计算机多媒体技术在临床医学教育中的应用
作者：潘新华 郭光友 谭珂
单位：解放军总医院教育技术中心，北京 100853
关键词：多媒体技术；临床医学教育；教学课件；局域网；虚拟现实
军医进修学院学报000326 中图号：R192 文献标识码：C
文章编号：1005-1139(2000)03-0237-04
随着计算机多媒体技术、数字通讯技术和网络技术的迅速发展，给经济、科技、产业、文化、乃至家庭生活方式带来巨大冲击。计算机多媒体技术的发展及应用前景十分广阔，已使办公自动化、教育训练、通讯出版、咨询服务、视听娱乐、家庭生活等诸多方面发生了可喜的变化。
近年来，许多医学院校在运用计算机多媒体技术发展视听教育方面做了一些理论和实践上的探索，促进了医学教育技术的发展。计算机多媒体技术在教学管理、多媒体教材制作与应用、丰富教学训练手段等方面发挥了重要作用。
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1 计算机多媒体技术使临床教学过程灵活、实用、多样化
由于计算机多媒体技术的特性，即多媒体信息的集成控制性、非线性网状结构信息组织方式、人机交互性强的显著特点和先进的网络通讯功能等，使其成为信息时代最先进的现代教育技术手段。
计算机多媒体技术在医学教育中的实验课、技能训练、临床教学等多方面有着较强的实用性。多媒体教学课件可设有实验操作程序和专家系统等，形态学科、机能学科以及临床教学中的许多机理复杂、难度大、实验成本高、病例罕见和难以实体操作的内容，都可以在多媒体计算机上通过教学课件中逼真的实物图像、三维动画模拟演示，并利用智能化辅助教学程序来进行教学。临床教学中的一些内容也可以通过多媒体教学网络实时进行，学员随时都可以提问，并能获得解答，同时能对学员的学习情况进行分析、评判、考核，实现了教学形式的多样化。利用多媒体的知识集成性，教师可选用适合课堂集中教学的多媒体教材来配合讲解，发挥多媒体教材具有文、图、声、像并茂的特点，多层次、多角度地呈现教学内容，便于学生理解，从而提高教学质量。在个别化教学中，学生利用多媒体计算机独立进行学习，可按照自己的需要和兴趣选择学习内容，并可反复学习。
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计算机多媒体技术为临床教学提供了先进的教育手段，在解决教学难点、开发学生智力、实现教育技术现代化等方面具有创新和实用的价值。例如：多媒体教材《颅脑手术技术》，利用三维重建技术把人脑CT影像输入计算机，形成大脑三维结构模型。学生不仅可以从多层面或旋转方式观察颅脑各结构及其解剖关系，而且还可以“拿起”模拟手术刀进行颅脑手术模拟训练。在对颅脑模型的肿瘤部位“动刀”时，可立即显示手术部位上下、左右、前后的组织关系及受损情况，学生可以在教师的指导下，“安全”准确地研究决定治疗措施，形成手术方案。这就突破了客观条件的限制，进行了卓有成效地训练，强化了实践，同时开发了学生的潜能，培养了能力。
2 结合临床医学学科特点，制作高质量的计算机多媒体教材
计算机多媒体教材是根据教学目的设计，充分表现特定的教学内容，反映一定教学策略的计算机多媒体教学课件，它是合成了需要的各种教学信息，为学习者提供交互操作，也能对学生的学习做出评价的教学媒体。随着计算机多媒体技术、图像压缩技术和光盘大容量存储技术的日新月异，使多媒体教学课件的制作和应用，比之幻灯、投影、录像等视听教材的制作和应用显示出了更多的优势。根据多媒体教学的特点，医学多媒体课件制作的类型主要分为：教学模拟和演示，自学辅导和练习。计算机多媒体教材创作工具软件是用来集成、处理和管理多媒体(文本、图形、图像、和声音等)信息的编辑工具，目前应用较多的计算机多媒体教材创作工具软件有Authorware、方正奥思等。多媒体课件的制作既需要有计算机及教育技术方面的专业人员参加，更需要经验丰富的医学专家参与。多媒体课件的制作过程可分为：制作前的准备-脚本编写-课件制作-课件封装等四个步骤。
