杨 武，薛 峰，冯欣伟，冯逸飞，张 义

(1.海军军医大学第三附属医院医务处,上海 200438；2.海军军医大学第三附属医院，上海 200438；3.海军军医大学第二附属医院血管外科，上海 200003；4.海军特色医学中心研究部海洋生物医药与极地医学研究室，上海 200433；5.海军军医大学卫生勤务学系卫生勤务学教研室，上海 200433)

基于模拟人的战伤急救实现了战救理论、单项技能和案例教学的基础训练，但战场环境下人装结合的能力型训练尚未开展，“实战化”训练效果不明显。虚拟现实是一种可以创建和体现虚拟世界的计算机技术，能够模拟现实世界。因此，采用该技术构建战场交战环境，如地理环境、人文环境等，建立伤员伤情与急救技能的仿真交互模型，开展“沉浸式”战伤急救技能训练研究，探索战伤急救“实战化”训练的手段与方法，具有现实意义。

1 国内外现况

1.1 美军美军对模拟训练研究与应用高度重视，投入大量的物力、财力和技术力量，积极探索模拟训练的新方法、新手段。20世纪90年代初，美军率先将虚拟技术应用于军事领域，基本覆盖从战役到战术、从分队到单兵、从战场环境到武器运用等军队全方位、可视化、人机交互的模拟训练，具备运用虚拟技术直接为实战服务的能力[1]。同时，美军医学模拟训练中心(MSTCs)研制的模拟人能够针对性地模拟枪伤、碎片割伤、炸伤、烧伤等战伤伤情，配套建立第一个战场伤员急救模拟培训——救助者课程，目前已经在全球18个培训点正式展开，可以根据个别学员的不同程度和能力进行针对性训练[2-3]，初步实现虚拟仿真环境下战伤急救的能力训练。

1.2 我军自军委总部提出“实战化”卫勤训练的要求起，部分单位尝试使用战伤急救模拟训练器材进行训练，通过预设简易伤情和初级处置模式，进行战伤急救单项技能(如心肺复苏、包扎、输液、输血、吸氧等)的模拟训练，试图通过解决伤员的“真实性”实现贴近“实战”的训练效果[4-5]，但缺乏在实战背景下的批量伤员救治训练，特别是模拟训练体系不明确、模拟训练器材易损坏等，导致训练效果不佳，“实战化”训练效果不明显[6]。同时，也有部分单位积极开展“实兵演练”、“基地化训练”等多样化的战伤急救训练、“模拟训练”和仿真训练研究，但仍处于探索和研究阶段，而美军已形成针对性虚拟仿真训练，我军在战伤急救虚拟仿真训练方面与美军存在差距。

2 系统研制

2.1 数据库分析战伤急救训练过程中涉及的伤员信息、伤情信息及设备信息，确定影响伤员伤情和救治效果的影响因素。将这些因素进行细分，确定子因素并标准化，建立系统数据库。数据库分为伤员信息库(伤员姓名、负伤时间、负伤地点等)、伤情数据库(致伤原因、致伤部位、伤员伤情、生命体征、救治操作等)和物资装备库(救治器材、救治耗材)3类，为基于VR的战伤急救技能训练系统研制提供数据支撑。

2.2 仿真模型

2.2.1 战场环境仿真 战场环境包含作战地形(河流、道路、沙滩等)、自然环境(晴、阴、雨等)、作战背景(设置武器装备和作战人员)、交战环境(交战状况下武器、设施、建筑损毁情况)等要素，采用仿真建模技术，构建战场环境仿真模型，为训练提供“沉浸式”战场环境(图1)。

图1 战场环境建模流程

2.2.2 伤员伤情仿真 伤员伤情包含致伤武器、伤部、伤类、伤型等要素，通过分析战创伤特点，结合仿真建模技术，构建伤员伤情仿真模型，通过生命体征变化体现伤员伤情变化，为训练提供“真实的”伤员伤情(图2)。

2.3 训练系统仿真模型构建完成后，分解战伤急救技能的操作步骤，明确步骤中需要进行虚拟交互的操作要点，结合虚拟现实、系统集成等技术，研制基于VR的战伤急救技能训练系统，系统可分为电脑端和VR端。其中，电脑端的角色设置为教员，包含课程设置、信息管理、训练考核3个模块。VR端的角色设置为教员和学员，主要功能模块为训练考核。

① 课程设置

教员可根据训练对象设置不同的课程，设置中的内容从数据库中调取，包含基础信息、伤员伤类、参训角色3部分。其中，基础信息主要包含课程的想定名称、训练场景(滩头、舰艇、码头救护所、医院船等)、训练天气(晴天、暴雨、大雪、暴风等)、场景内伤员数量(1～5人)及参训者数量(1～5人)，为训练提供课程背景想定。伤员伤类的数量对应基础信息中选择的场景内伤员数量，可设置伤员的伤类(枪弹伤、炸伤、弹片伤、烧伤等)和伤部(四肢、头部、胸背部、颌面部等)，为训练提供伤员伤情。参训角色的数量对应基础信息中选择的参训者数量，可设置训练者的角色(军医、卫生员)和急救设备(军医背囊、卫生员背囊、三角巾等)，为学员提供角色对应的战伤急救技能和选定的急救设备。通过制定针对不同对象的课程背景想定与考核标准，提高学员战伤急救能力(图3)。

图2 伤员伤情建模流程

图3 课程设置

② 训练考核

训练考核包括训练模式、考核模式和成绩分析3个部分。训练模式是学员对战伤急救技能的学习巩固；考核模式是学员在教员设计的案例中进行技能考核；成绩分析是在学员完成考核后，对学员的成绩进行的多维度分析。在虚拟场景中，学员可环顾四周寻找伤员，发现伤员后通过语音交互进行伤员伤情评估，利用VR手柄选择救治技术和急救设备进行相应战伤急救操作，救治后通过伤员生命体征的变化体现救治效果。学员进行训练的同时，教员在电脑端实时观看学员操作，通过过程回放、技能解析、理论分析等功能进行学员成绩分析(图4)。

图4 考核评分

3 系统应用

系统研制完成后，在30名学员中进行初步的应用，利用虚拟交互方式，通过手柄对虚拟伤员进行战伤止血、战伤包扎等战伤急救，与传统理论教学和模拟教学相比，虚拟教学有以下几点优势：①虚拟现实技术增加“实战化”战场环境，增强环境沉浸感，提高学员训练的积极性；②系统中加入伤员伤情，随着救治技术的实施和时间的变化，伤员的伤情发生改变，伤情变化多，便于学员了解“真实的”伤员伤情；③系统以虚拟伤员为救治对象，可应用于军队院校、军队卫勤训练部门等单位，适用于军医、卫生员等卫勤人员的训练，可实现“实战化”战场环境和“真实的”伤员伤情，训练方式更具创新性，扩充战伤急救技能训练的手段和工具[7]。