沉浸式虚拟现实技术在个人防护装备穿脱顺序训练中的应用开发与随机对照试验

推荐：为解决医院感染防控中个人防护装备(PPE)穿脱顺序培训存在的感染风险高、耗材短缺及视频教学缺乏沉浸感等问题，北京大学研究人员开发了基于虚拟现实(VR)的交互式训练系统。通过32人随机对照试验证实，VR组在系统可用性量表(SUS)得分(74.78 vs 57.37)显著优于视频组，且保持相同的操作顺序记忆准确率(79.38 vs 74.38)。该研究为感染高风险区域的标准化培训提供了可配置的沉浸式解决方案。

　　

医院感染(诺如克omial infections)是医疗场所中难以回避的隐患，不仅延长患者住院时间，更可能导致严重并发症甚至死亡。在COVID-19大流行期间，医护人员通过个人防护装备(PPE)的规范使用成为防控关键，但传统培训面临两难困境：实地演练存在交叉感染风险且消耗紧缺物资，而视频教学又缺乏对医院空间分区的沉浸认知。尤其值得注意的是，PPE脱卸(dofing)过程中的污染风险高达70%，且"三区两通道"等复杂空间划分要求操作必须精确对应特定区域。

为解决这一难题，北京大学的研究团队创新性地将虚拟现实(VR)技术应用于PPE培训领域。他们与2022年冬奥会定点医院合作，开发出首个支持空间分区模拟的沉浸式训练系统，其研究成果发表在《JMIR Serious Games》。该系统突破性地实现了三大功能：通过事件三元组构建可配置的穿脱序列模型，精准还原医院真实空间布局，以及实时轨迹记录分析功能。研究采用Unity引擎开发，通过HTC Vive Pro Eye头显进行32人随机对照试验(VR组与视频组各16人)，使用NASA任务负荷指数量表(NASA-TLX)和系统可用性量表(SUS)等工具进行多维评估。

研究方法部分显示，团队采用模块化设计思路：1) 建立通用序列模型，通过事件队列实现流程自定义；2) 基于冬奥会医院实景构建四房间虚拟环境(1个穿脱区+3个脱卸区)；3) 设计带逆运动学系统的虚拟化身，实现PPE穿脱的视觉反馈；4) 集成2Hz采样率的空间轨迹记录系统。试验采用双盲设计，两组均通过头显完成培训以消除设备干扰。

研究结果呈现四大发现：

1. 事件顺序记忆方面，VR组平均得分79.38(SD=12.89)略高于视频组的74.38(SD=17.88)，但t检验显示差异不显著(P=0.37)，证实VR至少保持与传统方法相当的教学效果。
2. 系统可用性评估中，VR组SUS得分74.78显著超越视频组57.37(P=0.009)，且高于70分的可用性阈值，其小方差(SD=13.58)表明体验一致性更佳。
3. 认知负荷分析显示，VR组NASA-TLX得分42.94低于视频组51.50，但未达显著水平(P=0.17)，提示沉浸式环境可能减轻学习压力。
4. 轨迹分析揭示，操作时间与移动距离呈正相关(r=0.47)，穿脱区轨迹密集度显著高于脱卸区，为优化真实医院布局提供数据支持。

讨论部分强调，该研究的创新点在于首次将空间情境认知融入PPE流程训练。虽然记忆测试未显现显著优势，但74.78的SUS得分和42.9的NASA-TLX得分证实其在用户体验方面的突破。轨迹可视化技术更开创性地将虚拟环境数据反哺现实医院设计，如建议在货架增设分级标识来提升操作效率。研究也存在控制器交互不够自然、样本量较小等局限，未来计划引入光捕动作跟踪和神经辐射场(NeRF)技术提升真实感。

这项研究为感染防控培训提供了范式转变：既解决PPE短缺下的重复训练难题，又通过"游戏化"设计提升参与度。其可扩展的序列模型尤其适用于不同防护等级场景的快速适配，在突发公共卫生事件中展现出独特价值。正如研究者指出，该方法并非取代而是补充实体培训，为构建"零感染"医疗环境提供了关键技术支撑。