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临床医学多媒体课件制作过程中还要多从医学教育的角度来考虑问题，不断提高多媒体课件的质量。首先要加强对临床医学教学内容表达的真实性，做到造型真实、动作真实、声音真实、色彩真实；还要发挥多媒体课件的教学优势，利用摄像、照相、扫描、动画等方法对教学内容进行充分的模拟，临床医学教育中常用的教学模拟方式有：形态模拟、机能模拟、实验模拟等；再就是要进一步完善人机交互，启发学生积极思维，解决教学重点和难点，利用多媒体技术的优势来更好地掌握学习内容。
近年来，我院教育技术中心结合临床教学的实际需要，与临床科室共同制作了《原发性肾小球肾炎的诊断与治疗》、《糖尿病的治疗》、《言语测听》、《手术中的病理诊断》等临床医学教育多媒体课件，并成功地应用于临床教学中，达到了较好效果。我们还引进了《心功能衰竭》、《胃肠内科病理研究》、《临床血液病治疗》、《临床皮肤病诊断与治疗》、《骨科手术》、《内科操作技术》、《腹部及盆腔部超声诊断》等几十部多媒体课件，以高质量的文、图、声、像媒体展示了现代医学临床检查、检验、症状、体征诊断、治疗、操作等资料，丰富了教学资源，满足了临床教学的需求。
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提高临床医学多媒体教材的制作质量，就要在多媒体教材的教学性、智能化、教学设计、技术和技巧运用等方面下功夫。多媒体课件《冠心病的介入治疗》就充分考虑了多媒体教材的制作原则，主要特点是：①体现了内科教学的重点、难点及扩展知识的科技前沿和高新技术；②交互性能强，满足了个别化的教学方法；③采用了教学设计的理论与方法，进行了系统的策划设计，层面清晰；④界面设计美观，动画模拟逼真。该教材原理交待清楚，选择恰当，使用方便。
临床医学多媒体教材的制作与应用，要着力于使学生得到观察力、记忆力、想象力、思考力、判断力等分析问题和解决问题能力的培养，这是教育技术领域的一个突破，将从根本上转变传统的医学教育模式，促进医学教育思想、内容、方法和手段的转变。
3 医学教育多媒体局域网为临床医学提供了先进的教学手段
计算机多媒体技术的发展已突破了单台计算机模式的界限，它与网络技术、通讯技术相结合，正向网络化发展。单机模式由于信息量有限，其功能也就较为有限，而多媒体教学网络系统则可以依托网络把多种现代化的教学设备有机地结合为一体，实时高效地采集、加工处理和传输播放文、图、声、像等信息，充分发挥人及设备的潜力和整体效能，达到教学信息资源和设备资源的共享。
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我院于 1998 年建成医学教育多媒体局域网，该网络采用了先进的网络和通讯技术，保证了传输的高速度和带宽，可以处理文本、图像、动画、视频、声音等信息。根据我院的教学任务和特点，教学局域网络能满足临床医生、研究生、进修生、以及各种专业学习班教学和个别化学习的需要。该网络的主要功能有：①资源共享：网络被一台服务器统一管理，使硬盘阵列、光盘库中的多媒体教材数据资源在网络的每一台终端机上都能随意调用；②可交互性：使用网络可检索和播放所要学习的教学资料与节目，并可进行个别交互控制操作，完成学生的提问和解答；③实时性：可在各终端机上实时呈现手术示教、医学影像示教，并能达到理想的传输效果和实时存储；④可扩展性：在将来网络的不断发展中，能融合新的软、硬件平台，易于和校园网以及外部互联网联接。
