智能时代的到来为虚拟现实技术（virtual reality，VR）与医学教育的融合带来了革命性变革，为医学教育智能化转型提供了技术支撑。VR是用计算机系统模仿真实系统的技术，通过收集现实生活中的各种参数，利用计算机生成一个三维仿真的虚拟环境，再将其产生的电子信号通过各种输出设备转化为能够让用户通过听觉、视觉及触觉等感官感觉到的各种行为和思维过程，从而实现对现实世界的动态逼真的模拟
[1]，使用户利用虚拟现实设备可以基本实现对真实世界的间接感受和探索。其所具有的关键技术特征如下：①沉浸感，通过高分辨率屏幕、立体声效和动作追踪技术，使用户的感官被虚拟环境包围，产生“身临其境”的体验。②交互性，用户可通过手柄、手势识别、触觉反馈设备等与虚拟环境中的物体或角色互动，例如抓取、移动物体或操控虚拟界面。③实时性，虚拟环境会根据用户的动作即时反馈，确保动作与画面同步，避免延迟导致的眩晕感。④三维空间构建，利用计算机图形学（CG）和空间定位技术，生成动态的3D场景，支持用户自由探索。
医学教育的智能化发展正深刻改变传统教学模式，成为全球医学教育改革的核心趋势， 尤其是教学模式发生结构性变革，表现为“师-机-生”三元互动模式。在生成式人工智能、大数据、5G等技术的多重辅助加持下，VR技术应用深度融合，与生成式人工智能有机联动，构建高保真的虚拟临床或实验场景（如手术模拟、急诊处置、分子结构等），实时跟踪学习数据（如专注时间、操作力度、决策路径），构建智能病案库，利用ChatGPT、DeepSeek等大型语言模型即时答疑、生成教学资源，为推动医学教育的智能化发展及改革提供了强劲动力。本文总结并分析了VR在医学教育中的应用现状，对其在未来医学教育领域中的应用做出展望，针对VR的发展和应用不足，提出了相应的解决思路，以期更好地推动VR服务于医学教育智能化改革，促进教育资源公平与共享，提高新时代医学人才培养的质效。
1 VR在医学教育中的应用现状
1.1 VR在人体形态教学中的应用
医学基础形态学课程包括“人体解剖学”、“组织学与胚胎学”和“人体寄生虫学”等。“人体解剖学”是基础形态学中至关重要的课程，该课程的核心培养目标是要求学生扎实掌握人体的形态和结构，为日后临床课及见实习打下牢固的解剖学基础。
该课程传统的教学模式包括以下两种：①通过教科书的文字介绍，简图、挂图上的二维图谱或模具来介绍形态结构
[2]，这种模式的缺点在于，虽然各个结构标识很清楚，但由于缺乏立体感，在遇到一些复杂的立体结构时，仅仅通过这些资料学生很容易混淆相关概念及结构的毗邻关系，甚至形成比较牢固的错误记忆，导致难以避免的重复学习，整体效率较为低下。②利用大体标本，学生通过自己动手操作可以很直观地了解课本所描述的现象，而且针对与课本上不同的结构变异，还能激发其思考。然而，大体标本的资源稀缺、成本高、不可重复操作等缺点给医学院校教学资源的准备工作带来了困难；此外，保存大体标本所使用的甲醛等防腐剂会使长期接触者出现较多不良反应，同时辨认结构时若无教师在旁指导，容易出现张冠李戴等错误，反而给教学带来负面效果。
相较于传统教学模式，VR可以通过视觉、触觉和听觉多维模拟解剖实验室的真实情景，这种新颖性更容易激发学生的学习兴趣。除此之外，VR可以满足学生对人体形态结构的全方位观察以及各项操作的无限制重复，学生能根据自己的掌握情况在课后自主巩固课上所学的基础知识。有研究表明，VR应用在人体解剖教学中，不仅提高了解剖课上学生的学习兴趣和学习效率，也显著增强了学生的自主学习能力，获得了广大师生的认可
[3]。加拿大多伦多大学就将VR应用到了骨骼的形态教学中，发现其对学生掌握骨骼结构的解剖毗邻关系、骨性标志等特征有重要帮助
[4]。而且，VR提供了一种合乎道德的替代大体标本的方法，可以减少大体标本的使用，节约社会成本，同时还降低了甲醛对学生的危害风险
