虚拟仿真标准化病人软件系统在口腔住院医师OSCE 考核中的应用

吴 丽 孙卫斌 聂蓉蓉 杨 洁 潘雅慧 柳慧芬 吴文蕾 谢思静

（南京大学医学院附属口腔医院，南京市口腔医院牙体牙髓病科，南京 210008）

虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)是20 世纪发展起来的一项集计算机、电子信息、仿真技术于一体的实用技术，通过各种交互设备与虚拟环境中的实体相互作用，使操作者身临其境，在视觉、听觉和触觉等感官上得到互动和信息交流[1]。近几年来，随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对VR 技术的需求日益旺盛，医学方面，VR 技术的应用集中于虚拟手术、远程诊疗系统、医学教育等，而在口腔医学教育领域，VR 技术目前主要集中在临床仿真模拟教学方面，VR 技术的发展与应用逐渐改变着口腔医学教育模式[2]。

客观结构化临床考核(objective structured clinical examination，OSCE)是一种多站式临床考试框架，目前是临床医学领域能力考核中公认较为全面的评价体系[3]。南京大学口腔医学院自主研发国内首个OSCE 信息化考试平台，应用于南京地区口腔住院医师的临床技能结业考核。该考核分为4 个部分8 个站点，其中病史采集与临床检查站点主要考察学生能否规范接诊，准确地收集病史，正确规范地检查，并提出可能的诊断、进一步的检查和治疗计划的能力。以往该站点完全采用真人标准化病人（standardized patients, SP）进行考核，不仅要求SP 必须熟记所扮演疾病的理论知识，还要尽力模仿疾病的临床表现特征，这对SP 的理解能力，记忆力及表演能力提出较高的要求[4]。根据以往考核经验，我们无法通过SP 的模拟完全还原口腔疾病的临床表现特征，SP 的个体差异、表演力存在不稳定性，并且对SP 反复进行侵入性的临床检查存在器械损伤、交叉感染甚至伦理等一系列问题，因此，虚拟仿真标准化病人（virtual standardized patients, VSP）软件系统应运而生，本院作为南京地区住院医师规范化培训技能结业考核考点，从2020 年开始在病史采集与临床检查站点应用。本研究目的是探讨在口腔住院医师OSCE考核的应用效果，为临床技能考核提供理论依据。

1 研究资料和方法

1.1 VSP 的软件程序设计

VSP 软件设计基于人工智能技术及标准化病案脚本（见图1），计算机程序设计主要包括以下内容：①虚拟场景模块设计 逼真的就诊场景能够渲染考试气氛，该站点考核需要模拟一个口腔临床诊室，以及可以调节灯光、椅位的综合治疗台；②病案数据库模块设计 虚拟化病人应以临床实际病案为脚本基础设计患者的年龄、性别、种族等基本信息，设计现病史、既往史和家族史等信息，系统利用语音识别技术，将语音转化为文字信息，再经过分词器分割，与后台问题库中的各式问法、关键词等信息进行匹配，经过智能匹配吻合度算法来辨别用户的语义，系统根据后台设定的问题进行回答，从而实现人机问诊互动。其次是模拟疾病的局部临床表现特征，例如智齿冠周炎可能会有患者面部红肿的表现等。综合治疗台上能够提供常用的口腔临床检查器械并且具备相关的检查功能，例如选择口镜进行口内检查时，口镜可以从不同角度呈现出相应的图像；选择镊子进行牙齿松动度检查时，需要出现对应牙位松动度的数据提示。部分病例还需提供特殊检查器械例如牙髓电活力测试仪以及辅助检查结果例如X 线片、CBCT、血常规报告等。③数据整合 病案数据资料制作完成后，还需结合各种多媒体元素，如图像、声音、文字等，整合后的数据经过反复不断的系统测试，最终制作形成一个可互动的完整实例[5]。本院目前已研发并应用于考核的VSP案例涵盖口腔内科、口腔颌面外科、口腔修复、口腔正畸等多个专业，涉及常见的口腔疾病如智齿冠周炎、牙隐裂、龋病、牙髓炎、龈炎、牙周脓肿等。

图1 VSP 软件系统的设计

1.2 VSP 软件应用于口腔住院医师OSCE 考核

考生登录OSCE 考试系统进入病史采集与临床检查站点，由系统随机分配考题。考生打开虚拟软件平台进入操作界面，首先进行医患沟通，通过语音对话完成病史资料采集，然后进入VSP临床检查环节，考生根据提示自主选择检查器械进行口腔检查，一步一步收集疾病阳性体征。最后，考生根据主诉、病史资料、临床检查结果，对该疾病提出可能的诊断、进一步的检查和治疗计划。考官根据该考生的表现进行线上评分，同时考试系统会实时记录考生的整个操作过程以及考试用时等关键信息，以便统计分析。

1.3 考核效果评估与反馈

本院从2020 年开始在病史采集与临床检查站点应用VSP 软件，选取2020～2022 年参加结业考核的住院医师学员，以2019 年参加结业考核的住院医师学员作为对照，将该站点均分及考试用时进行比较，分析2020～2022 年度考核难度、区分度，并设计调查问卷发放给参加该站点考核的考官、考生，探讨应用VSP 的考核效果及考官、考生对该种考核形式的认可度。