我院医学教育多媒体局域网络的应用对扩大教学规模，丰富教学内容，促进教学改革、提高教学质量，实现教学现代化发挥了作用，受到了教员和学生的欢迎。①应用于课堂教学：教师可以通过网络调用服务器中的教学资源，在多媒体教室以大屏幕投影的方式对学生进行教学。这些资源包括CAI课件、医学图像、多媒体制作素材等，也可实时的观看手术和医学影像示教。尤其是可以通过教室多媒体计算机上安装的浏览器、播放器，可交互性的检索、控制服务器上光盘库和硬盘阵列中的视频信息，对其进行快进、静帧、倒退、控制音量等操作，这就摆脱了过去学生被动的坐在电教室里观看教学片的形式，赋予教师对教学媒体控制的更大的灵活性，充分展现了多媒体的知识集成性和多媒体教材文、图、声、像并茂的特点，能多层次、多角度地呈现教学内容。②应用于个别化教学：医学教育多媒体局域网络上的任何一个终端都可共享网上的信息资源，这就为个别化教学和学生自学提供了很大的方便。学生利用网络上的终端机可在教室、实习室、制作室等场地进行独立的学习，既可按教师的要求，也可根据自己的需要和兴趣从网上选择学习内容。另外，通过网络通信工具软件，学生之间可以讨论问题，交流经验，还可以给教师的计算机发信息包，以获得教师的个别辅导，使学生能获得最大的主动性和多方位的学习帮助，培养学生理解、分析问题的能力，激发学生的创造性。③应用于教学准备：教学资源共享给教师的教学准备提供了方便，教师可以通过网络浏览Internet上的教学站点，查阅学习和课题研究相关的资料，通过E-mail进行教学经验的交流，共同探讨学术问题，也可以自由选取搜集网上资源库中的多媒体素材，为优化教学设计，提高教师的备课效率提供了有利的条件。另外，该网络还为教师和学生提供了一个良好的多媒体教材制作、研究、开发的环境。多媒体教材的开发制作是一项繁重的、要求众多制作人员协同工作的劳动，不同的创作人员可先充分利用网上丰富的多媒体素材资源独立制作，最后再通过网络把各位制作人员制作的程序模块汇总、打包形成产品，并及时的把制作的教材补充到服务器上的资源库中，这样就大大缩短了多媒体教材的制作周期，而且有利于把优秀的教学内容和经验集中起来应用于教学。④应用于示教转播和远距离教育：通过网络接口连接院内手术示教网和医学影像示教网，实时的进行双向传输，将手术操作、内窥镜、B超、MRI、CT、血管造影等图像呈现在多媒体教室的投影机或其他终端机上，教师既可进行讲解操作，也可回答学生提出的问题，大大丰富了教学的内容。医学教育多媒体局域网可通过微波、综合业务数字网(ISDN)或小型卫星地面站(VSAT)为远距离教育和国内外学术活动提供实时双向交流信息资源。
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4 虚拟现实技术成为当前教育技术学科研究的一个热点
虚拟现实技术(virtual reality,VR)是指充分利用计算机硬件和软件资源的集成技术，它通过计算机多媒体技术与仿真技术相结合，生成逼真的视、听、触觉一体化的实时的三维虚拟环境，用户以自然的方式与虚拟环境中的客体进行体验和交互作用，从而产生身临其境的感受和体验。创建和体验这种虚拟环境需要包括计算机图形学、心理学、图像处理和模式识别、人工智能技术、多传感器技术、语音处理和音响技术、网络技术、并行处理技术以及高性能计算机系统等。虚拟现实系统的构成主要包括三个部分：输入输出设备，如头盔显示器、立体耳机、头部跟踪系统以及数据手套；虚拟环境及其应用软件，用以描述具体的虚拟环境等动态特性、结构和交互规则等；计算机系统以及图形、声音合成设备等外部设备。
虚拟现实技术的主要特征有:①多感知性：虚拟现实技术具有多种感知能力，如视觉感知、听觉感知、力学感知、触觉感知、运动感知、嗅觉感知等；②存在感：又称临境感，是指使用者感到作为主角存在于虚拟环境中的真实程度；③实时交互性：是指用户对虚拟环境内物体的可操作程度和环境得到反馈的自然程度；④自主性：指虚拟环境中物体依据物理定理及人的生活经验动作的程度；⑤集成性：虚拟现实技术综合了计算机的硬件和软件资源，为使用者提供了一个集成性的操作环境。
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虚拟现实技术已逐渐从实验研究走向实际应用，而且应用范围非常广泛，几乎渗透到了社会生活的各个方面，在娱乐、军事、航空、航天、建筑、医学、教育和自动控制等领域都有成功的运用，日益显示出巨大的社会和经济效益的潜力。
