开发、验证和比较评估沉浸式虚拟现实在放射技术教育中用于MRI患者准备培训

《Computers & Education: X Reality》:Development, validation, and comparative evaluation of an immersive virtual reality for MRI patient preparation training in radiologic technology education

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年03月01日 来源:Computers & Education: X Reality 5.9

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  传统的放射技术教育主要依赖于讲座式方法,由于设备短缺、患者安全问题以及指导教师有限,实践机会很少。在本研究中,研究人员开发了一个沉浸式虚拟现实(VR)教育模块,模拟磁共振成像(MRI)患者的准备过程。研究人员采用随机双臂前测/后测设计,比较了VR模块与传统教材

  
传统的放射技术教育主要依赖于讲座式方法,由于设备短缺、患者安全问题以及指导教师有限,实践机会很少。在本研究中,研究人员开发了一个沉浸式虚拟现实(VR)教育模块,模拟磁共振成像(MRI)患者的准备过程。研究人员采用随机双臂前测/后测设计,比较了VR模块与传统教材的即时学习效果。招募了28名二年级放射技术专业学生,并随机分配到两组(每组14人)。VR模块使用360度视频捕获MRI患者准备过程,使用标准创作软件编辑,并通过Oculus Rift S头显在虚拟教室平台上呈现。在基线20题前测之后,A组使用传统教材,B组体验VR模块,随后进行即时后测。为了保证教育公平性和比较反馈,参与者随后交叉到另一种方式。专家评审显示了强内容效度(内容效度指数[S-CVI] = 0.9505)和接受度(技术接受模型[TAM] = 4.72/5)。两组从前测到后测均有改善。在后测中,VR组得分高于传统组(独立t检验:p=0.035;曼-惠特尼U检验:p=0.045)。两组间的变化得分无显著差异。学生对VR的满意度很高(4.78/5)。VR开发工作流程实现了快速、可能低成本的部署,并可转移到放射技术课程中的其他实践操作。
论文解读:沉浸式虚拟现实在放射技术教育中用于MRI患者准备培训的开发、验证与比较评估

**研究背景与问题**

放射技术教育传统上依赖讲座式教学,受限于设备短缺、患者安全顾虑和指导教师数量不足,学生难以获得充分的实践操作机会,尤其在磁共振成像(MRI)患者准备训练中更为突出。泰国宋卡王子大学医学院放射科2022年进行超过23,000例MRI检查,进一步凸显了教育用机器时间的紧张。为克服这些障碍,医学培训项目越来越多地探索基于模拟的模态,其中增强现实(AR)和虚拟现实(VR)被认为能增强体验式学习并补充临床机会。已有研究表明,VR干预可改善健康专业人员的知识与技能,且无需物理设备或患者参与即可扩展培训容量。然而,现有VR资源多为定制化开发,需要专业编程技能,成本高、可迁移性差。因此,研究人员开展本研究,旨在开发并评估一种基于沉浸式VR的MRI患者准备培训模块,验证其内容效度与技术接受度,并通过随机对照试验比较其与传统教学材料的即时学习效果,最终探索一种低成本、可快速部署的VR开发工作流程,以推广至放射技术课程中的其他实践操作。

**主要关键技术方法**

研究采用360度视频捕获技术,使用GoPro MAX相机以5K分辨率从第一人称视角录制MRI患者准备全过程,经Adobe Premiere Pro编辑后,集成到Spatial.io虚拟教室平台,通过Oculus Rift S头显呈现。模块涵盖四个阶段:患者筛查与病史采集、安全预防措施与金属检查、设备熟悉(射频线圈等)、操作模拟。所有内容由学术团队自行制作,无外部供应商参与,开发周期约六周。样本来源为泰国宋卡王子大学28名二年级放射技术学生,所有参与者无临床MRI实习经验,并随机分为传统教学组和VR教学组(各14人)。

