利用虛擬模型創建臨床技能培訓課程

楊薛康，畢衛云，李 朗，王海娟，蒲珊珊，宋愛俠，王 茹，楊桂濤

(空軍軍醫大學西京醫院臨床技能培訓中心，陜西 西安 710032)

眾多學科中，醫學作為一門實踐性很強的學科，醫學教育經歷了一個漫長的發展過程，由古時的家傳以及師徒式的教學模式發展到班級式的講授教學[1]。在我國的傳統醫學臨床教學模式中，學生在教師的指導下通過病房醫療實踐，以患者作為直接實踐對象來練習并逐步熟練掌握臨床基本技能，從而取得很好的教學效果。隨著醫療法律法規的不斷健全，患者對醫療服務要求的日漸提高，當前傳統的臨床教學方法受到嚴重沖擊，醫學生在有限的見習、實習時間內難以全面接觸到需要學習的病例，可利用的教學資源的實際價值在逐年減少[2]。因此，臨床技能培訓的虛擬教學的出現顯得尤為重要，同時臨床技能培訓以仿真模擬人構建的計算機交互式模擬系統、虛擬訓練系統、模擬病房、模擬手術室等各種人為創設的教學環境進行臨床實踐教學，以更加科學化、人性化的教學和考核手段培養醫學生的臨床思維能力、臨床操作能力、人文關懷及溝通能力，在實踐教學過程中體現了獨特的優勢。

1 臨床技能培訓及其重要性

臨床技能培訓是教學者利用各種虛擬模型設備，真實再現臨床工作場景,為參訓者提供一個零風險的學習臨床知識、操作技能的條件與環境[3]。它利用更加科學的、人性化的教學和考核手段培養臨床醫師及醫學生敏捷正確的臨床思維能力。在此背景下，臨床技能培訓中心的建立也是醫學模擬教學體系的一大進步，現代化的臨床技能培訓中心創設了盡可能貼近臨床實際的高仿真患者和真實環境開展臨床教學和考核，不僅全面提高了學習者的臨床綜合診斷能力及各項操作技能，而且有效減少了醫療事故和糾紛在臨床實踐中的發生。在體現以人為本理念的同時，又為醫學生技能訓練提供了極好的學習條件，對醫學生技能培養意義重大。臨床技能培訓以高科技為基礎,以模擬臨床實際情況為前提,以其有醫療環境而無醫療風險為突出優點配合遠程教學，以問題為基礎的教學方法必將在醫學教學方法上再次掀起一場革命[4]。

近年來，以計算機技術為基礎的虛擬現實技術已滲透于醫學的各個領域，虛擬醫院、虛擬實驗室、虛擬人體、可視化醫療等的相繼出現，對醫學教育產生了深刻影響，正在改變著醫學教育的思維、模式和方法[5]。虛擬現實技術是由計算機產生一個集視、聽、觸、運動等感覺于一體的沉浸交互式虛擬環境，操作者借助必要的交互、傳感與顯示設備，以人類自然的方式與虛擬三維環境中的物體進行交互，產生身臨其境的感受與體驗。它是在計算機圖形學、計算機仿真技術、多媒體技術、圖像處理與模式識別、人工智能技術、網絡技術等基礎上發展起來的交叉學科[6]。

我院臨床技能培訓中心是國際一流的臨床技能培訓中心，中心利用多種局部功能模型、計算機互動模型、生理驅動模型以及虛擬現實等系統[7]，創設模擬病人和臨床情景，以盡可能貼近臨床的真實環境和更符合醫學倫理學的方式，突出基本技能、臨床思維能力、綜合能力的培養。虛擬技術、模擬技術、網絡技術等現代化教學手段為廣大醫護工作者呈現“真實”的臨床情景，展示“典型”的臨床病例，提供“零投訴”的訓練環境，組織多種形式的臨床技能訓練，對提高醫學生培養質量，提升醫護人員臨床技能水平，促進醫院建設發展具有積極的推動作用[8]。