虚拟现实技术在医学手术教学和训练等方面，有着十分令人鼓舞的应用前景。在对患者实施复杂手术之前，医生可以先用虚拟现实系统进行练习，把通过CT、MRI获取患者的真实图像送入仿真系统，模拟出患者的身体和脏器，并帮助医生找到病变所在，医生就可以为患者提供最佳的手术方案。虚拟现实技术在训练实习医生方面具有很好的效果，通过虚拟现实系统模拟虚拟患者的各种病变，使实习医生沉浸于虚拟的医疗诊断场景内，体验并学习如何应付各种临床手术的实际情况，通过视、听、触觉感知来学习各种手术操作，从而帮助提高实习医生的医疗水平与诊断能力，这样既节约了培训的费用和时间，又降低了非熟练医生实习手术的风险。远程医疗也是虚拟现实技术很有潜力的一个应用领域，例如在偏远的山区，通过远程医疗虚拟现实系统，1患者可以接受远在千里之外的著名医学专家的治疗指导，专家也可以通过该系统对边远地区医院的医生进行培训，这对提高医学教育训练水平和改善我国医疗技术发展不平衡的现状有着非常重要的意义。
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我院教育技术中心通过分析、论证国内外虚拟医学手术技术的发展状况和针对所存在的问题，并根据现代医学教育训练的需要，成立了由教育技术人员、计算机技术人员、医学专家等组成的科研课题组，现已着手进行“虚拟医学手术理论和关键技术的研究”的课题研究工作。该课题通过对临床手术实际情况的分析，结合我院临床手术的丰富经验，综合运用现代化教育技术和计算机技术，依据黄色人种的生理结构建立虚拟人体模型(包括行为模型)，采用先进的方法虚拟出手术的现实场景，并建立医学手术的虚拟力学感应及反馈系统。研究内容主要有：①依据黄色人种的生理结构特点建立起供虚拟手术训练使用的人体模型：研究模型的建立主要是根据医学解剖结构用建模软件手工构建模型的技术方法，并研究通过多种现有医学影像设备获取数据的转换建模、复杂数据源的有效数据提取、多器官体数据的分类剥离及复杂模型的多边形优化等技术；②对虚拟人体模型(针对某组织)体数据的三维实时生成算法的研究：如何把模型从显示器、液晶立体眼镜或头盔上实时显示出来，这对计算机图形图像实时处理提出了较高的要求，为了降低硬件设备的开销和实现较好的显示效果，在编程技巧和快视算法重点研究、在产生阴影和纹理及确定视点和投光点、在外部力量的影响下(如手术刀切割、器械挤压下)组织模型实时反馈和形变等技术的实现方面做深入的研究开发工作；③对虚拟人体模型(针对某组织)的手术行为模型的研究：根据手术操作过程中的一系列行为和将产生的变化构建该模型，为在计算机上虚拟手术行为提供了系统的框架；④人机接口技术的研究：头盔、虚拟手术感知器械等通过接口产生视觉、听觉和触觉和变化，人机接口的高速实时反馈显示和虚拟手术器械的定位、力反馈信息，使学习者有身临其境的感觉；⑤针对医学手术操作，实现精确定位和碰撞检测，获取碰撞位置以进行实时组织形态变化；⑥针对医学手术操作，研究实时、细微力学反馈技术的实现：力学反馈历来是虚拟现实系统中的难点，我们将重点研究实时产生依据组织形变的非线性变化的力学反馈技术；⑦从特定的手术入手，建立起手术操作过程的数学模型：以数学的语言描绘出系统的模型，获取通用的虚拟医学手术的研究方法，从而达到建立一整套虚拟手术训练理论和系统的目的。通过对该课题的研究，将填补我国虚拟医学手术的空白。相信在不远的将来，虚拟现实技术在医学教育方面会得到十分广泛的应用。
计算机多媒体技术是一门新兴的应用技术，加强计算机多媒体系统和教学课件的开发与研究，有着重要的现实意义。可以预见，计算机多媒体技术在临床医学教育中的应用，将为 21 世纪的医学教育改革和发展做出重大贡献。
作者简介：潘新华(1957-)，男，山东省济阳县人，1979年山东工业大学无线电工程专业毕业，1995年解放军陆军指挥学院电教编导专业毕业，解放军总医院教育技术中心副主任技师；发表论文13篇。电话：(010)66937690
收稿日期：1999-11-25； 修回日期：1999-12-19, 百拇医药