[5]。类似地，成本较低的3D解剖软件如“维萨里3D解剖”等也具有接近真实的人体解剖结构，通过放大缩小、360°旋转、隐藏透明等操作，可以将器官、血管、神经、肌肉清晰地单独或组合显示，帮助学生清楚了解这些器官和组织的立体结构及毗邻关系
[6]，其作用虽稍逊于虚拟现实设备，但也能为解剖课程的学习赋能。南京医科大学创建了问题导向性的“血吸虫预防与控制”的虚拟仿真游戏系统，学生在沉浸式的体验中，可以明确所学知识的重要意义，激励学生按需索学，以更好地解决实际问题
[7]。
1.2 VR在医学微观实验教学中的应用
“分子生物学”和“细胞生物学”是基础医学课程中非常重要的专业课，是医学生探索疾病发生机制的理论基础。但是，这些课程内容偏微观化，学生难以想象出细胞及其内部具体的分子过程，且实验课程时间跨度大，学生在学习理论知识后不能即时实践，容易遗忘实验原理及内容，导致对实验整体性的把握出现偏差
[8]。
目前，国内已有多所高校建立了基础医学仿真实验室，并形成了《基础医学虚拟仿真实验教学中心建设中国专家共识》
[9]。利用VR，学生可以看到细胞亚结构、大分子物质（如蛋白质的四级结构、核酸的双螺旋结构等）三维结构，生动且直观，也可以通过3D动画观察RNA合成过程、DNA复制过程等；学生还可以利用操作手柄，在系统中间接地利用自己的触觉来“触摸”蛋白质、DNA的分子结构，感受大分子中各种化学键及分子间作用力对大分子构成的作用
[10]。在实验课中，学生可以使用虚拟实验室进行虚拟实验，这样一方面可以节省传统实验室昂贵的化学试剂及实验仪器等物质成本，另一方面，也可以节省时间成本，对于周期相对较长的实验，如聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，PCR）、蛋白质免疫印迹（western blot，WB）等，在虚拟实验室中可以节省等待时间，使学生在较短时间内掌握实验的完整操作，理解每项操作的意义所在，从而获得更加清晰的整体性认知；在实验过程中，通过播放视频演示真人实验操作和微观世界中分子反应过程，与虚拟操作两相结合，增强实验体验的真实性
[8]。另外，在VR和人工智能技术双重加持下，虚拟仿真实验可以锻炼学生实验过程中处理突发情况的能力，从而提高实验成功率；同时，虚拟实验室的人机互动可以根据基于虚拟仿真系统的新型评价体系
[11]，将实验过程的失误及时反馈给学生，为学生提供改进实验操作的机会。这种实验教学方法的改革和创新，实现了“学生自主学习”和“以学生为中心的学习”，有效地提高了实验教学的质量。
1.3 VR在临床实践教学与训练中的应用
VR可以帮助医学生从心理层面及行动和知识技能储备层面更好地实现向准医师的转变。空军军医大学第二附属医院为步入见习阶段的学生设计了VR虚拟仿真课程，帮助学生身临其境地培养“无菌意识”和“爱伤观念”，并观摩基本的手术操作技能，为实践课动手操作奠定基础。同样，VR在临床医师培训中也大放异彩。在临床治疗中，由于部分患者不愿成为临床实习生的教学样板，这就使得临床医学生动手练习的机会大打折扣，然而，基于VR的虚拟病人可以为医学生和年轻医师的锻炼提供代偿途径，一定程度上提高医疗健康服务水平和疾病诊疗效率
[12]。
VR可以满足临床实习生的基本操作训练。VR无耗材和可重复性的特点，可以允许临床实习生在反复训练中总结并提升操作技术；而且该方法容错率相对较高，学生可以在低压力、高效率的状态下完成训练，避免因紧张情绪影响训练效率。在病人手术前，学生可以利用即时交互、过程监控的虚拟手术通过反复训练来提高手术技能的熟练度
[13]，对相关手术要点进行术前排练能转化为比较好的临床结果，如缩短手术时间或减少出血
[14]、规范医务工作者的无菌操作从而避免感染等
[15]。空军军医大学在沉浸体验式教学中发现虚拟手术能够提高本科生“临床麻醉学”授课后完成实际操作的能力，有效激发学生学习的积极性
[16]。除了可以培养学生手术的操作技巧和动手能力，依托大数据的虚拟体验还可以为临床实习生提供理解个体解剖结构多维复杂性的机会
