動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動仿真模型在顱腦創(chuàng)傷護理學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：目的 探討基于動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動仿真模型在神經(jīng)外科護理學(xué)員顱腦創(chuàng)傷護理教學(xué)中的作用和效果。方法 選取2021 — 2024年進入西京醫(yī)院神經(jīng)外科實習(xí)的共計240名護理學(xué)員為研究對象，隨機分為傳統(tǒng)教學(xué)組（對照組）和動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動仿真模型教學(xué)組（實驗組），每組120名學(xué)員。通過構(gòu)建動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動顱腦創(chuàng)傷虛擬仿真模型，利用虛實結(jié)合的仿真模型開展顱腦創(chuàng)傷護理教學(xué)實踐。教學(xué)結(jié)束后，對比兩組學(xué)生的理論知識掌握程度、實踐能力和教學(xué)內(nèi)容的滿意度調(diào)查結(jié)果，綜合評價教學(xué)效果。結(jié)果 實驗組學(xué)生的理論成績和實踐能力考核成績分別為（92. 50±12. 37）（88. 40±9. 12）均高于傳統(tǒng)教學(xué)組（86. 92±7. 43）（79. 08±8. 36）（P<0. 05），理論成績中主要是腦脊液漏護理、術(shù)后傷口護理知識掌握程度顯著高于對照組（P<0. 05），對教學(xué)模式及教學(xué)內(nèi)容滿意度調(diào)查顯示，實驗組對教學(xué)的總體滿意率顯著高于傳幫帶的傳統(tǒng)教學(xué)方法組（P<0. 05）。結(jié)論 動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動仿真模型教學(xué)實現(xiàn)了顱腦損傷護理真實模擬操作教學(xué)，顯著提高了教學(xué)效果，加強了護理學(xué)員的實踐技能和學(xué)習(xí)興趣，為培養(yǎng)合格的神經(jīng)外科護理人員提供了良好的技術(shù)平臺。

關(guān)鍵詞：動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動仿真模型；顱腦損傷；護理學(xué)實踐教學(xué)；神經(jīng)外科

DOI：10.13555/j.cnki.c.m.e.2025.01.024

中圖分類號：G642. 0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-3181（2025）01-0156-05

Application of Dynamic Data-driven Simulation Model in the Teaching of Head Trauma Nursing in Head Trauma Nursing Practice Teaching

HUO Junli1，ZHANG Xiuwen1，DU Yuanyuan1，DONG Qiufeng1，ZHANG Yanqun1，2

1. Department of Neurosurgery， Xijing Hospital， Air Force Military Medical University， Xi’an 710032； 2. Emergency Operating Room， Xijing Hospital， Fourth Military Medical University， Xi’an 710032， China

Abstract： Objective To explore the role and effect of dynamic data-driven simulation model in the teaching of neurosurgery nursing trainees in the nursing of head trauma. Methods A total of 240 nursing trainees who began the neurosurgery internship at Department of Neurosurgery of Xijing Hospital in 2021， 2022， 2023 and 2024 were selected as the research subjects. Among them， 120 students were in the traditional teaching group， and another120 students were in the dynamic data-driven simulation model teaching group. By constructing a dynamic data-driven virtual simulation model of head trauma， the simulation model combining virtual and real reality was used to carry out the teaching practice of head trauma nursing. After the teaching， the teaching effect was comprehensively evaluated by comparing the two groups in theoretical knowledge， practical ability and the survey results of students’ satisfaction with teaching content. Results The theoretical and practical ability assessment scores of the students in the experimental teaching group were （92. 50±12. 37） and （88. 40±9. 12）， respectively， which were significantly higher than those in the traditional teaching group （86. 92±7. 43） and （79. 08±8. 36）（P<0. 05）. The knowledge of cerebrospinal fluid leakage nursing and postoperative wound care was significantly higher than that of the control group （P<0. 05）. The survey showed that the overall satisfaction rate of the experimental teaching group was significantly higher than that of the traditional teaching method group （P<0. 05）. Conclusion Teaching based on the dynamic data-driven simulation model has realized the real simulation operation teaching of head injury nursing， significantly improved the teaching effect， strengthened the practical skills and learning interest of nursing students， thus providing a good technical platform for training qualified neurosurgical nurses.

