醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練設(shè)備類型及發(fā)展趨勢

李 檬，羅泰來，陳伯華，牛 振

醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練使用的模型從最初的人體骨骼模型到局部功能模型，從單一病種的模擬到標準化患者模型，有了巨大的發(fā)展。特別是計算機輔助技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，更使模擬訓(xùn)練設(shè)備能夠模擬各種環(huán)境以及各種病癥，供操作者進行實操練習(xí)。本文就醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練設(shè)備的種類和發(fā)展作一簡要論述。

1 醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練器的歷史

模擬訓(xùn)練最早出現(xiàn)在飛行員的培訓(xùn)中，Edwin是第1臺飛行模擬器的發(fā)明者，早在1929年就制造了第1臺飛行模擬器“blue box”，并取得了專利。飛行模擬器最開始并不受重視，僅僅只是在游樂場中供人娛樂使用。美軍在經(jīng)歷了幾次災(zāi)難性的訓(xùn)練事故后，認識到了模擬訓(xùn)練的重要性，開始應(yīng)用模擬訓(xùn)練器培訓(xùn)飛行員。二戰(zhàn)期間，美軍對飛行員的培訓(xùn)需要大量先進的模擬訓(xùn)練設(shè)備，促使了飛行模擬訓(xùn)練器快速的發(fā)展。與此同時，美軍還將模擬訓(xùn)練的思想引入到了醫(yī)學(xué)訓(xùn)練中，促進了醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練設(shè)備的研發(fā)。

最早進行醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練的是挪度(Laerdal)公司。1958年，挪度公司開始研發(fā)嘴對嘴人工呼吸模擬訓(xùn)練器。1960年，第1個復(fù)蘇模型人安妮誕生了。此后，針對心肺復(fù)蘇和急救技能，挪度公司開發(fā)了一系列模擬訓(xùn)練模型。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展以及在模擬訓(xùn)練模型中的應(yīng)用，醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練模型朝著越來越專業(yè)化以及多功能方向發(fā)展。

2 模擬訓(xùn)練設(shè)備

模擬訓(xùn)練設(shè)備可分為手術(shù)虛擬訓(xùn)練系列、急救訓(xùn)練設(shè)備、器官仿真模擬設(shè)備等，也可分為局部模型、半身模擬人和全身模擬人等。

2.1 手術(shù)虛擬訓(xùn)練系統(tǒng) 美國依默森(Immersion)公司生產(chǎn)的腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)，利用計算機軟件技術(shù)在監(jiān)視器上創(chuàng)造出可以完全互動的腹部微創(chuàng)手術(shù)環(huán)境，使受訓(xùn)者有身臨其景的感受，并結(jié)合虛擬觸覺感知技術(shù)和力反饋技術(shù)產(chǎn)生的真實手感，使操作者能真實感受到腹腔鏡手術(shù)操作的順應(yīng)性、組織的粘性和工具對組織的牽拉感等各種觸覺信息。德國VRmagic公司生產(chǎn)的眼科顯微手術(shù)模擬器是一個由計算機驅(qū)動在模擬眼上進行手術(shù)訓(xùn)練的系統(tǒng)，包括模擬顯微鏡、模型眼、模擬顯微器械及計算機系統(tǒng)，通過它可以進行顯微鏡下的基本操作訓(xùn)練、白內(nèi)障手術(shù)和玻璃體手術(shù)訓(xùn)練。其優(yōu)點是能把一個手術(shù)分步驟、按不同難度反復(fù)進行訓(xùn)練，并能重新演示學(xué)習(xí)者的操作過程，以便教師指出學(xué)習(xí)者在操作中存在的問題。

2.2 局部模擬訓(xùn)練模型 局部模擬訓(xùn)練模型有氣道管理模型、氣管插管模型、環(huán)甲膜穿刺和切開模型、梗塞訓(xùn)練模型、氣胸訓(xùn)練模型、十二導(dǎo)聯(lián)技能訓(xùn)練器、血壓測量訓(xùn)練手臂、注射訓(xùn)練手臂、外周中心導(dǎo)管插入模型、胸部注射模型、嬰兒注射模型、嬰兒腰穿模型等。局部模擬訓(xùn)練模型能模擬多種技能的訓(xùn)練，這些技能多是有一定的難度，需要反復(fù)練習(xí)，而現(xiàn)實中難以使用真實患者反復(fù)練習(xí)的。模擬訓(xùn)練模型給醫(yī)務(wù)人員帶來真實的感覺，提高技能水平以及熟練度。

