虚拟现实(VR)技术是一种计算机仿真系统，可模拟人体视觉、触觉、听觉等感官功能，将虚拟世界以三维全景形式展现，使用户在与虚拟现实系统互动过程中得到身临其境的感受。VR技术具有交互性、沉浸性和想象性等特点，在医学教育和模拟培训中应用VR技术，可以提高用户的学习质量和效率。同时，VR技术在外科、康复、心理、镇静镇痛等临床治疗中也起到一定作用。随着VR技术的发展，其在儿科的临床和培训中也发挥着积极的作用，如虚拟标准化患儿应用于儿科培训中，VR技术辅助缓解疼痛和焦虑等，有望解决儿科从业人员的一些难题。
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虚拟现实(virtual reality，VR)技术是一种计算机仿真系统，利用计算机构建的一种虚拟世界，用户通过输入和(或)输出设备，感受并参与虚拟世界的活动，与之形成交互，从而获得沉浸式的体验。VR技术可以模拟人体视觉、触觉、听觉等感官功能，将虚拟世界以三维全景形式展现在用户面前，使其在与虚拟现实系统互动的过程中得到身临其境的感受[1]。VR技术具有交互性、沉浸性和想象性等特点，在军事、航空、医学、教育等多个领域得到越来越广泛的应用。本文通过简述VR技术的临床应用以及研究进展，重点思考其在儿科的应用前景，以期为儿科同道提供些许参考。
VR技术主要有四大类型：桌面式、沉浸式、增强式和分布式。其中桌面式的沉浸体验不足，沉浸式VR系统有头盔式和洞穴式，可利用各种交互设备与虚拟环境互动，给参与者充分投入的感受和体验。增强式是虚拟技术结合在真实场景中的应用，分布式结合远程系统可进行多人操作和配合演练等。将不同类型的VR技术应用在医学教育和模拟培训中，可以辅助学习者更好地理解抽象的理论知识、提供更丰富技能培训形式，进行多学科团队合作和配合演练等。
首先，VR技术可将抽象的理论知识具象化，有助于学习者更好地理解。一些临床前学科，如解剖学和生理学等，可通过人体三维全息图像技术结合VR设备，建立新的教学模型，提供沉浸式的学习环境。例如学习者可畅游在心腔内或穿过身体的任何器官，这类360°沉浸式的学习平台为学习者提供了独特的体验，帮助其更好地理解复杂的人体解剖和生理，从而达到提高学习兴趣和学习效率的效果。VR技术同样可辅助教师更好地讲解器官结构，改进了传统解剖学教学方式，缩短学习课时，并减少材料的浪费[2]
其次，基于VR技术建立起的医疗技能培训体系，使学习者可在沉浸式的虚拟环境中进行操作实践，从而获得如同在真实世界一般的体会，提高学习效率；虚拟场景可重复利用，也节约了资源。有研究报道VR技术支撑的心脏医疗培训体系，为医学生提供一系列手术室的综合训练，包括基础教学、心脏手术处理、应急情况处理等，增强了医学生对手术的体会，熟悉手术环境及流程[3]。护理学等一些操作性较强的专业，传统的平面教材难以提供学习者真实的操作体验，教学效率低下。VR技术不仅使技能训练过程具有更好的真实性和互动性，还降低了临床真实操作给患者带来的风险。如VR技术运用于鼻胃管留置、静脉注射、导尿操作的训练中，均取得了良好的教学效果[4]。
第三，通过VR技术模拟临床真实的情景，学习者不仅能学习如何观察评估、分析判断病情，以应对复杂的临床情况，还可练习多学科团队的配合能力。分布式VR技术可将不同地点的VR系统通过互联网连接起来，使团队学习者在相同的虚拟空间中进行互动和配合，共同完成任务，如利用VR技术模拟急诊灾害抢救，以训练医护的应变沟通能力、患者分流和处置能力以及与其他学科团队的合作配合意识等[5]。
近年来，VR技术已经在康复、心理、镇静镇痛等临床治疗中起到一定的作用，在外科领域的发展尤为突出。
无论在临床还是培训过程中，基于VR技术建立的高度仿真的手术场景，为模拟训练提供了逼真的解剖部位或虚拟景象，使学习者的认知、判断和技能等各方面能力得到加强。同时，VR技术可使用真实的患者数据生成的手术场景和疾病状态，通过计算解剖建模和现代成像技术，快速地重建患者的解剖结构，使术前规划更细致，特别是对于具有挑战性的手术病例[6]。此外，术前规划和手术策略可以在外科医生之间通过大型立体投影系统共享，促进互相学习的同时，提高了复杂外科手术的整体安全性。如已有研究使用VR技术治疗鞍部肿瘤，在为60例鞍部肿瘤患者规划手术时，计算机断层扫描(CT)血管造影术和磁共振成像数据被收集，并导入工作站，由11名神经外科医生使用，发现3D VR模型有助于个体化手术预演[7]。