1.4 统计学分析

采用 SPSS 25.0 软件包对学生成绩进行统计分析，计量资料采用均数±标准差描述，难度及区分度分析采用难度系数P 及区分度D 表示，对问卷结果以频数等进行统计学描述，所有检验均采用双侧检验，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 病史采集与临床检查点考试成绩及用时比较

对2019～2022 年的南京地区口腔住院医师规范化培训技能结业考核的病史采集与临床检查站点考试成绩及考试用时进行比较，可以发现：2019～2022 年参加考试的考生人数分别为144，165，170 和146 人。4 组考生在性别、年龄分布、学历构成差异均无统计学意义（性别：卡方检验，χ2=0.222，P=0.974；年龄：单因素方差分析，F=2.342，P=0.131；学历：卡方检验，χ2= 4.547，P=0.603），具有可比性（表1）。考生平均成绩和考试所用时间见表2；采用单因素方差分析，4 组考试成绩及所用时间均无统计学差异（P＞0.05）。

表1 2019～2022 年参加南京地区口腔住院医师结业考核考生资料

表2 2019～2022 年病史采集与临床检查站点考试成绩及考试用时的比较

2.2 考核难度和成绩区分度分析

难度系数P=X/M，X 为均分，M 为最高分，一般认为，难度系数P 的合适范围为0.4 ≤P≤0.9，当P=0.5 为最适宜值[6-7]，此时试题难度最佳，难度系数值越大表示试题越容易；区分度指考试能否较好地将考生的水平区分开，区分度D=(XHXL)/n(H-L), XH、XL 分别为高分组均分和低分组均分，一般认为，区分度D＜0.2 时区分不好，0.2 ≤D＜0.3 时区分尚可，0.3 ≤D＜0.4 时区分良好，D ≥ 0.4时区分非常好。对2020～2022 年应用VSP 后病史采集与临床检查站点考试成绩进行难度、区分度分析，难度系数位于0.4-0.9 之间，区分度D＞0.4，表明此次考试该站点的难度、区分度是适宜的，统计结果见表3。

表3 2020～2022 年病史采集与临床检查站点考试难度系数及区分度分析

2.3 考官和考生对该考试形式的认可度

对参加2020 年技能考核的考官、考生发放调查问卷并当场收回，其中收回考官调查问卷20 份，考生调查问卷150 份，作答全部有效。90%以上的考官及考生认为应用VSP 的考核形式操作难度容易或适中，考核内容与临床及教学内容基本一致，全部考官及97%的考生认为能够有效评价考生的临床检查能力。统计结果见表4。

表4 问卷调查结果统计（人，%）

3 讨论

口腔医学是一门实践性较强的学科，口腔临床能力考核是检验医学生临床胜任力的重要措施。将VSP 应用于病史采集与临床检查站点，我们重点考察学生的整个接诊过程，包括医患沟通能力，如问诊的内容是否完整，是否注重人文关怀等；临床检查能力，如椅位灯光调节、检查器械选择、口腔颌面部检查的顺序和内容和手法以及临床思维能力，如能否做出正确的诊断及鉴别诊断并给出完整的治疗计划。与传统真人扮演的标准化病人相比，VSP 软件系统可以逼真还原口腔病变，模拟临床检查阳性体征，考生在虚拟环境中通过语音对话进行医患沟通，再对虚拟病人进行全面的口腔检查操作，包括视诊、探诊、叩诊、扪诊、松动度检查以及各种特殊检查等，自主收集临床资料，整个过程具备无感染风险、可重复操作、操作过程可控的优点。本研究发现利用VSP 代替真人SP 考核住院医师的口腔临床检查及疾病诊断能力，这种新的考核形式不会导致考试用时延长，使用真人SP 与使用VSP，在这两种不同的考核形式下，考生的考核均分无明显差异，且使用VSP软件系统的考核难度、区分度适宜，能够客观反映考生的水平。从问卷调查结果可以看出，90%及以上考生及考官对VSP 的应用持肯定态度，认为虚拟仿真技术的应用使口腔临床检查能力考核更加科学、严谨，考试方法和流程简单易懂，考核难度适中，与临床教学内容吻合，能够客观、科学反映医学生临床检查能力。VSP 的应用不仅能够模拟更多的病种，缓解典型病例资源不足的矛盾，丰富考核题库，为考核实施提供了便利和可行性。同时也可以通过移动互联网实现学员端的反复训练，为开展椅旁教学提供课前、课后自主训练、自我检验的机会，从而提高椅旁教学的效果。

利用虚拟仿真技术构建标准化口腔病人，训练及考察学生理论知识掌握、病史资料采集、影像学检查结果判读、临床思辨能力等内容，训练和考察学生采集病史的完整性和逻辑顺序、临床思维的开阔及严谨程度，并适当熏陶其医患沟通能力、人文关怀素质等，从而为医学生进入临床实践打下坚实的基础。当然，目前本研究所开发的这套考核程序仍有缺陷和不足，例如无法考察考生的爱伤意识以及检查器械的正确使用手法等。因此，如何真正的实感操作，更加逼真模拟临床检查手法，并使学生在操作过程中获得最真实的触觉和力觉反馈，与虚拟病人有更多的信息互动，将是今后下一步的重点工作。

4 结论

综上所述，将VSP 软件系统应用于口腔住院医师规范化培训临床技能考核，可以缓解病例资源的不足，同时也能客观检验学生临床检查能力，及时反馈教学问题，提高临床教学质量，值得进一步研究和推广。