技能的作用。7项研究[4, 5, 10-11, 13, 15, 19]在提升急救意识、团队合作能力、临床推理能力、自信程度、学习主动性等非技术性技能方面有良好效果。3项研究[17, 21-22]显示VR技术并未提高急救操作培训质量和知识水平。1项[12]研究显示VR技术提高了受训者CPR操作水平，但未提高CPR理论水平。1项研究[28]认为VR技术在提升沟通技巧和保持操作连贯性方面仍存在不足。
2.4.2 体验感方面17项研究[3, 6, 9-11, 13-16, 18-20, 25, 29, 31]调查了受训者的使用体验或满意度。大部分受训者认为基于VR技术的急救技能培训具有趣味性，激发了学习兴趣，调动了学习主动性[6, 9-11, 13-16, 18-20, 25, 29, 31]。少部分受训者认为VR眼镜设备笨重、无法同时佩戴普通眼镜、视频分辨率低等，影响培训效果[2-3, 23]。
3 讨论 3.1 VR技术在急救技能培训中成本效益有待评估经济成本是影响VR系统扩大应用范围的重要因素之一[36]。目前研究缺少应用成本效益的详细分析。本研究中，15项[2-4, 6, 10-14, 18, 20, 23-25, 27]研究使用设备涉及头戴式3D显示器或VR眼镜。曾有报道一副VR眼镜的平均价格为300~1 000元，具有Room-scale技术的VR系统需5 000元左右[37]。VR系统开发费用较高，需要不断完善硬件设施、软件设计、内容生成、网络传输等[38]。后期还需要系统维护、更新、管理等昂贵费用，影响其推广[14]。因此，研究者们需进一步评估VR应用的成本效益。
3.2 VR技术在急救技能培训中应用的舒适感有待提升VR技术在带给人舒适和放松感方面仍有改进空间[2-3, 23]。例如，因VR穿戴设备过于笨重而妨碍急救技能操作训练[2]，屈光不正者面临无法同时佩戴VR眼镜和普通眼镜的尴尬[23]。此外，VR系统在沉浸感和仿真性上表现越出色，大脑越容易误认为自己身处现实之中，从而加剧视觉和身体知觉之间的不协调，引发强烈的眩晕感。Moritz等[3]研究显示女性受训者晕动感及视觉疲劳等不适发生概率更高，这与Munafo等[39]研究结论一致。谭维玉等[14]还指出VR技术系统不稳定的问题，如边界丢失现象、头盔超出操作区域便无法CPR训练等。未来改进和突破VR关键技术，提高设备的舒适度和耐用性，优化受训者培训体验感。
3.3 VR技术在急救技能培训中评价指标的全面性有待加强部分研究报道的结局指标较为单一，仅关注干预的有效性，如急救培训的理论和操作成绩等，忽略了学员对VR系统操作性、接受度等方面的使用体验，以及急救意识、团队合作能力、临床推理能力等的提升。为保证结局指标的科学性和同质性，建议未来研究增加多维度结局指标的描述，提高VR技术在急救技能培训中效果评价的全面性。
总之，VR为急医学救技能培训提供了一种高效的媒介，然而成本效益研究不足、应用舒适度有待提高、评价指标有待完善。建议未来在市场、技术、资本与医学共同努力下，要加大VR技术人才培养，充分考虑场地和设备投入、运作成本等效益指标；完善VR技术应用的评估体系；增加大样本和高质量的RCT研究验证实施效果，为制订VR技术在医学急救技能培训的最佳干预方案提供循证依据。
利益冲突 所有作者声明无利益冲突
作者贡献声明 冯佳：研究设计、论文撰写与修改；郑琳琳：文献检索和查新；彭丹，郑苏炜，姚晓芳，许益萍：分析/解释数据；张玉萍：研究设计与批评性审阅；兰美娟：研究指导，研究经费及材料支持
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