Keywords： dynamic data-driven simulation model； head trauma； nursing practice teaching； neurosurgery

隨著高技術(shù)武器的發(fā)展和應(yīng)用，未來戰(zhàn)爭形勢越來越復(fù)雜和激烈，作為軍校醫(yī)護人員，如何面對戰(zhàn)場復(fù)雜傷病員的救治，是軍校學(xué)員必須掌握的醫(yī)療知識。尤其在戰(zhàn)時，顱腦損傷占全身部位損傷總數(shù)的30%[1]，平時也占全部創(chuàng)傷類型的20%左右[2]，其發(fā)生率僅次于四肢骨折，但死亡率遠遠高于四肢骨折。其直接損傷包括頭皮損傷和顱骨骨折等，同時容易引起的一系列病理生理變化，造成繼發(fā)性腦損傷，如嚴(yán)重腦挫裂傷、腦水腫所致的顱內(nèi)高壓等，是導(dǎo)致死亡的重要原因[3]。腦損傷的患者會出現(xiàn)語言、行動障礙，導(dǎo)致病人護理難度大，因此高效、優(yōu)質(zhì)的護理對顱腦創(chuàng)傷急救及康復(fù)具有重要意義[4-5]。針對顱腦損傷患者的護理內(nèi)容主要包括急救護理、術(shù)前護理和術(shù)后護理3部分。研究顯示，有效銜接急救護理、手術(shù)室護理和術(shù)后護理能有效縮短急救反應(yīng)時間、提高救治效率和護理質(zhì)量[6-7]。重型顱腦損傷患者的急救護理質(zhì)量要求高，參與救治的護理人員須密切觀察患者的意識狀態(tài)，確定患者是否能夠進行有效的自主呼吸，護理內(nèi)容還需要防止發(fā)生意外和合并癥，并確保患者情緒穩(wěn)定，增加患者舒適感等。在實際教學(xué)過程中，護理學(xué)員實習(xí)期較短，遇到患者實踐操作實踐機會少，鍛煉不足，學(xué)員面對護理難度大、傷情復(fù)雜的患者容易出現(xiàn)操作失誤、護理不當(dāng)?shù)那闆r。因此有必要強化教學(xué)訓(xùn)練內(nèi)容，及早熟悉相關(guān)知識和實踐內(nèi)容，反復(fù)操作加強記憶。

針對神經(jīng)外科重度顱腦損傷患者的護理教學(xué)內(nèi)容，采用動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動（Dynamic Data-driven Simu？ lation，DDDS）仿真模型，利用來自現(xiàn)實患者的生理病理數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整仿真模型，通過虛實結(jié)合方式開展實踐教學(xué)，使學(xué)員能夠掌握護理知識和護理技能，通過比較兩種教學(xué)模式，評估基于數(shù)字孿生的動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動仿真模型的教學(xué)方式在學(xué)員掌握專業(yè)知識、實踐技能、教學(xué)滿意度中的教學(xué)效果。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究采取整群抽樣法，以護理專業(yè)2021 —2024年級本校共計240名在西京醫(yī)院神經(jīng)外科實習(xí)的護理學(xué)員為研究對象。其中2021 — 2022年實習(xí)學(xué)員120名為對照組，完成傳統(tǒng)的講授和帶教學(xué)習(xí)。2023 — 2024年實習(xí)學(xué)員120名為DDDS仿真模型教學(xué)實驗組，通過虛擬仿真教學(xué)結(jié)合傳統(tǒng)帶教學(xué)習(xí)。對照組平均年齡為（20. 78±0. 96）歲，實驗組平均年齡為（20. 48±0. 84）歲，兩組無顯著差異。

1.2 研究方法

對傳統(tǒng)教學(xué)組按照人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱的要求，采用傳統(tǒng)理論教學(xué)模式，利用PPT課件和模擬操作講解方式開展顱腦創(chuàng)傷病人的護理技能培訓(xùn)，教師向?qū)W生講授該章節(jié)的內(nèi)容。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，學(xué)員學(xué)習(xí)主要通過與教師問答方式開展，實踐機會較少。動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動仿真模型教學(xué)組是基于虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)開展教學(xué)，采用可視化和數(shù)字化的顱腦創(chuàng)傷虛擬模型，基于動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動應(yīng)用系統(tǒng)。兩組除教學(xué)方式存在差別外，其余均保持一致。