单位：解放军总医院教育技术中心，北京 100853
关键词：多媒体技术；临床医学教育；教学课件；局域网；虚拟现实
军医进修学院学报000326 中图号：R192 文献标识码：C
文章编号：1005-1139(2000)03-0237-04
随着计算机多媒体技术、数字通讯技术和网络技术的迅速发展，给经济、科技、产业、文化、乃至家庭生活方式带来巨大冲击。计算机多媒体技术的发展及应用前景十分广阔，已使办公自动化、教育训练、通讯出版、咨询服务、视听娱乐、家庭生活等诸多方面发生了可喜的变化。
近年来，许多医学院校在运用计算机多媒体技术发展视听教育方面做了一些理论和实践上的探索，促进了医学教育技术的发展。计算机多媒体技术在教学管理、多媒体教材制作与应用、丰富教学训练手段等方面发挥了重要作用。
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1 计算机多媒体技术使临床教学过程灵活、实用、多样化
由于计算机多媒体技术的特性，即多媒体信息的集成控制性、非线性网状结构信息组织方式、人机交互性强的显著特点和先进的网络通讯功能等，使其成为信息时代最先进的现代教育技术手段。
计算机多媒体技术在医学教育中的实验课、技能训练、临床教学等多方面有着较强的实用性。多媒体教学课件可设有实验操作程序和专家系统等，形态学科、机能学科以及临床教学中的许多机理复杂、难度大、实验成本高、病例罕见和难以实体操作的内容，都可以在多媒体计算机上通过教学课件中逼真的实物图像、三维动画模拟演示，并利用智能化辅助教学程序来进行教学。临床教学中的一些内容也可以通过多媒体教学网络实时进行，学员随时都可以提问，并能获得解答，同时能对学员的学习情况进行分析、评判、考核，实现了教学形式的多样化。利用多媒体的知识集成性，教师可选用适合课堂集中教学的多媒体教材来配合讲解，发挥多媒体教材具有文、图、声、像并茂的特点，多层次、多角度地呈现教学内容，便于学生理解，从而提高教学质量。在个别化教学中，学生利用多媒体计算机独立进行学习，可按照自己的需要和兴趣选择学习内容，并可反复学习。
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计算机多媒体技术为临床教学提供了先进的教育手段，在解决教学难点、开发学生智力、实现教育技术现代化等方面具有创新和实用的价值。例如：多媒体教材《颅脑手术技术》，利用三维重建技术把人脑CT影像输入计算机，形成大脑三维结构模型。学生不仅可以从多层面或旋转方式观察颅脑各结构及其解剖关系，而且还可以“拿起”模拟手术刀进行颅脑手术模拟训练。在对颅脑模型的肿瘤部位“动刀”时，可立即显示手术部位上下、左右、前后的组织关系及受损情况，学生可以在教师的指导下，“安全”准确地研究决定治疗措施，形成手术方案。这就突破了客观条件的限制，进行了卓有成效地训练，强化了实践，同时开发了学生的潜能，培养了能力。
2 结合临床医学学科特点，制作高质量的计算机多媒体教材
计算机多媒体教材是根据教学目的设计，充分表现特定的教学内容，反映一定教学策略的计算机多媒体教学课件，它是合成了需要的各种教学信息，为学习者提供交互操作，也能对学生的学习做出评价的教学媒体。随着计算机多媒体技术、图像压缩技术和光盘大容量存储技术的日新月异，使多媒体教学课件的制作和应用，比之幻灯、投影、录像等视听教材的制作和应用显示出了更多的优势。根据多媒体教学的特点，医学多媒体课件制作的类型主要分为：教学模拟和演示，自学辅导和练习。计算机多媒体教材创作工具软件是用来集成、处理和管理多媒体(文本、图形、图像、和声音等)信息的编辑工具，目前应用较多的计算机多媒体教材创作工具软件有Authorware、方正奥思等。多媒体课件的制作既需要有计算机及教育技术方面的专业人员参加，更需要经验丰富的医学专家参与。多媒体课件的制作过程可分为：制作前的准备-脚本编写-课件制作-课件封装等四个步骤。