2 創建臨床技能培訓課程的重要性

醫學模式的轉變使得臨床實踐教學日益更新，醫學生既要將病人看作自然人，更要看作社會人，形成以人為本的核心理念[9]。近年來，醫學虛擬技術已展現出其特殊的培訓優勢，國內外各類培訓機構購置了大量高端虛擬技術設備，利用醫學模擬技術開展了各類相關培訓，力求為學習者創造一個安全、規范的模擬訓練環境。虛擬訓練是醫學理論變為臨床實踐過程的必要環節，是臨床醫生盡快掌握和提高操作水平的必經之路。目前，各培訓機構大都采取“基礎理論+虛擬操作”的訓練方法。在虛擬模型訓練中，通常使用虛擬模型設備自帶的多個訓練模塊，由參訓者自行訓練。這種訓練方式存在耗時長、訓練不系統、技術提升速度受限等問題。因而，結合虛擬設備各模塊特點以及臨床醫師成長需求等問題，創建適合個人特點、系統化的訓練課程顯得尤為重要。通過進階的個性模塊化培訓和創新性虛擬系統培訓課程，調動參訓者的學習積極性和學習熱情，開展指導與自主訓練相結合的虛擬訓練，提高培訓質量，提升培訓效益，為參訓者進入臨床實踐打下堅實基礎。為加強臨床醫師實踐能力和創新能力的培養，適應新形勢下臨床技能培訓的新需求，創建適合新形勢下臨床技能培訓課程尤為重要。

3 利用虛擬模型創建課程并開展培訓

我中心擁有國際上最先進的模型設備達芬奇機器人模擬訓練系統、三維影像工作站、關節鏡虛擬訓練系統、腹腔鏡虛擬訓練系統、內窺鏡虛擬訓練系統等。虛擬訓練系統運用計算機三維成像技術和力反饋感應裝置，可以清晰顯示正常組織和各種病理組織，模擬真實組織反應，在保護病人利益的前提下，幫助、指導學員進行學習和訓練。特別是自動評估系統還可對學員的操作水平進行客觀評價。同時還可以讓學員在虛擬環境中反復實驗高難度的手術技巧和操作方法，選擇最佳手術路徑，制定合理手術方案[10]，提高手術操作成功率。實現針對專科醫生的微創手術技能培訓，為臨床實踐打下堅實基礎。例如經濟高效的達芬奇手術練習已無需使用達芬奇機器人手術系統，無需進行任何手術室準備工作，在辦公室即可練習；在不使用或消耗任何器械耗材的情況下即可完成縫合、分離、解扎等多種練習。諸如達芬奇機器人手術模型，此類模型能精確地、可重復性地進行多種可轉腕器械的模擬操控練習；控制手柄及腳踏板的綜合性模擬練習；縮短醫生機器人手術學習曲線[11]。通過訓練熟悉機器人手術操作縮短手術時間，增強醫生手術信心開展高難度機器人手術，提高手術安全系數，醫生可以在手術前進行手術預演。利用以上模擬設備我中心創建了虛擬腹腔鏡、虛擬胃腸鏡、虛擬支氣管鏡、虛擬關節鏡及達芬奇機器人基本技能等專科技能培訓課程。

3.1 創建不同培訓課程模塊和培訓內容

我中心采用虛擬、模擬、網絡技術等現代化教學手段，根據模型特點，進行分類，創建不同類型的培訓課程模塊。包括創建臨床基本理論、臨床操作技能、臨床綜合技能三個培訓課程模塊，建立適應不同層次醫師成長需求的分階段、全方位、循序漸進的虛擬模型培訓模式和培訓體系。主要包括以下階段及課程內容：

臨床基本理論培訓階段。分析、討論、整理各種虛擬技術培訓需求的基礎理論，將各種虛擬模型所涉及的醫學理論基礎進行簡化、整合(內、外、婦、兒、急診、影像等學科)，形成跨學科、綜合性的基本理論課程模塊。課程內容包括基礎解剖學、各專業基礎理論、臨床操作要點及注意事項、并發癥的預防及處理、儀器相關工作原理等，為進一步創建完整的培訓課程體系打下基礎。