[17]，为外科手术能够精准高效地实施提供了强有力的技术支持。此外，虚拟现实还可以突破时间和空间的束缚，帮助临床医师随时随地向经验丰富的医师进行远程学习和训练
[18]。在面对重大公共安全问题时，可以通过虚拟现实远程模拟实现沉浸式教育，在保证教育质量的同时也满足了疾病大流行期间对保持适当社交距离的需求
[19]。VR训练下的操作技术给患者手术的成功提供了强有力的保障，有助于增进医患信任。医院科室中存在某些较特殊的科室（如妇产科），由于其涉及患者隐私问题，给临床教学带来一定的不便
[20]，但在VR的帮助下，学生能系统、自由地学习妇科基本的结构以及各种生理病理变化。
1.4 VR在医学设备教学中的应用
医学设备庞大而贵重，很难配备在教室里供课堂教学演示。此外，由于其结构复杂、工作原理抽象，仅通过传统的教学方法，不足以使学生充分理解相关知识，严重影响了学生对医学设备的学习积极性。同时，由于医院承担的检查任务繁重且医学设备操作要求高，盲目使用有损坏仪器的风险，因此学生很少有动手实践的机会。
VR的出现成为了解决上述难题的契机。空军军医大学西京医院放射科、生物医学工程系军事生物医学工程教学实验中心和医学影像教研室三个科室共同合作，依托学校信息化建设工作的现有基础，以5G技术为依托，利用VR对多种大型医疗检查设备的结构进行解析和建模，在计算机上真实模拟各类价格高昂的大型医学影像设备，率先构建了“医学影像设备学”课程的虚拟操作环境
[21]。“医学影像设备学”课程“虚实结合”的教学方法，能够有效提高学生的实践能力，加深学生对抽象原理的理解，并且可以实现设备故障分析、大型设备拆解与安装等复杂操作
[22]，在实践中巩固理论知识的同时也锻炼了学生的操作技能，促进学生的全面发展。
1.5 VR在医学人文素养训练中的应用
VR在培养医学生“软素养”的过程中扮演着举足轻重的角色。首先，它有助于培养学生的同理心。例如，在使用VR沉浸式培训以后，新英格兰大学学生对患有黄斑变性和听力丧失等相关疾病老年人的理解和同情有所增加
[23]。其次，它锻炼了学生处理紧急情况的心理素质。例如，空军军医大学教学实验中心课程贴合学校特色，开创了“神经毒剂恐怖袭击应对VR虚拟仿真实验”的虚拟课程，使学生在逼真的军事战场环境中沉浸式学习，在有趣的人机互动过程中掌握医学相关知识和操作要领，有助于提高学生战场环境下的心理素质，这和海军军医大学将VR应用于应急医学教学中的作用有异曲同工之妙
[24]；另外，首都医科大学附属北京同仁医院调查发现，沉浸体验式教学在护理教学中，不仅能提高实习护生综合能力，还能提高其共情能力
[25]；暨南大学医学院探究发现VR的体验可以使实习生提高学习积极性，坚定职业追求
[26]；北安普顿大学和牛津大学利用VR培训医学生、护士和医师也同样取得了良好的实践效果
[27]。总之，虚拟仿真教学有助于提高学生的医学人文精神，提升学生对教学的满意度，具有良好的推广价值
[28]。
然而，基于目前的技术水平，VR还只是作为医学教育的有机补充，不能完全替代传统教学
[26]。在教学中，VR虽然可以承担一定的形态教学任务，但囿于建模不充分、结构固定，一定程度上会误导学生，使学生构建错误的知识结构
[5]；在临床中，真正的临床操作会产生许多不确定因素，比如解剖变异的复杂性影响操作者的决策能力，造成其精神压力等，这些不确定性恰恰是虚拟操作所不能模拟的
[29]。所以唯有将医学场景的 “真”和虚拟现实的 “虚”有机结合起来，才能使两者在互补中最大限度地提高医学教学效果（如
表1所示）。
2 VR在医学教学中的应用不足与对策
2.1 投入成本偏高，需要开展共建共享
VR的硬件设备价格较为昂贵，且前期投入成本较高，普通高等学校很难把经费单方面投在VR的硬件设备而忽视其他方面的投资。建议政府颁布一系列政策大力支持医学高校虚拟现实设备的建设，如放宽市场准入，促进VR的成熟和社会必要劳动时间的减少，从而降低成本。另外，相关院校需要积极地申请专项财政拨款和相关基金，构建虚拟现实系统具有成本效益