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临床医学多媒体课件制作过程中还要多从医学教育的角度来考虑问题，不断提高多媒体课件的质量。首先要加强对临床医学教学内容表达的真实性，做到造型真实、动作真实、声音真实、色彩真实；还要发挥多媒体课件的教学优势，利用摄像、照相、扫描、动画等方法对教学内容进行充分的模拟，临床医学教育中常用的教学模拟方式有：形态模拟、机能模拟、实验模拟等；再就是要进一步完善人机交互，启发学生积极思维，解决教学重点和难点，利用多媒体技术的优势来更好地掌握学习内容。
近年来，我院教育技术中心结合临床教学的实际需要，与临床科室共同制作了《原发性肾小球肾炎的诊断与治疗》、《糖尿病的治疗》、《言语测听》、《手术中的病理诊断》等临床医学教育多媒体课件，并成功地应用于临床教学中，达到了较好效果。我们还引进了《心功能衰竭》、《胃肠内科病理研究》、《临床血液病治疗》、《临床皮肤病诊断与治疗》、《骨科手术》、《内科操作技术》、《腹部及盆腔部超声诊断》等几十部多媒体课件，以高质量的文、图、声、像媒体展示了现代医学临床检查、检验、症状、体征诊断、治疗、操作等资料，丰富了教学资源，满足了临床教学的需求。
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提高临床医学多媒体教材的制作质量，就要在多媒体教材的教学性、智能化、教学设计、技术和技巧运用等方面下功夫。多媒体课件《冠心病的介入治疗》就充分考虑了多媒体教材的制作原则，主要特点是：①体现了内科教学的重点、难点及扩展知识的科技前沿和高新技术；②交互性能强，满足了个别化的教学方法；③采用了教学设计的理论与方法，进行了系统的策划设计，层面清晰；④界面设计美观，动画模拟逼真。该教材原理交待清楚，选择恰当，使用方便。
临床医学多媒体教材的制作与应用，要着力于使学生得到观察力、记忆力、想象力、思考力、判断力等分析问题和解决问题能力的培养，这是教育技术领域的一个突破，将从根本上转变传统的医学教育模式，促进医学教育思想、内容、方法和手段的转变。
3 医学教育多媒体局域网为临床医学提供了先进的教学手段
计算机多媒体技术的发展已突破了单台计算机模式的界限，它与网络技术、通讯技术相结合，正向网络化发展。单机模式由于信息量有限，其功能也就较为有限，而多媒体教学网络系统则可以依托网络把多种现代化的教学设备有机地结合为一体，实时高效地采集、加工处理和传输播放文、图、声、像等信息，充分发挥人及设备的潜力和整体效能，达到教学信息资源和设备资源的共享。
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我院于 1998 年建成医学教育多媒体局域网，该网络采用了先进的网络和通讯技术，保证了传输的高速度和带宽，可以处理文本、图像、动画、视频、声音等信息。根据我院的教学任务和特点，教学局域网络能满足临床医生、研究生、进修生、以及各种专业学习班教学和个别化学习的需要。该网络的主要功能有：①资源共享：网络被一台服务器统一管理，使硬盘阵列、光盘库中的多媒体教材数据资源在网络的每一台终端机上都能随意调用；②可交互性：使用网络可检索和播放所要学习的教学资料与节目，并可进行个别交互控制操作，完成学生的提问和解答；③实时性：可在各终端机上实时呈现手术示教、医学影像示教，并能达到理想的传输效果和实时存储；④可扩展性：在将来网络的不断发展中，能融合新的软、硬件平台，易于和校园网以及外部互联网联接。