虛擬技術基礎操作訓練階段。依照各類模型特點，研究虛擬模型配備的各個訓練模塊，經過專家分析、論證，創建適合虛擬設備的基本技能模塊訓練，包括加持傳遞、剪切分離、縫合打結、手術視野選擇、活檢灌洗等模塊、四種穿刺技術(腹腔穿刺術、骨髓穿刺術、腰椎穿刺術、胸腔穿刺術)及導管技術(導尿術、胃飼術、三腔兩囊管術)等課程內容，為下一步培訓打下基礎。

綜合技能訓練階段。依照高級腹腔鏡、內窺鏡(胃鏡、腸鏡、腹腔鏡、支氣管鏡)、關節鏡、達芬奇機器人手術等訓練系統的虛擬模型特點，研究各虛擬系統的自帶訓練模塊，對訓練模塊進行操作要素的分組和遴選，通過對比、分析、論證，形成具有關鍵技術的特征性訓練模塊。根據臨床醫師水平層次，建立相應的進階訓練模塊體系，逐步提高參訓者的訓練水平。包括高級腹腔鏡模塊訓練(膽囊切除、胃大部切除、子宮切除等)、支氣管鏡模塊練習(支氣管樹探查、困難氣道探查、腫瘤病人肺泡灌洗)/胃鏡(上消化道檢查)/腸鏡(下消化道檢查、乙狀結腸檢查)、關節鏡各種模塊訓練(膝/肩關節修補、關節置換)、達芬奇機器人手術訓練等課程內容。

虛擬技術指導階段。根據學習者的學習曲線，每個階段均設有考核優勝者和臨床經驗豐富的專家進行一對一的具體指導。最終形成“簡短理論講授+分組基本技能訓練+高級技能訓練+分析討論與專家指導”的新型培訓模式。

3.2 以“臨床需求”為導向，開展分層次的培訓

為了保證培訓工作能夠扎實有效的進行，我中心對全院各級醫師進行培訓需求調研，發放調查問卷。根據各級醫師的需求，開展了分層次、分類別、分主題的醫師培訓。

針對副高及以上主治醫師開展了急救技能培訓。課程內容包括：AHA高級生命支持培訓、氣道管理、計算機臨床思維、SimMan3G臨床模擬病例演練等。如：我院臨床技能培訓中心配備有國際高端智能模擬人——SimMan 3G，整套搶救和手術設備可真實模擬ICU及手術室的工作場景。根據此高端模擬人的特點，我們開展了高級生命支持培訓以及臨床各種急救培訓，通過SimMan 3G模擬人模擬病人的各項生命體征，如出血、出汗、流眼淚，能呼吸，甚至可以開口說話，同時還可以對藥物做出生理反應。通過監護儀顯示并設置二十多種生命體征，能夠從感觀、功能上真實再現病房各種場景，使參訓者充分感受到現場救治的真實感與緊迫感，培養醫學者的臨床診斷能力、應急處理能力、團隊合作能力和溝通能力。在培訓的同時我們還運用高端模擬人進行軟件開發，成功編輯戰創傷模擬人病例，運用研發的病例，創建了戰創傷急救培訓課程，對參訓人員扎實掌握急救技能、正確診斷臨床疾病起到積極作用。

針對住院醫師突出了“重臨床、重技能、重實踐”的培訓主題。以基本診治技能訓練為主，培訓內容選擇了AHA基礎生命支持培訓、胸腔穿刺術、肺功能檢測臨床應用、血氣分析臨床應用、安全合理用血、2010版心肺復蘇、臨床常見心電圖判讀等多個項目。例如除顫儀、呼吸機、簡易縫合模塊、氣管插管模型等可創建“三基”技能培訓課程(除顫儀的正確使用、呼吸機的臨床應用等)。

