高端智能模拟人在现代医学教育中的应用现状及发展设想

陈 群，陆佩蓓

宁波卫生职业技术学院护理学院，浙江 宁波 315100

20世纪90年代，随着现代仿生学和电脑软件技术的飞跃发展，具有“生理驱动功能”的真正意义上的高端智能模拟人相继问世，开启了高度仿真的临床情境化医学教育的新篇章。这些基于智能模拟技术的仿真人不仅外形逼真，而且能模拟疾病的异常体征和各种病理生理指标的变化，甚至能实现“医患”的互动交流，创设了更贴近临床实际工作的场景，在医学教育中对于培养医学生的临床思维能力、实践技能、团队协作精神提供了新的教学模式。

1 高端智能模拟人的发展历程

1.1 高端智能模拟人的代表类型

以该领域著名的美国METI(medical education technologies incorporation)公司为例，继1997年研制出第一款具有生理驱动功能的模拟人HPS之后，1999年又推出了儿童综合模拟人(PediaSim)，2002年研制成功智能化高级综合模拟人(ECS)，2004年新生儿智能化综合模拟系统(BabySim)面世，2006年开发了高级模拟人系统网络产品(METILive)，2007年，全内置超级综合模拟人系统(Istan)成功上市［1］;挪威挪度公司于2009年生产出的SimMan 3G是另一个高端产品，足见医学模拟技术的发展之快。

1.2 高端智能模拟人的优点

高端智能模拟人区别于以往的医学模拟教学载体的是:外表形象逼真，不仅具有人体的生命特征，如呼吸、心跳、血压、脉搏，等，而且可根据实际需要自行编制多种模拟病例，对临床诊断、治疗、护理措施、药物治疗给予灵敏的回应。具有高仿真性、多功能性及其无与伦比的临床特征，较好地实现临床技能和临床综合素质培养和客观考核的要求。高端智能模拟人在医学教育中的综合开发利用为学习者提供一个无风险的学习临床知识和技能的条件与环境，避免不必要的医疗纠纷;同时模拟的临床工作场景可反复再现，最大程度地解决了临床教学资源的匮乏。

2 高端智能模拟人在医学教育中的应用

2.1 高端智能模拟人在急诊医学培训中的应用

急救医学是一门多专业的综合科学，所涉及的疾病往往危急、复杂。在进行抢救和应对一些突发事件时，考虑到学生能力和经验的缺乏以及病人的安全需要，不能让他们承担第一处理者，造成理论和实践难以结合。在教学中，使用高端模拟系统进行训练和抢救模拟演习，可使医学生直接参与“抢救工作”，处理“各类问题”，能提高医学生今后的工作自信度和学习迁移力［2］。在ECS模拟人上，可通过电脑编程设计，开展心肺复苏、急诊呼吸支持及严重心律失常诊治的模拟训练，在实践中增强急救意识和掌握急救能力，有利于学生的专业能力培养和综合能力的应用［3］。在以Istan为基础的模拟教学模式中，通过将心肺骤停病例设计入模拟人中央控制系统实施教学，课后反馈显示心肺复苏教学效果主观感受良好，而且客观评价也证实新模式显著提升了学生的实践操作能力，不失为一种拉近临床与理论距离的有效途径［4］。利用SimMan综合模拟人进行急救护理的实训教学也显示能提高学生整体护理能力、沟通交流能力、评判性思维能力和创新能力，有利于培养护生的团队能力和团队协作精神［5］。

2.2 高端智能模拟人在护理综合技能培训中的应用

相比以往单一的操作训练，ECS模拟人应用于新护士岗前培训中，能使新护士产生身临其境的逼真感受，体验她们所扮演的角色价值，获得更直观、更真实的实践技能，缩短临床适应期，有助于学生整体护理观念的形成，促进了基础医学教育和临床实习教育的相互渗透，为岗前培训莫定了良好的基础［6-7］。同样在护生实习前强化中，应用SimMan综合模拟人对护生进行综合能力训练，也取得较好的效果［8］。SimMan模拟人教学对提高护生的临床思维能力成效显著，护生能够及时、准确地观察到病人细微的病情变化，并能够用恰当的医学语言进行描述和记录;面对病人时能够相对自信镇定，能够针对病人的具体情况将所学的知识灵活地运用到病人的护理过程中［9-10］。

2.3 高端智能模拟人在内科临床技能中的应用

内科学中常采用课堂讲解、病例讨论形式教授学生，往往造成学生无法形成感性认识，在实际情况下难以学以致用［11］，而且在目前临床教学资源相对匮乏的形势下，临床实践的机会较少。而研究表明，Sim-Man模拟人教学可以设计多个不同的病例，适应内科学各个系统不同病种的教学，通过提供接近临床的环境，如模拟病房的配套使用，尽早让学生对临床有更亲密的接触，为适应临床实习和工作做好准备［12］。

2.4 高端智能模拟人在医学基础学科中的应用

麻醉生理学既涵盖基础生理学的知识，又穿插许多麻醉药理、临床麻醉、危重医学等其他麻醉专业课程的知识，单纯依靠课堂上的理论讲授难以使学生对这些知识融会贯通。传统的、单一的实验教学模式也只能使学生的思维停留或固化于基础理论体系，不利于学生临床思维的培养。借助ECS高端模拟人系统，将围麻醉期的一些特定情境还原，通过模拟人模拟出病人的各种生理特征以及对使用药物和进行的治疗操作所表现的相应的生理反应，创设出一种交互式的教学情境［13］。在药理学教学中，利用ECS的“药物模块”中预置的药代学和药效学的临床药物程序，通过模拟给药，观察监护仪上心率、血压、氧饱和度和血药浓度变化，给学生直观感受，让抽象、枯燥的理论转化为ECS生动的表演，加深其对药物代谢和药效作用的理解［14］。