我院医学教育多媒体局域网络的应用对扩大教学规模，丰富教学内容，促进教学改革、提高教学质量，实现教学现代化发挥了作用，受到了教员和学生的欢迎。①应用于课堂教学：教师可以通过网络调用服务器中的教学资源，在多媒体教室以大屏幕投影的方式对学生进行教学。这些资源包括CAI课件、医学图像、多媒体制作素材等，也可实时的观看手术和医学影像示教。尤其是可以通过教室多媒体计算机上安装的浏览器、播放器，可交互性的检索、控制服务器上光盘库和硬盘阵列中的视频信息，对其进行快进、静帧、倒退、控制音量等操作，这就摆脱了过去学生被动的坐在电教室里观看教学片的形式，赋予教师对教学媒体控制的更大的灵活性，充分展现了多媒体的知识集成性和多媒体教材文、图、声、像并茂的特点，能多层次、多角度地呈现教学内容。②应用于个别化教学：医学教育多媒体局域网络上的任何一个终端都可共享网上的信息资源，这就为个别化教学和学生自学提供了很大的方便。学生利用网络上的终端机可在教室、实习室、制作室等场地进行独立的学习，既可按教师的要求，也可根据自己的需要和兴趣从网上选择学习内容。另外，通过网络通信工具软件，学生之间可以讨论问题，交流经验，还可以给教师的计算机发信息包，以获得教师的个别辅导，使学生能获得最大的主动性和多方位的学习帮助，培养学生理解、分析问题的能力，激发学生的创造性。③应用于教学准备：教学资源共享给教师的教学准备提供了方便，教师可以通过网络浏览Internet上的教学站点，查阅学习和课题研究相关的资料，通过E-mail进行教学经验的交流，共同探讨学术问题，也可以自由选取搜集网上资源库中的多媒体素材，为优化教学设计，提高教师的备课效率提供了有利的条件。另外，该网络还为教师和学生提供了一个良好的多媒体教材制作、研究、开发的环境。多媒体教材的开发制作是一项繁重的、要求众多制作人员协同工作的劳动，不同的创作人员可先充分利用网上丰富的多媒体素材资源独立制作，最后再通过网络把各位制作人员制作的程序模块汇总、打包形成产品，并及时的把制作的教材补充到服务器上的资源库中，这样就大大缩短了多媒体教材的制作周期，而且有利于把优秀的教学内容和经验集中起来应用于教学。④应用于示教转播和远距离教育：通过网络接口连接院内手术示教网和医学影像示教网，实时的进行双向传输，将手术操作、内窥镜、B超、MRI、CT、血管造影等图像呈现在多媒体教室的投影机或其他终端机上，教师既可进行讲解操作，也可回答学生提出的问题，大大丰富了教学的内容。医学教育多媒体局域网可通过微波、综合业务数字网(ISDN)或小型卫星地面站(VSAT)为远距离教育和国内外学术活动提供实时双向交流信息资源。
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4 虚拟现实技术成为当前教育技术学科研究的一个热点
虚拟现实技术(virtual reality,VR)是指充分利用计算机硬件和软件资源的集成技术，它通过计算机多媒体技术与仿真技术相结合，生成逼真的视、听、触觉一体化的实时的三维虚拟环境，用户以自然的方式与虚拟环境中的客体进行体验和交互作用，从而产生身临其境的感受和体验。创建和体验这种虚拟环境需要包括计算机图形学、心理学、图像处理和模式识别、人工智能技术、多传感器技术、语音处理和音响技术、网络技术、并行处理技术以及高性能计算机系统等。虚拟现实系统的构成主要包括三个部分：输入输出设备，如头盔显示器、立体耳机、头部跟踪系统以及数据手套；虚拟环境及其应用软件，用以描述具体的虚拟环境等动态特性、结构和交互规则等；计算机系统以及图形、声音合成设备等外部设备。
虚拟现实技术的主要特征有:①多感知性：虚拟现实技术具有多种感知能力，如视觉感知、听觉感知、力学感知、触觉感知、运动感知、嗅觉感知等；②存在感：又称临境感，是指使用者感到作为主角存在于虚拟环境中的真实程度；③实时交互性：是指用户对虚拟环境内物体的可操作程度和环境得到反馈的自然程度；④自主性：指虚拟环境中物体依据物理定理及人的生活经验动作的程度；⑤集成性：虚拟现实技术综合了计算机的硬件和软件资源，为使用者提供了一个集成性的操作环境。
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虚拟现实技术已逐渐从实验研究走向实际应用，而且应用范围非常广泛，几乎渗透到了社会生活的各个方面，在娱乐、军事、航空、航天、建筑、医学、教育和自动控制等领域都有成功的运用，日益显示出巨大的社会和经济效益的潜力。
