高端模拟系统在医学教育中的应用现状和研究进展

【关键词】 病人模拟；医学；教育

目前我国多家高等医学院校已引进代表最高端医学模拟培训技术的生理驱动高仿真模拟人（human patients simulator， HPS）和高端模拟人(emergency care simulator， ECS)，但是如何将高仿真模拟系统应用于医学教育中，尚处于初步探索阶段。现就高端模拟系统在医学教育中的应用现状和研究进展综述如下：

1 背景介绍

高端模拟技术用于航空、航天、军事等领域的培训由来已久，但用于医学教育领域，尤其用于同样高风险的急诊医学领域却仅有十余年的历史［1］。随着计算机技术的发展和在医学领域里的应用，医学模拟教学由最初使用简单的解剖示教模型、局部功能显示模型或单项治疗技能模拟练习器发展到计算机驱动模拟人。教员可以通过计算机编程设计病情，供学习者检查诊断并进行一系列单项治疗操作，并由计算机判定操作正确与否，随之根据编好的程序改变模拟人“生存”状况，或好转或死亡，使学习者在没有增加真实病人痛苦和危险性的情况下得到一个较完整的治疗过程的训练［2］。还可以通过软件设计制造一种虚拟的病人环境和病情，学习者由屏幕可以看到病人体内的解剖结构和病变，并通过使用内窥镜模拟器得到检查或治疗操作的触觉感受，甚至听到病人在接受治疗时发出的声音，使受训者得到更为真实的临床操作体验［3，4］。但这些模拟方式多用于某些操作技能的训练，对于更为重要的非技术能力的培养，诸如抢救危重病人时的判断、指挥、合作协调、资源利用及紧急情况处理等方面仍难以完成，还必须经过多年的临床实践逐渐学习积累。

近年来，一种更高端的模拟训练系统——生理驱动模拟系统用于医学教育领域，通过在外形和真人一样的模拟人身上模拟各种病人的生理和病理学特征，对“医生”使用的药物和进行的治疗操作产生相应的生理反应，并在与模拟人连接的监护仪器中显示各种生理数据，加之治疗环境和方式的全面模拟，可以创造出一种交互式的教学情景，实现临床真实场景下对病人的治疗处理。使“护士”不仅可以了解“病人”的生理状态，判断“病人”的病理变化和对药物或治疗措施的反应，练习使用各种抢救仪器设备，还能在小组模拟抢救中锻炼提高非技术性能力，真正达到训练培养护生临床思维、实际动手和相互协调配合等综合能力的目的。

2 高端模拟系统的主要技术性能 高端模拟系统具备生理型驱动的功能，可模拟各种临床情况，如:在神经系统，眼睑可以眨动、瞳孔大小可变化。在呼吸系统，气道解剖精确，可模拟舌后坠、喉头水肿及气道阻塞等各种呼吸道梗阻的临床情况；气管插管“病人”会有不同的反应，并且可直接反映在连接于模拟人身上的真实的监护仪上;双肺具有顺应性，具有自主呼吸和机械通气功能。同时可进行人工呼吸、胸外按压等治疗与操作练习。

高端模拟系统有独特的医患对话功能，特定的情景设置，学生练习时可以通过问诊、体检和分析相关的监测指标来进行诊断，施加抢救治疗措施，并观察病人的各种反应。还可以利用创伤主件模拟各种伤害，进行相关的创伤识别和处理，练习难度可以控制调节。 高端模拟系统用显示屏可显示心电图波形、心率、心输出量、呼吸频率、血氧饱和浓度、血压波形、体温等。五导联的心电监护可以真实模拟各种不同的心律失常波形，可进行相关的抗心律失常药物、除颤或起搏等治疗。 高端模拟系统创伤灾害系统可以选择配置创伤和意外灾难伤害组件，真实模拟六个静脉和动脉出血及口腔、眼、鼻及耳道各种分泌物，并可控制流速。

在模型上可进行60多种常用药物的各种途径(包括各种穿刺、输液、注射)的治疗，对不同的药物会产生相应的病理生理反应，如不同剂量的肾上腺素，对不同的“病人”会产生不同的反应［5］。