動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動仿真模型教學(xué)模式主要包括以下關(guān)鍵環(huán)節(jié)：①基于Unity3D引擎開發(fā)創(chuàng)建顱腦創(chuàng)傷患者虛擬仿真數(shù)據(jù)模型；②基于臨床真實動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動的仿真模型。包括了生命體征監(jiān)護操作、術(shù)前準(zhǔn)備操作、術(shù)后傷口護理操作、腦脊液漏護理操作4部分內(nèi)容；③虛擬教學(xué)模式的交互式功能模塊，基于RTSTracker光學(xué)動捕系統(tǒng)，實時計算并輸出學(xué)員操作的三維空間參數(shù)，計算學(xué)員在運動空間的技術(shù)操作軌跡，評估實踐操作效果。

1.3 教學(xué)內(nèi)容評估

通過對比兩組護理學(xué)員對顱腦損傷護理理論知識和操作技能的掌握，分析不同教學(xué)模式對學(xué)員的教學(xué)效果。其中理論考試滿分為100分，考試內(nèi)容包括：保持呼吸道通暢、止血及預(yù)防休克、顱內(nèi)壓增高處理、腦脊液漏護理、良好體位、生命體征監(jiān)護、術(shù)前準(zhǔn)備、術(shù)后傷口護理、術(shù)后用藥及健康教育等10部分內(nèi)容，每部分內(nèi)容10分，共100分。實踐操作考試由2名工作5年以上的資深護師擔(dān)任考官，主要設(shè)置了生命體征監(jiān)護、術(shù)前準(zhǔn)備、術(shù)后傷口護理、腦脊液漏護理等4部分操作實踐，每部分25分，共100分。針對兩組學(xué)員開展教學(xué)滿意度調(diào)查，分析不同教學(xué)模式的學(xué)員滿意度情況，針對實踐內(nèi)容、學(xué)習(xí)內(nèi)容、教學(xué)師資和教學(xué)模式4方面開展，總體評定為優(yōu)秀、良好、一般、差四個等級。其中優(yōu)秀、良好為滿意，一般、差為不滿意。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

所有數(shù)據(jù)的分析均使用 SPSS 22. 0軟件進行統(tǒng)計分析，計數(shù)資料采用百分比進行統(tǒng)計描述，組間比較采用χ2方檢驗，計量資料采用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）方式表示，組間比較采用t檢驗。檢驗結(jié)果以P< 0. 05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 研究結(jié)果

2.1 虛擬仿真護理教學(xué)對學(xué)員顱腦損傷護理知識理論水平的影響

對照組使用傳統(tǒng)教學(xué)方法，共120人，培訓(xùn)時間3周。實驗組使用DDDS仿真模型教學(xué)方法，共120人，培訓(xùn)時間3周。培訓(xùn)完成后，通過理論考核分析不同教學(xué)方法對學(xué)員的教學(xué)效果。研究結(jié)果顯示，使用DDDS仿真模型教學(xué)方法可顯著提高學(xué)員學(xué)習(xí)成績。總體成績顯著高于傳統(tǒng)教學(xué)組（P<0. 01），進一步分析發(fā)現(xiàn)，術(shù)后傷口護理、腦脊液漏護理、顱內(nèi)壓增高處理三方面理論知識掌握程度顯著高于對照組，其中對術(shù)后傷口護理知識影響最大（P<0. 01），腦脊液漏護理次之（P<0. 05），顱內(nèi)壓增高處理影響較小（P= 0. 05），其他理論知識掌握程度兩者間無顯著差別（見表1）。

2.2 虛擬仿真護理教學(xué)對學(xué)員顱腦損傷護理知識實踐操作水平的影響

培訓(xùn)完成后，通過理論考核分析不同教學(xué)方法的教學(xué)效果。研究結(jié)果顯示，對照組學(xué)員總成績方面90分以上人數(shù)6人，70分以下人數(shù)24人，平均分為（79. 08±8. 36）分，DDDS仿真模型教學(xué)組學(xué)員總成績方面90分以上人數(shù)24人，70分以下人數(shù)14人，平均分為（88. 40±9. 12）分，結(jié)果證實使用DDDS仿真模型教學(xué)方法可顯著提高學(xué)員實踐成績，結(jié)果見表2。通過統(tǒng)計兩組理論考核總成績和實踐考核成績，DDDS仿真模型教學(xué)組（實驗組）均顯著高于對照組學(xué)員成績（P<0. 05），具有統(tǒng)計學(xué)意義，見圖1。