虚拟现实技术在医学手术教学和训练等方面，有着十分令人鼓舞的应用前景。在对患者实施复杂手术之前，医生可以先用虚拟现实系统进行练习，把通过CT、MRI获取患者的真实图像送入仿真系统，模拟出患者的身体和脏器，并帮助医生找到病变所在，医生就可以为患者提供最佳的手术方案。虚拟现实技术在训练实习医生方面具有很好的效果，通过虚拟现实系统模拟虚拟患者的各种病变，使实习医生沉浸于虚拟的医疗诊断场景内，体验并学习如何应付各种临床手术的实际情况，通过视、听、触觉感知来学习各种手术操作，从而帮助提高实习医生的医疗水平与诊断能力，这样既节约了培训的费用和时间，又降低了非熟练医生实习手术的风险。远程医疗也是虚拟现实技术很有潜力的一个应用领域，例如在偏远的山区，通过远程医疗虚拟现实系统，1患者可以接受远在千里之外的著名医学专家的治疗指导，专家也可以通过该系统对边远地区医院的医生进行培训，这对提高医学教育训练水平和改善我国医疗技术发展不平衡的现状有着非常重要的意义。
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我院教育技术中心通过分析、论证国内外虚拟医学手术技术的发展状况和针对所存在的问题，并根据现代医学教育训练的需要，成立了由教育技术人员、计算机技术人员、医学专家等组成的科研课题组，现已着手进行“虚拟医学手术理论和关键技术的研究”的课题研究工作。该课题通过对临床手术实际情况的分析，结合我院临床手术的丰富经验，综合运用现代化教育技术和计算机技术，依据黄色人种的生理结构建立虚拟人体模型(包括行为模型)，采用先进的方法虚拟出手术的现实场景，并建立医学手术的虚拟力学感应及反馈系统。研究内容主要有：①依据黄色人种的生理结构特点建立起供虚拟手术训练使用的人体模型：研究模型的建立主要是根据医学解剖结构用建模软件手工构建模型的技术方法，并研究通过多种现有医学影像设备获取数据的转换建模、复杂数据源的有效数据提取、多器官体数据的分类剥离及复杂模型的多边形优化等技术；②对虚拟人体模型(针对某组织)体数据的三维实时生成算法的研究：如何把模型从显示器、液晶立体眼镜或头盔上实时显示出来，这对计算机图形图像实时处理提出了较高的要求，为了降低硬件设备的开销和实现较好的显示效果，在编程技巧和快视算法重点研究、在产生阴影和纹理及确定视点和投光点、在外部力量的影响下(如手术刀切割、器械挤压下)组织模型实时反馈和形变等技术的实现方面做深入的研究开发工作；③对虚拟人体模型(针对某组织)的手术行为模型的研究：根据手术操作过程中的一系列行为和将产生的变化构建该模型，为在计算机上虚拟手术行为提供了系统的框架；④人机接口技术的研究：头盔、虚拟手术感知器械等通过接口产生视觉、听觉和触觉和变化，人机接口的高速实时反馈显示和虚拟手术器械的定位、力反馈信息，使学习者有身临其境的感觉；⑤针对医学手术操作，实现精确定位和碰撞检测，获取碰撞位置以进行实时组织形态变化；⑥针对医学手术操作，研究实时、细微力学反馈技术的实现：力学反馈历来是虚拟现实系统中的难点，我们将重点研究实时产生依据组织形变的非线性变化的力学反馈技术；⑦从特定的手术入手，建立起手术操作过程的数学模型：以数学的语言描绘出系统的模型，获取通用的虚拟医学手术的研究方法，从而达到建立一整套虚拟手术训练理论和系统的目的。通过对该课题的研究，将填补我国虚拟医学手术的空白。相信在不远的将来，虚拟现实技术在医学教育方面会得到十分广泛的应用。
计算机多媒体技术是一门新兴的应用技术，加强计算机多媒体系统和教学课件的开发与研究，有着重要的现实意义。可以预见，计算机多媒体技术在临床医学教育中的应用，将为 21 世纪的医学教育改革和发展做出重大贡献。
作者简介：潘新华(1957-)，男，山东省济阳县人，1979年山东工业大学无线电工程专业毕业，1995年解放军陆军指挥学院电教编导专业毕业，解放军总医院教育技术中心副主任技师；发表论文13篇。电话：(010)66937690
收稿日期：1999-11-25； 修回日期：1999-12-19, 百拇医药