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为探究 VR 和 3D 打印人体模型在模拟心包穿刺训练压力水平的效果，研究发现二者相似，为医学教育提供参考。
在医学教育的舞台上，模拟训练一直是重要的 “角色”。传统的模拟训练方式，就像在安全的 “演练场” 里，让医学生们练习各种临床操作，比如心包穿刺（从心包腔抽取液体的操作），既保障了患者的安全，又能让学生们反复练习，提升技能。然而，随着医学的发展，问题也逐渐暴露出来。一些先进的模拟设备价格高昂，就像昂贵的 “奢侈品”，很多教育机构难以承受，这使得不同地区、不同机构的学生接受的教育水平出现了差异；而且，这些设备的操作复杂，教师也需要花费大量时间去学习如何使用，这无疑又增加了教学的难度。
为了解决这些问题，来自西班牙多个机构的研究人员开展了一项研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上。他们将目光聚焦于虚拟现实（VR）和三维（3D）打印技术，试图探索这两种新兴技术在医学模拟训练中的应用潜力。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，开发了定制的 VR 系统和 3D 打印人体模型用于模拟训练。VR 系统借助 Unity 游戏引擎开发，3D 打印人体模型则由医学和生物学专业的本科生使用免费软件制作。其次，招募了 132 名马德里某医学院的大四医学生参与研究（最终 108 人纳入分析），并将他们随机分组进行不同顺序的训练。在训练过程中，利用 Biosignal Plux 系统监测学生的心率变异性（HRV，反映自主神经系统活动的生物标志物），以此来评估他们的压力反应。最后，运用多种统计方法，如 Kolmogorov–Smirnov 检验、Friedman 检验等，对收集到的数据进行分析。
下面来看具体的研究结果：
- 生物应激分析：通过对 HRV 参数在基础、休息、3D 打印人体模型模拟和 VR 模拟四个阶段的分析，发现 HRV 参数在不同阶段存在显著差异。rMSSD 在 VR 和 3D 打印人体模型模拟时相比基础状态显著增加，表明副交感神经活动增强；LF/HF 比值在模拟过程中增加，意味着交感神经占优势。而且，VR 和 3D 打印人体模型模拟引发的压力反应相似，这说明 VR 能够有效模拟传统模拟方法中的激活和放松模式。
- 偏差和顺序效应分析：研究发现模拟暴露顺序（先 VR 还是先 3D 打印人体模型）对压力反应没有显著影响，这进一步验证了实验设计的可靠性，也表明两种训练方式在引发压力反应方面具有等效性。
- 压力参数的二次分析：二次分析探究了人口统计学、生活方式和心理健康变量与 HRV 标记物之间的关系。发现 LF/HF 比值与家庭收入显著相关，与抗焦虑药的使用存在趋势性关联；年龄和性别与 HRV 参数 rMSSD 存在显著交互作用；生活方式方面，家庭收入和工作学习平衡显著影响压力反应，而吸烟、饮酒和咖啡因摄入等对主要压力标记物影响较小；用药方面，抗焦虑药和抗抑郁药的联合使用对压力生物标志物有复杂影响；学术和感知压力方面，学习习惯、感知学术压力与生理压力标记物之间没有显著相关性。
在研究结论和讨论部分，研究表明 VR 在模拟心包穿刺训练中的压力反应方面与传统 3D 打印人体模型训练相当，这为 VR 在医学教育中的应用提供了有力支持。虽然 VR 在沉浸式体验上具有优势，但它并非完全优于传统方法，因此，将 VR 与其他训练方法结合，可能会实现更全面的教育成果。同时，研究还发现多种因素会影响医学生在模拟训练中的压力反应，这强调了个性化训练的重要性。
不过，该研究也存在一些局限性。例如，参与者是通过自愿报名招募的，没有进行正式的样本量计算，可能会影响研究结果的普遍性；研究在高收入国家开展，参与者仅为大四医学生，对于其他经济环境和不同学习阶段的人群适用性存疑；而且研究仅聚焦于心包穿刺这一复杂操作，对于其他医疗场景的压力反应模拟可能不具有代表性。
尽管如此，这项研究依然具有重要意义。它首次直接比较了 VR 和 3D 打印人体模型在模拟心包穿刺训练压力反应方面的效果，为医学教育中模拟训练的发展提供了新的方向。未来研究可以进一步拓展研究对象，探索不同临床经验和专业水平人群的压力反应；扩大研究的医疗操作范围，评估模拟工具在不同复杂程度和紧急程度操作中的应用；同时，不断改进 VR 技术，如增强触觉反馈和实时生物监测，以提升其在医学教育中的应用价值。