增强式VR技术将虚拟景象实时叠加到真实的图像和视频上，使呈现的现实场景内容更丰富。过去20年，VR技术已经是必不可少的术中导航工具，在微创手术中发挥了重要作用，极大地提高了手术安全性，如避免手术中非必要的血管和神经损伤[8]。在功能性神经外科病例中，轴突通路图谱的3D模型结合VR技术被证明可辅助在大脑中放置深部脑刺激器；通过提供精确的轨迹、增强术者的感官以及改善其感知可指导术者进行关键手术操作[9]。研究显示应用VR技术导引系统进行手术，手术时间更短，并发症更少，住院时间更短[10]。VR技术还可减少对大手术切口的需求，并有助于最大限度地提高术后的康复和美容效果。此外，通过VR技术展示虚拟的手术过程，术前可以让患者及家属更了解手术过程和风险评估，有利于增进医患双方沟通。
借助VR技术进行手术预演和术中导航，不仅可帮助术者熟悉手术操作路径，选择最佳手术路径，减少术中对患者的伤害，从而提高手术的成功率；还可使手术团队熟悉手术操作流程，以应对可能出现的突发问题，提高手术成功率。目前VR技术已应用于心血管外科、神经外科、普外科、耳鼻喉科手术等不同手术方式[11]。
VR技术应用于康复治疗，弥补了传统康复模式的不足，提高康复疗效。VR技术辅助脑损伤患者认知功能康复，如注意力和记忆力训练系统[12]。在肢体功能障碍康复训练方面，通过VR技术实现将患者健侧上肢活动的画面复制到患侧，通过虚拟游戏训练手指动作和肘部运动，引导患者对患侧的运动想象，促进了患者运动功能的恢复。VR技术模拟真实的生活场景和日常行为(如虚拟超市购物等)，可通过感觉刺激和运动训练促进患者肢体和认知康复，达到提高生活自理能力的目的[13]。
VR技术可以作为治疗焦虑症、创伤后应激障碍症等心理疾病的一种辅助手段。VR技术模拟恐高情景，使患者感受虚拟环境，采用暴露法和系统脱敏的心理治疗原理，如虚拟现实暴露疗法，逐步达到治疗目的，其与设置真实场景进行治疗相比，更易操控，避免发生不可预知的危险[14]。
医疗过程中，分散注意力是一种常用的减少焦虑和疼痛的技术。如听音乐和放松。还有一种分散注意力的方法是使用VR技术，其作为一种干预手段可以分散患者对恐惧或痛苦的注意力，已经被证实可减少疼痛和焦虑。有研究发现VR技术应用于癌症患者的化疗过程中，提高患者对化疗的耐受程度，减轻患者的痛苦[15]。完全沉浸的虚拟环境让患者暂时忘却他们的病痛，从而减轻身体和精神的压力。
VR技术与远程医疗相结合，使患者出院后可在家庭环境中接受医护人员的在线指导和照顾，同时也能为偏远地区提供远程医疗服务。
首先，VR技术与医学培训的结合，可提高医护人员培训的效率及质量，也减少对患者的损伤。其次，VR技术能提供更自由多元化的培训时空。随着VR技术的发展和普及，培训可不再由教育部门决定时间和空间，VR模拟培训可以更像去健身房，学习者甚至能在家中完成一个模拟培训项目[16]。未来，VR技术将允许学习者自由地选择时空完成继续教育和岗位能力再评估，为保障医疗从业人员临床能力、维护患者安全起到支持作用。
VR技术体系也存在明显的不足。首先，建设和维护费用较高，一套完整的VR系统的建设，不仅初期设备投入大，后期管理维护和更新升级也需要较高的费用。其次，VR技术可能出现不良反应，如VR终端佩戴过程中，使用者可能会出现眩晕、疲劳等问题。最后，VR技术尚在飞速发展阶段，其应用效果及适用性还有待进一步验证和开发。
儿科学研究和服务的对象是儿童，其无论在解剖、生理、病理等方面，都与成人有很大不同。同时，儿童在症状表述上的不完整或不准确，导致儿科医护获取病史和体检等信息时受限。儿童病情变化快，往往导致医患矛盾，更要求儿科医护具备丰富的临床经验，能快速准确地判断出病因和进行治疗。随着VR技术的发展，其在儿科学临床和培训中也发挥着积极的作用。