2.3 心肺復(fù)蘇和除顫模型 心肺復(fù)蘇和除顫模型包含有復(fù)蘇安妮、復(fù)蘇少年、復(fù)蘇嬰兒等。復(fù)蘇安妮模型人帶有電子顯示器或者電腦報告儀，能提供基礎(chǔ)生命支持(basic life support，BLS)的綜合性訓(xùn)練，如心肺復(fù)蘇(cardiopulmonary resuscritation，CPR)、氣管插管、除顫訓(xùn)練等。培訓(xùn)教師能對模型進行多種組合以進行不同的情景設(shè)計，如心肺復(fù)蘇術(shù)的綜合訓(xùn)練或急救綜合訓(xùn)練。復(fù)蘇安妮模型人具有準確的解剖標志和真實的按壓手感，使CPR技術(shù)的掌握更加準確;正確的頭后仰、壓額抬下頜動作才可打開氣管;使用的除顫儀，自動產(chǎn)生頸動脈脈動，且與心電圖同步，可選擇不同心律，模型能作出動態(tài)回饋;顯示器能顯示吹氣以及按壓的準確性，如吹氣正確、吹氣過量、吹氣過快、按壓深度正確、按壓過深、手法錯誤等。復(fù)蘇少年和復(fù)蘇嬰兒則根據(jù)少年和嬰兒的體型進行設(shè)計制造，調(diào)整了相應(yīng)的按壓、吹氣手法參數(shù)，更適合少年和嬰兒的真實急救情況。

2.4 急救、搶救類模型 急救、搶救類模型具有多種功能與型號，如搶救模型、撞傷模型、全功能創(chuàng)傷模型、損傷組合模型等。搶救模型有挪度公司的Tuff Kelly系列、復(fù)蘇安妮系列等。Tuff Kelly系列有45、70、80 kg等重量型號，具有真實的重量，適宜搶救訓(xùn)練;搶救Kelly模型符合解剖學(xué)特征，可用于急救、搬運、固定訓(xùn)練;撞傷Kelly模型帶有可插管的頭部、逼真的可活動關(guān)節(jié)和氣道，可用于口鼻插管和右主干插管，也可作吸引技術(shù)的訓(xùn)練;全功能創(chuàng)傷模型帶有3個可互換頭部，分別為標準頭部、創(chuàng)傷插管頭部和Hurt創(chuàng)傷頭部模型，能模擬不同的頭部創(chuàng)傷情況以及產(chǎn)生動脈搏動，還具有撕裂的耳朵、割裂的眼睛、唇、頸和頭皮，不等大的瞳孔和流血的鼻子，臉頰刺穿物，斷裂的牙齒和臉部挫傷等。Tuff Kelly系列模型都配備了多種創(chuàng)傷模塊，如基本創(chuàng)傷生命支持(basic trauma life support，BTLS)、創(chuàng)傷模塊、核生化模塊、天花、出血控制模塊等，能模擬多種病人真實特征。創(chuàng)傷模塊包含了創(chuàng)傷頭部、汽車安全帶挫傷模塊;復(fù)合型鎖骨骨折、橈骨骨折、大腿骨骨折模塊;手臂Ⅰ°、Ⅱ°、Ⅲ°燒傷模塊;皮裂傷手掌、足部粉碎性骨折模塊;斷趾、暴露骨頭、暴露內(nèi)臟腹部和不同口徑槍彈傷等。各種模塊與模型人相結(jié)合再配合虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能模擬各類型創(chuàng)傷現(xiàn)場如戰(zhàn)場、車禍、地震等，供學(xué)員實地訓(xùn)練使用。

2.5 Vitalsim生命體征模擬器 生命體征模擬器設(shè)計用以作真實性的急救及護理醫(yī)學(xué)方面的培訓(xùn)。它可以與不同的模擬人一起使用以模擬不同生命參數(shù)，如呼吸率、脈搏、血壓、心電圖、心音、呼吸聲及腸鳴音等，亦可使模擬人發(fā)聲，如咳嗽、呻吟、嘔吐、尖叫、短促呼吸等。

2.6 Megacode系列全身模型人 挪威挪度公司的Megacode系列全身模型人的型號包括 Megacode Kelly和Megacode Kid。Megacode Kelly是一個全身模擬患者，設(shè)計的模擬心肺復(fù)蘇病例，包括訓(xùn)練氣道管理、除顫監(jiān)護、靜脈注射、量度無創(chuàng)血壓以及聽診及識別心音、呼吸音及腸鳴音等，尤其適合現(xiàn)場訓(xùn)練。Megacode Kid是1個6歲兒童模型，其余功能與Kelly相同，帶有Vitalsim系統(tǒng)并能連接到計算機，還可配備兒童創(chuàng)傷模塊，進行兒童創(chuàng)傷的現(xiàn)場搶救訓(xùn)練。