**研究结果**

**1. 专家验证(3.1 Expert validation of VR-based learning materials)**

通过内容效度指数(CVI)评估,20题知识练习的整体量表水平CVI(S-CVI)为0.9505,其中17题获得项目水平CVI(I-CVI)1.00,3题为0.67,表明内容准确覆盖MRI患者准备核心概念。技术接受模型(TAM)评估显示整体均值为4.72/5(标准差SD=0.12),其中感知有用性(PU)4.67、感知易用性(PEOU)4.60、行为意向(BI)4.89。专家满意度调查总体均值为4.67/5(SD=0.24),最高分项为“引人入胜的结构”和“清晰可听的教材”,视觉质量得分稍低(4.33)。

**2. 组间比较(3.2 Between-group comparison)**

前测比较:独立样本t检验显示传统组(均值=9.14,SD=2.25)与VR组(均值=10.57,SD=3.06)无显著差异(t(26)=?1.409,p=0.171,Cohen’s d=?0.532);曼-惠特尼U检验亦不显著(U=70.0,p=0.203)。后测比较:独立t检验显示VR组得分(16.93±1.86)显著高于传统组(14.93±2.81)(t(26)=?2.219,p=0.035,Cohen’s d=?0.839);曼-惠特尼U检验证实(U=55.0,p=0.045,rb=0.439)。变化得分(Δ=后测?前测)组间差异不显著(VR组6.36±2.06 vs. 传统组5.79±2.36;t(26)=?0.683,p=0.501)。

**3. 组内比较(3.3 Within-group comparison)**

传统组配对t检验显示前测至后测显著提升(t(13)=9.18,p<0.001,Cohen’s d=2.45);VR组同样显著提升(t(13)=11.50,p<0.001,Cohen’s d=3.08)。威尔科克森符号秩检验均显示最大效应(秩双列相关rb=1.00)。

**4. 学生满意度调查(3.4 Student satisfaction surveys)**

总体满意度均值为4.78/5(SD=0.16),最高分项为“知识获取”(4.93)和“引人入胜的结构”(4.93)、“清晰解释”(4.89)。学生特别赞赏沉浸式模拟、内容清晰度及可自定步速的交互功能。

**讨论与结论**

讨论部分指出,CVI和TAM高分证实模块内容准确、可用性强,与既往VR增强复杂医疗流程理解的研究一致。比较评估显示两种方法均提升知识,但VR组后测分数更高,提示沉浸式学习在程序性知识保留方面可能更有优势。然而,变化得分差异不显著,且VR组基线略高,因此应将VR视为有前景的补充模态而非替代。学生满意度高,认可真实感、可重复性及自定步速功能。本研究的VR模块使用市售360度摄像机、标准编辑软件和虚拟教室平台,无需专业编程,开发流程快速、低成本,可移植性强,适用于布局相似、任务时长接近的操作。局限性包括:样本量小、单中心、未评估长期保留和临床技能转移,以及前后测试题相同可能高估增益。未来需扩大样本、进行纵向随访并引入触觉反馈和多用户交互功能。

研究结论部分翻译如下:本研究证明,基于VR的模拟MRI患者准备框架既易于实施又具有教育成效。使用市售360度捕获技术和菜单式创作软件环境,工作流程无需专业编程技能,可适用于布局类似、任务时长接近的操作。内容验证、专家评估和技术接受度评估确认所开发教材在教学中合理、引人入胜且易用。比较评估显示传统方法和VR方法均提升了知识。VR组后测得分更高。然而,变化得分组间无显著差异。学生满意度显著高,强调真实感、清晰度和自定步速交互。结果表明,VR学习是MRI患者准备训练中一种有前景的方法,可能支持即时学习效果,同时增加参与度和动机。本研究提供了将VR模拟整合到放射技术教育中的实用途径。机构可以以最少的技术投入制作、部署和迭代模块,同时为学生提供安全、受控且可重复的练习环境,以补充有限的实践机会。未来工作应评估长期保留、真实世界技能转移、临床表现以及人为因素。
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