2.3 兩組護理學(xué)員對教學(xué)模式及教學(xué)內(nèi)容滿意度調(diào)查評價

教學(xué)模式及教學(xué)內(nèi)容滿意度調(diào)查評價顯示，DDDS仿真模型教學(xué)組對教學(xué)的總體滿意率顯著高于傳幫帶的傳統(tǒng)教學(xué)方法組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P< 0. 05）（見表3）。通過進一步分析影響兩種教學(xué)方式滿意度的因素，發(fā)現(xiàn)DDDS仿真模型教學(xué)組學(xué)員對實踐內(nèi)容、教學(xué)模式認(rèn)可度顯著高于傳統(tǒng)教學(xué)組，提示DDDS仿真模型的應(yīng)用顯著提升了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣和滿意度。

3 討論

3.1 動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動虛擬仿真模型廣泛應(yīng)用于教學(xué)模式創(chuàng)新

基于數(shù)字孿生的動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動建模與仿真技術(shù)已經(jīng)用于各行各業(yè)[8]，數(shù)字時代更注重學(xué)生的解決復(fù)雜問題能力培養(yǎng)，采用數(shù)據(jù)驅(qū)動模型開展教育轉(zhuǎn)型成為當(dāng)今教育改革的重要方向[9]，如采用大數(shù)據(jù)驅(qū)動的大學(xué)英語寫作動態(tài)評估模型可有效提升英文教學(xué)水平[10]，也用于裝備課程教學(xué)[11]，而虛擬仿真技術(shù)（Vir？ tual Reality，VR）技術(shù)已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)生教學(xué)內(nèi)容[12]，如婦產(chǎn)科學(xué)[13]、眼科學(xué)[14]、神經(jīng)外科學(xué)[15]等教學(xué)過程。目前主要應(yīng)用于臨床治療和臨床診斷的實踐教學(xué)。針對臨床實習(xí)生遇到臨床救治限制和特殊疾病救治實踐機會少、難度較大的特點，能夠在短暫的實習(xí)期間掌握更多的臨床操作技能和臨床知識。但是VR技術(shù)在護理學(xué)員實踐教學(xué)中的應(yīng)用尚存在不足[16]。采用DDDS仿真模型可有效促進模型和患者真實數(shù)據(jù)相結(jié)合，讓真實數(shù)據(jù)動態(tài)地校正仿真模型，有效促進學(xué)員實習(xí)訓(xùn)練中更準(zhǔn)確掌握顱腦創(chuàng)傷發(fā)展情況和護理知識。