2.7 生理驅(qū)動模型人 美國METI公司生產(chǎn)的代表目前最高端醫(yī)學(xué)模擬培訓(xùn)技術(shù)的生理驅(qū)動高仿真模擬人——HPS(human patient simulator)和 ECS(emergency care simulator)，通過在外形和真人一樣的模擬人身上模擬患者的各種生理和病理學(xué)特征，對“醫(yī)生”使用的藥物和進行的治療操作產(chǎn)生相應(yīng)的生理反應(yīng)，并在與模擬人連接的監(jiān)護儀器中顯示各種生理參數(shù)，加之治療環(huán)境和方式的全面模擬，可以創(chuàng)造出一種交互式的教學(xué)情景，實現(xiàn)臨床真實場景下對患者的治療處理。挪度公司生產(chǎn)的Simman 3G也是1個高端全功能模擬患者，它包含能編程的自動模式和預(yù)先編程的生理驅(qū)動模式，由全身高級模擬患者、導(dǎo)師計算機、患者監(jiān)護儀、操縱者計算機等設(shè)備組成，能自行編程模擬病例，提供全方位的模擬訓(xùn)練。導(dǎo)師模式可以將導(dǎo)師的知識、技能結(jié)合起來并直接控制病例以幫組學(xué)生學(xué)習(xí)。SimMan 3G的控制完全無線，能實現(xiàn)自我控制，能在各類模擬環(huán)境中使用，如醫(yī)院、救護車、戰(zhàn)場等。生理驅(qū)動模型人不僅可以使“醫(yī)生”了解“患者”的生理狀態(tài)，判斷“患者”的病理變化和對藥物或治療措施的反應(yīng)，練習(xí)使用各種搶救儀器設(shè)備，還能在小組模擬搶救中鍛煉提高非技術(shù)性能力，真正達到培訓(xùn)“醫(yī)生”臨床思維、實際動手和相互配合等綜合能力的目的。

3 醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練設(shè)備的優(yōu)點與發(fā)展趨勢

醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練是一門利用模擬技術(shù)創(chuàng)設(shè)高仿真模擬患者和臨床情景來代替真實患者進行臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)的學(xué)科，倡導(dǎo)以盡可能貼近臨床真實環(huán)境和更符合醫(yī)學(xué)倫理學(xué)的方式開展教學(xué)考核。其具有不與任何法律、法規(guī)產(chǎn)生沖突，可控制性和可重復(fù)性，訓(xùn)練考核便捷，培訓(xùn)具有高針對性，訓(xùn)練過程可記錄和可回放性以及培訓(xùn)考核高認可性等優(yōu)勢。醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練各種功能的實現(xiàn)離不開訓(xùn)練模型的作用。而醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練設(shè)備最主要的優(yōu)勢在于可以完全復(fù)制臨床事件并且對患者沒有危險。通過使用模擬設(shè)備進行訓(xùn)練，可以在安全和可控制環(huán)境中去認識和處理急危重癥患者，加強對書本知識的理解，提高發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，掌握處理問題的優(yōu)化程序，加強團隊合作與溝通能力。更重要的是，在這種訓(xùn)練過程中允許學(xué)生犯錯誤，而這種情況在真實操作中是絕對不允許的。同時，通過模擬人和真實模擬環(huán)境下的人機互動，可以訓(xùn)練他們的團隊精神、領(lǐng)導(dǎo)能力和溝通能力，更提高他們珍視生命的觀念。

醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練設(shè)備正朝著專業(yè)化、多功能化、虛擬化方向發(fā)展。目前手術(shù)模擬訓(xùn)練設(shè)備已包含了腦科手術(shù)模擬器、眼科手術(shù)模擬器、腹腔鏡模擬訓(xùn)練器、口腔手術(shù)模擬器、麻醉訓(xùn)練模擬器等。將來，多功能模擬人搭載不同的疾病模塊后，再結(jié)合仿生技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)，各類手術(shù)均能實現(xiàn)各種場景下的模擬訓(xùn)練。各類醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練的綜合開展，能使學(xué)習(xí)者在獲得知識和技能的同時，增長經(jīng)驗，增強自信心。

［1］盧艷，劉大川，董瑩.醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)在眼科臨床專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)中的應(yīng)用［J］.醫(yī)學(xué)教育探索，2010，9(9):1243-1245.

［2］孫經(jīng)武，劉成霞，史寧，等.模擬教學(xué)對培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生急救技術(shù)和臨床快速反應(yīng)能力的作用探討［J］.中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2010，24(4):391-393.

［3］鄭建惠，黃河清，易雪，等.腹腔鏡虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)在進修生崗前培訓(xùn)中的應(yīng)用［J］.中國醫(yī)學(xué)裝置，2010，7(1):42-44.

［4］馬宇，李金寶，鄒文漪，等.醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)在麻醉學(xué)教育中的應(yīng)用［J］.醫(yī)學(xué)教育探索，2008，7(6):612-613.