模拟医学教育在儿科的应用

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黄丹琳1,2 李瑛1,2 章利铭2
1中南大学湘雅二医院; 2美国匹兹堡大学医学中心麻醉系WISER医学模拟研究所

 
        临床医学是一门实践性很强的应用学科,传统的医学教育是采用学徒式教育,即“See one, Do one, and Teach one” [1],但是随着医学模式的转变,这种经验式的学习变得越来越困难。2000年美国医学会发表了“To Err Is Human: Building a Safer Health System” [2], 报告称在过去的10年,美国每年都有98,000人死于可以避免的医疗差错,远远超过了死于机动车交通事故、乳腺癌和艾滋病的人数,强调了“以患者为中心,提高患者安全” 的理念在医疗行业的重要性。为了突破传统学徒式医学教育的瓶颈,维护患者安全,减少医疗差错,把模拟技术引入医学教育中,为受训者提供一个反复训练提高技能的安全环境是近二十年来比较创新且有较好实际效果的做法。
 
一、模拟医学教育的发展

      模拟医学教育(Simulation Based Medical Education, SBME)是指利用医学模拟技术创设出模拟病人和模拟临床场景,代替真实病人进行临床教学和实践的教育方法[3]。早在北宋年间,御医王唯一奉旨铸造了两座体表封蜡,体腔内注入水银的针灸铜人,如考核者进针部位准确,刺中穴位,水银便流出来,此铜人可视为最早的医学模拟教具。现代模拟技术开始于20世纪三十年代,最早由美国陆军航空公司应用于军事航空训练,用Ewind Link设计的世界上第一个飞行模拟训练器进行飞行训练,来提高飞行的安全性[4],到20世纪60年代,现代模拟技术在医学领域开始使用,但早期应用范围较小。1960年,现代心肺复苏之父——美国匹兹堡大学麻醉系Peter Safar教授与挪威玩具制造商Laerdal合作研制了最早的心肺复苏模型Anne [5],用于进行早期的口对口心肺复苏培训;随后心脏病人体模型Harvey由迈阿密大学研发成功,它可以模拟27种心脏病体征,被认为是最早的符合现代医学技能培训观念的部分任务训练器(part-task trainer),至今仍广泛应用于医务人员的培训[6]。六十年代中期,由南加州大学Dr. Judson Denson等研制的首个可由计算机操控的模拟人Sim One,本是用来给麻醉科医师进行气管内插管培训的,但是最终因为价格太高,而且应用范围太窄未能推广使用[7]。1987年,模拟教学之父-美国斯坦福大学麻醉系David Gaba教授与工程师合作开发了第一个真正意义上的模拟人[8],之后,一些智能化高级综合模拟人被相继研发,1994-1995年美国匹兹堡大学和斯坦福大学率先建立了医学模拟中心,将模拟设备用于医学教育。随着制作成本的下降,人体模型逐渐得到真正意义上的广泛应用,世界各地都陆续的建立了医学模拟中心,包括SimMan、SimBaby等高仿真模拟人在内的各种模拟设备被广泛应用于医学教育。发展到二十一世纪,医学模拟技术可以实现对整个医疗环境包括患者、病情和治疗环境的全面模拟,并且通过提供一种交互式的教育环境,完全模拟在真实场景下对病人的处理。总之,医学模拟技术自始至终伴随着现代科技的进步不断发展并渗透到医学教育中去。
 
二、国内外儿科模拟医学教育的现状

      近十年,模拟医学教育飞速发展,到目前为止,医学教育的各个领域都完全启动了SBME的方式和手段。SBME尤其对儿科有重要意义,因为儿科不是缩小的内科,它几乎覆盖临床医学的全部学科,同时由于儿童大多不能准确表达自己的病情特征,因此存在更高的医疗风险,要求儿科医生必须具备更为精湛的医疗技术。传统的“言传身教”的教学方法对少见和有潜在生命威胁的儿科疾病的培训是很欠缺的[10]Weinberg ER[11]等报道称儿科急诊医师接触重症患儿的机会有限且缺乏相关的诊治技能,而Yager PH[12]等研究显示经过儿科模拟演习培训后,住院患儿呼吸循环骤停的预后得到了明显的改善,故通过模拟培训,能够对儿童高风险、低频率的疾病提供另一种培训的方法,弥补这种传统教学上的不足。
     笔者于2011年被派往美国匹兹堡大学医学中心医学模拟研究所(The Peter M. Winter Institute for Simulation Education and Research ,WISER)访问学习,耳濡目染了SBME在匹兹堡大学医学教育中的受重视程度和重要作用。WISER 作为享有盛名的世界级多学科模拟训练与研究基地,开设了300多个模拟医学课程,而它下属的匹兹堡儿童模拟教学中心也开设了多达40多门儿科模拟训练课程,经过一年的深入学习,我深感中国与欧美等发达国家在这个领域的较大差距,具体体现在以下几个方面:

  1. 从发展时间来比较

       欧美的儿科专业在二十世纪末就跟随麻醉学、重症医学、急诊医学的步伐启动了模拟教学[13,14],尤其在首个高级综合模拟婴儿SimBaby的开发应用后,模拟教学在儿科领域更加迅速的发展起来。为了寻求儿科模拟领域的进步,2008年,国际小儿模拟协会(International Pediatric Simulation Society,IPSS)成立,并定期召开国际儿科模拟座谈会(International Pediatric Simulation Symposia and Workshops, IPSSW),2011年在法国召开的第四届会议聚集了来自全球将近30个国家的不同儿科专业的医护人员共同参会。加拿大也于2007年成立了加拿大儿童模拟教学网络(Canadian Pediatric Simulation Network,CPSN),以期更好地发展儿科SBME[15]
国内从2003年开始,在一些具有前瞻性眼光的专业团体和医学教育专家的努力下,医学模拟教育理念开始为大家熟悉和传播,各大医学院校和附属教学医院相继成立临床技能中心并先后开展客观结构化临床考核(OSCE),这其中,儿科方面的内容稍有涉及,但主要以标准化病人(SP)和临床技能单项训练为主。2008年中南大学湘雅二医院临床技能中心在全国范围内率先开展了儿科SimBaby模拟病例教学[16],儿科模拟教学开始得到重视并进一步发展起来。

2、 从模拟设备的使用来比较

      基于模拟技术的相关医学模拟设备种类很多,由低到高可分为五种类型:基础解剖模型(basic anatomic model )、部分任务训练模型 (partial task trainer)、计算机辅助模型 (computer based trainer)、虚拟培训系统 (virtual reality training system)和生理驱动型模拟系统(physiology driven simulator)。基础解剖模型出现最早,在医学教育中的作用主要是示教;部分任务训练模型是对人体局部功能的模拟或者是对医学操作的模拟,如心肺复苏、气管内插管等操作的模拟培训设备;计算机辅助模型是一种将医学操作和计算机软件结合起来的模型,比如美国心脏学会(AHA)发起的儿科高级生命支持(PALS)培训用到的模拟设备;虚拟培训系统通过软件创造虚拟的病人环境和病情,如纤支镜、腹腔镜手术和达芬奇机器人手术模拟器等;生理驱动型模拟系统在技术上属于最高端的模拟系统,它使用数学模型来模拟人的生理病理学特征,提供一种交互式的教育环境,可以模拟在真实场景下对病人的处理,如Laerdal生产的SimBaby模拟婴儿系统。
国外的儿科SBME走到今天,它的载体已经从最初的基础解剖模型、部分训练模型到了后来的计算机辅助模型,尤其是近年多利用的触感知技术虚拟培训系统和SimBaby等生理驱动综合模拟系统。2012年在费城儿童医院举行的第七届美国儿童重症医学(PCCM)专科医师模拟集训营就设置了6个SimBaby模拟病例站点、3个SimMan模拟病例站点、10个床旁超声引导中心静脉置管站点、2个心肺复苏站点和20多个单项技能训练站点。
在中国,大多数医学院校还是固守在局部功能训练模型或者计算机驱动模型。继中南大学湘雅二医院临床技能中心开展SimBaby教学后[17,18],也只有为数不多的知名学府撬开了生理驱动技术的大门,运用世界上最高端的综合模拟系统作为教学工具。

3. 从模拟教学的培训项目和受训人群来比较  

     目前在欧美国家,儿科SBME培训的范围很广,除多种临床技能项目外,还包括危急资源管理(Crisis resource management,CRM)、团队训练(Crisis Team Training,CTT)等非技能项目;受训的人群除了医学生,护理系学生,更主要的是临床一线的医护人员。就匹兹堡儿童医院模拟教学中心来说,它的受训人员除了包括儿童重症监护室(PICU)、新生儿重症监护室(NICU)、心脏重症监护室(CICU)、急诊室、麻醉科等临床科室的住院医师、专科医师,还包括护理人员、药剂师,甚至是产科相关人员。匹兹堡儿童医院还规定所有上岗的医务人员必须经基本生命支持(BLS)训练并拿到证书,住院医师和专科医师还需要拿到高级生命支持(ACLS)和儿童高级生命支持(PALS)证书,且每2年要重新进行模拟培训并更新证书。笔者2012年参加的在费城儿童医院举办的第七届美国PCCM专科医师模拟集训营,吸引了全美16家顶尖医疗机构参加,全美60%的第一年PCCM专科医师参加了此次培训。所有的受训人员在3天的集训中,除了集中培训气管插管、心肺复苏、中心静脉置管、可视喉镜的使用,还组合成不同的医疗团队,进行了困难气道、过敏、心律失常、休克、创伤性脑损伤等24个病例的模拟训练,此外,还对领导能力、团队协作、医患交流等非技术技能也进行了培训。由此可见在美国,SBME在儿科继续教育、专科医师的培训中占有很重要作用的地位。
国内的儿科SBME还处于起步阶段,培训项目主要集中在心肺复苏和腰椎穿刺、胸腔穿刺等单项技能操作上,对于模拟病例训练和非技术技能训练远远不够,而且目前对于临床医务人员的继续教育还很欠缺。
目前,国内大部分医学院校都逐步认识到SBME的重要性,先后设置了硬件设备一流的临床技能中心,而且为了加强医学生基本技能和实践能力的培养,教育部高等学校临床医学专业及教学指导委员会自2010年开始每年举办一次全国高等医学院校大学生临床技能竞赛,但无论是在深度还是广度上,儿科SBME在中国的发展还是有一段很长的路需要去走。
 