3 高端模拟系统在医学教育方面的优势

3.1 时间方便性

临床医学教育依靠学生能见习到足够的有教学意义的病人，每个医学生都希望可以看见各种各样的病例，然而这往往受时间和机遇的限制［6］。使用高端模拟人就不用再等到一个病人来了才能进行训练，用模拟系统进行训练可以完全按照教师和学生的时间安排。

3.2 可调节性

各种难度和阶段训练可以在模拟系统上进行，如基本概念的学习、基本操作的练习、急救练习等。模拟救护现场能使护生在判断伤情和处理伤员时会考虑抢救时机，争分夺秒最大限度地抢救生命，充分体现了急救医学“急”和“救”的特点［7］。

3.3 可重复性和允许出错

学生在使用模拟系统时不怕出错，因为不会造成不良后果，当出现错误会被及时纠正，可以在模拟系统上进行反复的练习。这有助于培养护生的批判性思维，积极创新，激发学习的主观能动性，现代学生的学习是一种对已知的创造和对未知的探求过程［8］。

3.4 记录和回放 训练过程可以通过各种方式记录下来，包括摄像或者系统自带装置，训练完成后学生和教师可以观看或检查记录，进行讨论和评价，有利于发现优点和失误，从而大大提高了对病人治疗和诊断决策的准确性［9］。

3.5 高仿真性

采用模拟人进行教学能够真实再现无数临床环境，使教学双方产生身临其境的逼真感受。模拟教学的特点都是在教学加入于实时情景之中完成的，其所要实现的目标是技能操作的动手能力的培养，这是模拟教学的经典范畴情景教学［10］。

3.6 团队协作能力

对一个病人的治疗往往需要一个团队来共同努力完成，学生可以利用模拟教学的优势，在高级模拟系统上进行团队协作共同治疗病人，从而明显提高护生的团队协作精神［11］。

4 国内外研究现状

ECS是从1969年开始应用于教学，直至2002年随着科技的发展才允许在心肺复苏的教学领域中使用［12］。2003年Barsuk D等将ECS用于医护人员的院前创伤管理的培训，问卷调查结果表明高端模拟系统可提高医护人员在院前创伤治疗的能力［13］。2005年DeVita MA研究表明ECS可大大提高医疗人员的团队协作能力［14］。 目前，全世界已经建有数百家医学模拟训练中心，在不同的医学领域使用这类模拟系统进行医学生的教学和临床医生的培训，并建立了地区和世界性模拟医学教学专业协会。尤其是在发达国家，这种高端模拟技术已经被广泛使用［1］，不仅被引入医学教学，甚至被当作临床医生准入考核的重要内容或用于疑难病例治疗方案设计等诸多方面。 在我国，2004年初首都医科大学宣武医院率先在中国大陆地区开展急诊医学高仿真模拟教学工作［15］。2007年朱卫民、刘媛航等认为高端模拟教学以学生为中心，使得医学教育变得更鲜活、具体和形象，有利于学生系统、动态和完整地理解知识和体验病人感受［16］。刘为萍等［17］也充分肯定此种教学方法，认为它可大大缩小理论教学与临床实际的差距，是一种有效的教学培训手段，弥补了传统教学存在的缺陷。但是高端模拟系统的应用还存在一些问题，例如需要编写更多的符合医学教育特色的应用软件，需要探讨更加有效的培训模式和考评方法，需要制定统一的操作程序和规范，这都是我们亟待解决的问题。同时，它对授课老师提出了更高的要求，教师不仅需要有扎实的专业理论知识，还须具备熟练的操作技能和良好的临床综合能力以及较高的教学能力［18］。另外，高端模拟系统虽然大大提高了学生的实践能力，但它毕竟不同于真实的病人，不能完全取代临床实习或实践［19］。其缺陷如不能与病人进行实时的交流，与临床实际操作尚有一定差距等等。 临床医学是一门实践性很强的科学，传统的教学方法已无法满足现代医学发展的需要。如何培养学生的临床实践能力、创新能力、反应能力等各种临床综合能力，成为现代医学教育的新主题。高端模拟系统在此背景下应运而生，它在医学教育中的作用受到越来越多院校的认可和重视，相信不久的将来一定会蓬勃发展，成为我国医学教育的新趋势。