3.2 DDDS仿真模型教學(xué)是解決顱腦創(chuàng)傷護理教學(xué)難點的重要方法

顱腦創(chuàng)傷雖然是神經(jīng)外科一種常見的外傷疾病，也是戰(zhàn)場創(chuàng)傷傷員的主要類型，但是由于其具有發(fā)病急、發(fā)病重、難護理的特點，與普通腦部疾病患者的護理不同。顱腦創(chuàng)傷患者在緊急處理期間、手術(shù)前和手術(shù)后康復(fù)期間，護理學(xué)員要開展急救護理、術(shù)前護理、術(shù)后護理三部分內(nèi)容。急救護理針對保持呼吸道通暢、止血及預(yù)防休克、顱內(nèi)壓增高處理、腦疝救護、腦脊液漏的護理、觀察意識及運動功能并保持良好體位等；術(shù)前護理包括心、肺、腎功能評估、生命體征監(jiān)護、術(shù)前準(zhǔn)備、手術(shù)前用藥等；術(shù)后護理包括維持呼吸道通暢的護理、術(shù)后體位維持及護理、術(shù)后用藥、術(shù)后傷口觀察護理、引流液觀察護理、手術(shù)后合并癥預(yù)防、健康教育等護理內(nèi)容。護理知識內(nèi)容多，護理技術(shù)要求高，掌握顱腦創(chuàng)傷護理技能是培養(yǎng)一名合格的神經(jīng)外科護士的基本要求。但是由于重度顱腦損傷的特殊性，其中急救護理、顱內(nèi)壓增高處理、腦疝救護及腦脊液漏等內(nèi)容是護理教學(xué)中的難點問題。通過使用DDDS仿真模型模擬戰(zhàn)場環(huán)境下顱腦創(chuàng)傷的發(fā)病過程和不同階段的護理特點，針對顱腦創(chuàng)傷護理教學(xué)難點提出了解決方案。主要通過構(gòu)建顱腦創(chuàng)傷患者頭部仿真模型，基于以往真實患者的臨床數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動仿真模型的實時效果，尤其是急救護理、顱內(nèi)壓增高處理、腦疝救護、腦脊液漏等護理過程實時模擬，實現(xiàn)了虛實結(jié)合的護理技能實踐的教學(xué)。增強了學(xué)員對戰(zhàn)場環(huán)境顱腦創(chuàng)傷病人的病情掌握程度和護理技能。本研究通過對比傳統(tǒng)教學(xué)模式和DDDS仿真模型教學(xué)模式，分析兩組學(xué)員理論學(xué)習(xí)成績、實踐技能成績、教學(xué)內(nèi)容滿意度，發(fā)現(xiàn)DDDS仿真模型教學(xué)模式可以更好地培養(yǎng)護理學(xué)員在顱腦損傷護理方面技能，尤其是腦脊液漏護理、術(shù)后傷口護理兩部分內(nèi)容。證明虛擬仿真授課模式下更有效地提高了神經(jīng)外科顱腦損傷的護理教學(xué)效果。

3.3 DDDS仿真模型教學(xué)有效解決顱腦創(chuàng)傷傳統(tǒng)護理教學(xué)模式短板

以往傳統(tǒng)灌輸式的教學(xué)方法、隨機式的實踐帶教方法，在顱腦損傷患者護理教學(xué)過程中仍以書本描述、視頻教具配合等方法為主，學(xué)習(xí)簡單，實操感不強，常常導(dǎo)致學(xué)員學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)習(xí)內(nèi)容不夠全面，尤其實踐技能學(xué)習(xí)，不能完整掌握護理操作技能，導(dǎo)致傳統(tǒng)教學(xué)方法培養(yǎng)的護理學(xué)員存在知識短板。如何能夠提升學(xué)員學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力是教學(xué)中的重要內(nèi)容，也是保障學(xué)習(xí)效能的重要途徑。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，虛擬現(xiàn)實教學(xué)已經(jīng)逐步進入多個層級的教學(xué)。教學(xué)系統(tǒng)可將訓(xùn)練者帶入虛擬場景內(nèi)，通過仿真的情景演繹，訓(xùn)練者將學(xué)習(xí)到不同階段護理所需的各種知識。本次采用DDDS仿真模型教學(xué)模式通過模擬顱腦損傷的真實患者，通過患者真實數(shù)據(jù)驅(qū)動，讓學(xué)員可以開展虛實結(jié)合的護理技能實踐，學(xué)員有更高的學(xué)習(xí)興趣、更為主動的學(xué)習(xí)動力，更多的實踐操作機會，也有更多的試錯機會，顯著克服了初次護理緊張容易出錯的短板，讓學(xué)員在開展臨床病人護理前能夠熟練掌握相關(guān)操作技能，更好達到教學(xué)效果。

4 結(jié)語

本次教學(xué)模式的革新，提高了本科室護理教學(xué)的水平和教學(xué)效果。其他研究也證實虛擬仿真教學(xué)在護理學(xué)員培養(yǎng)中具有良好的教學(xué)效果[17]。本次研究通過構(gòu)建重度顱腦損傷護理知識虛擬現(xiàn)實教學(xué)模式，學(xué)員教學(xué)滿意度顯著提升，教學(xué)效果也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)組。說明DDDS仿真模型教學(xué)在神經(jīng)外科臨床護理學(xué)習(xí)中具有重要的作用，未來通過進一步建立多層級、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化的虛擬仿真實驗教學(xué)模塊，尤其是基于數(shù)字孿生技術(shù)的動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動仿真模型，可以廣泛應(yīng)用于神經(jīng)外科護理教學(xué)內(nèi)容，有效彌補傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)的不足，有效提升教學(xué)質(zhì)量，進一步促進顱腦損傷護理教學(xué)的發(fā)展。

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（編輯：陳新東 趙伊昕）