針對專科醫師開展腹腔鏡、支氣管鏡模擬培訓。通過反復多次的練習，讓專科醫師能夠盡快適應鏡下操作，掌握檢查和各種手術式的操作手法，提高精準度。例如：開展虛擬腔鏡模擬培訓，采用“理論+演示+練習+考核”的方式進行技能培訓，目的就是讓從事腔鏡手術的醫師能夠盡快適應鏡下操作，掌握手術技巧，提高腔鏡專科醫生的臨床技能；開展虛擬支氣管鏡培訓，利用計算機界面上的模擬氣道環境，通過觸、視、聽覺等互動式的練習，提高臨床醫師操作的靈活性、準確性以及全面認識支氣管解剖與病變的能力。訓練后,受訓者可以在模擬器的自動記錄頁面看到自己操作過程中的各項指標，并進行錯誤分析,并從自己的錯誤中不斷學習改進。更加科學化、人性化的教學和考核手段培養了專科醫師正確的臨床思維能力，有效減少了病人的痛苦和醫療糾紛。虛擬現實環境提供給學習者最大的方便就是便于他們任意重復操作使用。

4 結語

目前，全球化已經進入到一個前所未有的時代，國際化已經成為一個趨勢，而國際合作與交流的大環境，也有力地推動了醫學領域國際化的進程。實行國際化發展戰略是大型現代化綜合性醫院的必定選擇，培養具有國際水準的臨床技能人才更是一流大醫院得以引領未來的核心競爭力。利用虛擬現實技術開展培訓的核心是建立系統化的培訓課程，雖然國內外都已廣泛開展虛擬現實的醫學培訓，但是目前普遍缺乏規范化的培訓課程體系和適合虛擬模型特點以及不同層次醫生個性化成長的培訓課程。因此，需要進一步探索和創建更符合臨床需求的培訓課程體系，通過課程實施，提升參訓者的動手能力，提高培訓質量。

擁有70余年光輝歷史的我院，充分發掘和利用自身蘊含著的國際資源，堅持“走出去”與“請進來”齊頭并進的方針，努力摸索符合本院實際的國際化道路。為激化學習活力，提高培訓效果，在培訓過程中，一方面，在傳統講授方式的基礎上，綜合采用案例式、情景模擬式、體驗式、互動式[12]、研討式等簡短、實用的培訓方式，即縮短了時間，提高了培訓效果，又增強了教與學的互動交流，把培訓的重點由知識的學習轉到注重創新精神的培養和實踐能力的提高上來；另一方面，培訓課程大都采取形式新穎、內容實用的“積木式小班課”，以互動的方式進行授課，將大家關注的內容分多個小班課進行講授，針對性強和效果顯著，日積月累，可以有效提升臨床醫生的知識和技能，對于解決臨床上的實際問題，具有一定的指導作用和參考價值[13]。

我院臨床技能培訓一是用高端智能人進行模擬病例演練，創設模擬病人和臨床情景[14]，以近似臨床的真實環境和更符合醫學、倫理學的方式，根據所設定的模擬場景，參訓者可以觀察到模擬人呼吸變化、瞳孔散大縮小等情況，甚至可以觸及橈動脈搏動以及強弱變化，真實的醫學模型、完全手術室化的工作場景使學員們有身臨其境之感[15]。二是實行教員與學員互動，互動教學使教員面臨巨大的挑戰，既要駕馭好課堂，又要精心設計教學活動以最大限度地調動學員課堂主動參與的積極性。互動教學對學員也提出了要求，他們需要在課下認真閱讀及查閱相關資料，充實自我，以滿足課堂上參與相關主題的討論的需要，通過采用互動教學改變了“課堂冷漠”[16]的現狀，充分調動學員的積極性、主動性和創新性，極大地提高了教學效果。綜上所述，我中心擬利用現有的各類虛擬模型基礎和條件，憑借我院優秀的教學團隊，探索符合各虛擬模型特點，適應醫生個性化發展的虛擬技術培訓課程體系。