三、中国儿科模拟医学教育的展望

       目前,中国儿科医师人力资源严重不足,培养机制缺失。自1999年开始,中国内地医学院校陆续撤销了儿科学专业,但新的儿科医生培养机制长期没有建立起来,医学生在学习期间,以受成人医疗教学为主,专门针对儿科医疗教学内容的比例非常少。中华医学会儿科学分会常务委员、湘雅名医易著文教授常道 “儿童是人类的父亲”,他指出我们需要大量医术精湛的儿科专科医师,积极开展儿科SBME,是建立与国际接轨的更完善的儿科住院医生培养体系的重要环节。

1、选用合适的设备。

        医学模拟设备众多,我们应该根据培训目的选用合适的模拟教育。20世纪90年代,美国医学教育家Dr.Miller [19]勾画出了一个培养和评估临床能力标准的金子塔式的框架结构,金子塔的从最底层往上依次是医学基础理论知识(knows)、应用能力(knows how)、操作能力(shows how)和工作中的实际表现(does),这个金子塔结构提出了一个合格医师的基本要求,即在临床实际过程中针对各种复杂病例和情况进行及时、有效处理的能力。从医学模拟设备的发展上看,它遵循着Miller金子塔的原理,从基础解剖模型、部分任务训练模型,到计算机辅助模型和生理驱动型模拟系统依次解决各个层次的教学需要,是解决如何培养一个合格医师的最好途径。有研究指出高仿真的模拟人比简单的模拟人更加真实,是对儿科急症和危重症进行个人和团队训练最有力的工具[20],故我们要综合应用各种医学模拟设备,尤其是计算机辅助模型和生理驱动型模拟系统,来更好的培训受训者的临床思维和操作能力。

2、扩展受训的人群

       目前国内儿科SBME的主要受训人群是医学生,但医学生的儿科学学习时间有限,且知识存在遗忘周期,Kuduvalli PM研究发现经过模拟培训的麻醉科医师,相关的困难气道处理技能在6-8个月以后就回落到培训前的水平,强调临床罕见突发病例及相关技能的模拟培训必须定期进行[21]。医生是一项需要终身学习的职业,所有医生都应该成为继续医学教育的对象,针对当前儿科医生严重不足的情况,应及时调整继续医学教育的重点,将儿科专科医师作为SBME的重点。另外,儿科护理人员作为临床工作团队的一部分,也应该充分利用模拟设备,进行相关职业培训。

3、建设模拟教学课程。

        针对SimBaby和SimNewB等生理驱动型模拟系统,如果没有设计完善的模拟病例支持,高级模拟人就只是普通的人体模型。我们应该在模拟设备技术人员的帮助下,儿科高年资专科医师和儿科专科护理人员的参与下,积极编写培训儿科医护人员技术技能和非技术技能的相关病例课程,同一病例可以针对不同年资的医生设置不同的难易处理情况。另外还可设置受训者课前和课后测试题、受训者课后评估问卷,以便于之后的模拟教学研究和进一步改进。

4、培训合格的导师

     模拟教学中心最重要的不是昂贵的模拟人等硬件设备,而是能够创建模拟课程和授课的专业导师。WISER 经过多年的努力,拥有一支由300 多名临床各个专科优秀导师组成的教学队伍,能够运行250多门在线的模拟课程。同时,WISER每年定期举办改善导师教学质量培训班(Improving Simulation Instructive Methods,ISIM),为全美国甚至其他国家输送优秀模拟教学导师。Jordi Ritz EM[22]2009年在德国、瑞士和澳大利亚进行在线调查,发现有24个模拟教学中心的绝大多数模拟教学导师都经过了正规的导师培训,其中26%的导师是儿科护理人员。加拿大Cheng A[23]也指出,有效导师培训,是模拟危急资源管理培训顺利进行的保证。
 
四、小结

       总而言之,模拟技术的发展给医学教育带来了新的机会与挑战。SBME虽然永远不可能代替真正的临床实践,也不是完美无缺的,但它已经得到广大医学教育工作者的公认,可以解决目前医学教育中存在的一些问题,显著提高医学教学水平,是医学教育中的重要组成部分。国内的儿科SBME尚处于起步阶段,相比欧美国家还存在很大差距,我们应该在模拟设备的选用、模拟课程的创建和导师队伍的培训等方面大力发展,形成一整套符合我国国情,并利于培养临床实际工作能力的儿科医护人员继续教育培训体系。
 
 
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