儿科临床教学中，医学生应拥有充分的实践机会，可在指导下亲自进行一些有创操作如抽血、腰椎穿刺、骨髓穿刺等。然而在真实世界中，需要加强训练的医学生和年轻医护，常得不到实践操作的机会，而VR技术在儿科医护教学的应用，为解决上述难题提供了方案。
高度仿真的虚拟环境中，学习者可反复训练有一定风险的有创操作，在让学习者获得感性认知的同时，也避免了在真实世界中因操作不当而出现医疗损害，减少患儿痛苦，避免医患纠纷发生。有时由于患儿年龄小、不配合，难以获得理想的教学效果；或者由于罕见病的特异症状和体征在临床教学中少见，从而影响教学质量，此类问题也可以通过VR技术的培训体系来解决。
VR模拟的临床病例可以是动态、人机交互的模式，系统能提供分析和处理临床问题的动态变化，不仅符合疾病的演变过程，更有利于病情变化迅速的儿科模拟教学。同时结合临床真实病例开发的VR技术培训系统可以比传统教学更标准化，比如，依赖VR技术开发的虚拟标准化患者(standard patient，SP)。传统SP通常为兼职人员，虽然经过培训，但仍存在一定的不确定性和不稳定性，且儿童表述能力有限，儿童SP难以培训，VR技术却可弥补上述不足。
由于儿童生理和心理的特点，VR技术在缓解疼痛和焦虑，辅助康复等方面存在与成人的不同之处。
VR技术在成人已被证实有辅助镇痛和缓解焦虑的作用。儿童对焦虑和疼痛表现得更敏感，因此，VR技术在减轻焦虑和疼痛方面可能比成人更有效[17]；而且在儿童中，医疗程序前和过程中较高的焦虑水平与更多的围术期疼痛、更长的康复期有关，并且患儿的疼痛和焦虑更易增加治疗的不配合度。已有研究证实VR技术能在手术过程中减少儿童疼痛和焦虑，包括采血、换药、腰椎穿刺和牙科手术[18]。VR技术可减少儿童围手术期和麻醉诱导期的焦虑，增加合作度[19]。研究还发现，虽然大多数患儿术后完全康复，但仍有一部分患儿出现慢性局部疼痛综合征，VR技术可以帮助此类患儿转移注意力，缓解受慢性局部疼痛综合征影响的肢体疼痛，还可辅助肢体康复[20]。与标准药物治疗相结合，可减少烧伤儿童治疗过程中的疼痛[21]。Hoffman等[22]研究显示，沉浸式VR技术在体表总面积烧伤>10%的儿童中有辅助镇痛作用。正因为VR技术对医疗过程中缓解患儿的疼痛和焦虑有显著影响，同时其在临床实践中易于使用，为其未来发展提供了无尽的可能。
据报道，VR技术常见的不良反应有晕动病，此外，长时间暴露在VR系统中会出现头痛、眼疲劳和感知运动后遗症。晕动病(例如恶心、呕吐、眼疲劳、头晕、共济失调等)与不同身体感觉系统之间的冲突有关。感知运动后遗症是感觉和运动系统与现实世界重新适应的延迟而发生的症状(例如眼和手协调、情境不稳定、感知运动障碍)，与个体的特定体验有关，使用过程中需要监测，因为这些问题将影响使用者继续使用VR设备。在儿童，VR技术诱发的晕动病也可能发生，但12岁及以上儿童的易感性和严重程度会降低，并且通常在停止使用后很快消退[25]，其他视觉和感觉障碍也可能发生[26]。
基于VR的技术成瘾目前还没有明确的证据。然而，长期使用虚拟现实对心理和社会健康的长期影响是未知的，鉴于各种研究都显示了对类似设备(如游戏)的成瘾，在这方面应采取预防措施。尤其对青少年来说，需要注意这种不良反应的发生，应避免非必要或滥用VR技术。而且，随着VR技术新鲜感的减弱，可能不再成功地分散患儿的注意力，不同年龄、性格和心理需求的儿童哪些元素最有效，目前的数据仍然十分有限。因此，儿科患者使用VR技术应受到监督，以降低身体和心理上的伤害风险。同时，临床医生不应考虑使用虚拟现实系统作为替代治疗，它应是传统和常规治疗的补充。
综上所述，随着VR技术的发展和在儿科学的应用，其不仅可以在改进儿科学的教学模式，提高教学质量和教学效率，保障儿童的医疗安全方面起到积极作用，同时在临床，如康复和心理等方面也有辅助治疗的作用。虽然，目前VR技术在儿科的应用尚需探索，但随着技术的发展和成熟，其在儿科医学领域有广阔而独特的应用前景和技术优势。
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