2.5 高端智能模拟人在临床综合能力评估中的应用

衡量学生的学习成果，传统的方法多采用综合理论笔试和临床实践考核方式。鉴于临床实践机会的匮乏，往往不能全面评价学生的综合能力，依托ECS设计OSCE(客观结构化临床考试)，以模拟效能表进行量化分析，能够全方位的衡量学生技能的掌握程度［15］。在评价护理临床综合能力指标体系的研究中，运用ECS设置临床模拟病例，构建出由专业综合知识、护理综合技能操作质量、人文素质、终末质量4项一级指标、l4项二级指标、26项三级指标构成的临床综合能力评价指标体系对今后国内规范、统一ECS评价护理临床综合能力有很好的借鉴意义［16］。

3 高端智能模拟人使用中存在的问题

3.1 应用研究处于初级阶段

从我国现阶段各个高等医学院校使用的情况看，多属于智能模拟人的简单使用，未充分发挥模拟人的智能功能，而且应用普遍集中在临床专业课。专业基础课中的开发较少，应用范围有待进一步拓展。如此大的硬件投入与实际使用存在较大的差距，违背了各院校引入此高端设备的初衷，浪费了教学资源。

3.2 系统软件开发不够

高端智能模拟人研发公司虽然开发有一些模拟教程软件，但着重于展示其产品的功能，并不能满足实际教学内容的目的和要求，系统软件的缺乏是医学模拟教学发展的瓶颈。系统教学软件的研发需投入大量的财力和时间。一项对108个北美医学院校模拟人病案研发情况调查显示，平均一个模拟病案的开发费用51%的学校是1-5万美元，27%的学校是5-10美元，6%的学校高达10万美元以上;一个病案开发的时间41%的学校在12-24个月，16%的学校长达24 个月以上［17］。

3.3 模拟教学评估指标体系还需完善

对国内的研究文献分析，教学效果的评估主要以高端智能模拟人教学法与传统教学法对学生理论知识、操作技能及自信程度的影响，常采用课后对参与的学生发放调查问卷形式进行，以此获得学生对模拟人教学的感受和认可度。由于具体模拟教学病例在考核内容及评分方法上存在较大的临床异质性，国内目前尚未形成对具体模拟病例教学客观、全面的评价指标体系。随着近年医学模拟教育的发展，国内有部分学者开始对医学生、护生临床综合能力评价指标体系进行研究［15-16］。

3.4 师资培训

我国对医学模拟教育的师资培训和学术交流起步较晚，直至2008年中国医师协会事业发展部在重庆西南医院组织召开了“首届临床技能培训与医学模拟教育高级研讨会”，研讨会希望通过政府引导和行业协会的协调服务，共同提升医学临床技能培训与模拟教育效能和水平，促进更有效的合作与交流。2011年的首届亚太医学模拟会议也把师资培训作为本届会议的第一个议题。但总的来看，接受师资培训的人员有限，培训的力度还需进一步加强。尽管各模拟人销售公司在初期会对使用者组织操作培训，但也只局限在产品功能的说明上，对病例软件编写开发方面的指导较为欠缺，限制了使用者后续使用能力的提升。各医学院校基本处于简单设计和自我发展的阶段，院校之间缺乏有计划的交流，致使整体模拟教育水平还未达到理想的境界。

4 高端智能模拟人发展设想

4.1 加强师资培训

随着医学模拟教育的发展，配置各种高端智能模拟人的医学院校不断增多，充分发挥其在医学教育中的优势，首先应加强师资培训。实施模拟人教学的教师不仅要具备扎实的专业知识，而且要熟知模拟人的各种性能，同时具备一定的计算机基本知识，掌握模拟人上特定的病例编写程序，并能根据教学需要不断调整程序内容。

4.2 建设教学团队

模拟教学融专业知识和专业技能于一体，教师团队的人员结构不仅包括学校专职教师，也需吸纳临床一线的专业医师。专职教师着重把握教学所涉知识的广度和深度，临床医师侧重把握教学活动中技能培养所达的目标。由于模拟教学中模拟人体现的病例体征往往会涉到多系统间的相互影响，教学团队的成员也应具备不同的专业背景，以便在模拟教学设计时发挥各自的专业所长，使教学设计更具科学、合理。

4.3 开发综合教学项目

简单的模拟病例教学是基础，为适应临床复杂多变的工作场景，可在高端智能模拟人上开发综合教学项目，培养医学生的综合实践技能，锻炼医学生的临床思维能力和应变能力，提高他们在实际临床工作中的自信心和胜任力。病例设计中可包含诊断、内科、急救等多学科常见的临床病症，教学内容覆盖基础医学知识、医患交流技巧、临床思维方法和基本技能等方面的内容。开发综合教学项目，关键在于如何开展跨学科、跨专业的课程整合，把各学科的专业知识、操作技能与职业要求融在一起，教学设计做到严密、完整、实用。

4.4 成立学术指导委员会

医学是一门实践性科学，医学模拟教育以其有医疗环境而无医疗风险的突出优点，必将在今后的医学教育中推广应用。为提高医学模拟教育的水平，成立专门的学术指导委员会显得日益迫切。医学模拟教育学术指导委员会旨在引领医学模拟教学的发展方向，组织学术交流，组建模拟教学病例库，制定教学效果评价指标体系，从而推动我国医学模拟教育的发展。

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