[27]，其成本可以和院校筹备大体标本、实验试剂和仪器的成本以及因操作不当导致患者并发症所造成的损失相平衡甚至略低
[30]。此外，需要同时发挥高校和企业两个主体的积极性。高校主动与相关企业合作，牢固树立发展共同体意识，建立共建共享的合作机制
[31]，以学校提供实验数据、企业提供技术的模式进行深入合作。学校提供的实验数据可以帮助企业对设备进行调试和改进，企业在学校改进产品的同时又能为学校教学提供合适的先进设备以及技术支持，学校和企业实现双赢。如此以来，既解决了设备技术复杂的问题，也化解了因学校虚拟现实设备价格昂贵带来的一系列困扰
[20]。更为有益的是，VR将打破地域限制，偏远地区学生可通过虚拟实验室接触一流教学资源，成本效益不言而喻。
2.2 展现内容尚局限，需要推进虚拟向真实递进
相较于真实的实验室操作和人体结构，VR的实验室操作流程与解剖标本的形式比较单一，虚拟操作的场景较少，容易导致学生在使用虚拟系统时形成固定的思维模式，而减少对实验室多变的环境干扰、临床病人个体化差异等问题的思考，弱化整体思维和创新思维。与此同时，当前虚拟现实系统建模比较粗糙，虽然能给体验者带来相对沉浸式的体验，但是不能满足体验者对细微结构的学习，甚至造成体验者的知识掌握出现偏差，这就需要开发者根据实际需要对建模进行不断优化，提高建模的科学性和准确性。解决该问题需要进一步完善虚拟现实系统的数据库，建立完备的教学大数据，将大量临床资料经过3D建模后写入虚拟操作系统，通过在学生操作过程中随机地刷新各种变异类型，帮助提高学生操作时的注意力及随机应变能力，实现重点与整体兼顾、虚拟向真实递进。
2.3 综合沉浸不足，需要实现多感官交互
目前，VR用户体验感上仍存在许多问题，如笨重的头显、缓慢的电脑、糟糕的感官输出质量、低分辨率的图形，以及头痛和晕动病等副作用
[17]。此外，虚拟现实设备还不能提供足够的感官反馈，无法创建“真正逼真的”虚拟场景
[14]。针对体验感差、模拟精度不高，需要持续优化和完善虚拟操作系统，以增加操作者的多器官交互效果。例如，针对视力欠佳的用户，可通过技术创新不断优化设备和程序，把头显设备设计成可调焦距，满足用户不同视力清晰度的需求，以期在提高设备运行速度和改善用户体验等方面取得新突破。另外，目前大多数头戴式显示器需要数据线连接主机，造成了使用者在操作时容易受到束缚，无法自由移动，而且数据线牵拉时会影响数据传输的稳定性，造成画面不稳定，给用户带来眩晕感。针对此缺点，可以通过“蓝牙”等无线方式连接主机，解决数据线束缚操作者的问题。最后，操作者常受限于VR体验馆场地的面积和空间而不能完成指定任务，所以可以调整操作者实际移动距离与虚拟世界中移动距离的比例，实现操作者在现实中移动一米，就可在虚拟世界中高比例移动从而增强体验感。未来需要实现多器官交互，集成视觉、触觉、嗅觉、运动模拟，提升沉浸感。与此同时，调查使用VR过程中产生的不良事件或副作用，包括追踪该技术对使用者的长期影响，以便从健康维护的角度提升VR的安全性
[13]。
3 结束语
VR正在重塑医学教育模式，影响医学教育的多个方面。相较于传统的教学模式，VR表现出极高的优越性，可以实现基础医学课程微观形态、分子通路、设备装备等情景再现；在临床技能培训中也大显身手，增加教学资源的可及性，减少医疗风险，提升教学质量；帮助教师高效备课、提高学生学习兴趣。但是，现阶段VR应用尚不成熟，需要不断优化。VR在医学教育中的前景不仅限于技术迭代，更在于重塑教育生态：通过高度仿真的沉浸式学习、智能化个性辅导及全球化资源共享，培养兼具专业技能与人文素养的医疗人才。未来，随着AI、5G等技术的深度融合，VR有望成为医学教育的核心工具，推动医学教育向更高效、智能的方向发展。
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