虛擬仿真技術(shù)在兒科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)中應(yīng)用的思考

李文豪，宋 超，洪云霞，竺智偉

(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院，浙江 杭州 310053)

自國際醫(yī)學(xué)教育專家委員會提出“第三代醫(yī)學(xué)教育改革”以來，全球興起了“以崗位勝任力為導(dǎo)向”的教育模式變革[1]。合格的住院醫(yī)師不僅要有扎實的理論基礎(chǔ)，良好的人際關(guān)系和溝通能力，還需要豐富的臨床實踐能力以及基于實踐不斷學(xué)習(xí)和提高的能力，如此才能具備良好的崗位勝任力。住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)(簡稱“住培”)是醫(yī)學(xué)生畢業(yè)后醫(yī)學(xué)教育的主要形式，也是提高住院醫(yī)師理論、實踐能力以適應(yīng)醫(yī)學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的必由之路[2]。住院醫(yī)師實踐能力的提高則依賴于大量的操作實踐，但臨床實踐資源的不足和日益增長的實踐教學(xué)需求之間矛盾卻日益加劇[3]。

2020年，國務(wù)院辦公廳下發(fā)《關(guān)于加快醫(yī)學(xué)教育創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》，對醫(yī)學(xué)教育改革創(chuàng)新發(fā)展提出了新的要求[4]。臨床教學(xué)過程中涌現(xiàn)出了各有優(yōu)勢的多種教學(xué)方法，但不同環(huán)境和不同醫(yī)學(xué)領(lǐng)域仍有不同的需求。兒科學(xué)是臨床醫(yī)學(xué)組成部分之一，但和其他學(xué)科相比又有其特殊性，主要體現(xiàn)在以下三方面：①兒科學(xué)覆蓋全身每個系統(tǒng)，并貫穿于嬰幼兒期、學(xué)齡前期、學(xué)齡期到青春期，兒科學(xué)規(guī)范化培訓(xùn)內(nèi)容多且瑣碎；②兒童語言表達(dá)能力有限，兒科自古被稱為“啞科”，病史采集、體格檢查等均和成人有較大差別；③基于我國的社會文化背景，兒童的健康常常受到家長更為密切的關(guān)注，醫(yī)患關(guān)系更加復(fù)雜。為此，兒科畢業(yè)后醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的專業(yè)人士展開了一系列工作，但是仍然難以緩解兒科臨床教學(xué)資源不足的現(xiàn)實，特別是臨床實踐性操作機會的不適。

虛擬仿真技術(shù)(virtual reality，VR)是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)，利用計算機生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中[5]。醫(yī)學(xué)虛擬仿真教育是以現(xiàn)代計算機技術(shù)為核心，虛擬仿真病人的軀體結(jié)構(gòu)與病理機能、疾病表現(xiàn)與演變以及對病人的診療過程 , 從而代替模型及真實患者、真實臨床過程進行教學(xué)、實踐訓(xùn)練和能力評估的教學(xué)法[6]。VR獨具的沉浸性、交互性和想象性的特點[7]，為兒科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)臨床實踐教學(xué)提供了新的思路。

1 VR在兒科住培中的應(yīng)用價值

本文將結(jié)合已有的教學(xué)研究成果，借鑒VR在其他醫(yī)學(xué)專業(yè)中的應(yīng)用，梳理分析VR在兒科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)中的應(yīng)用價值。

1.1 打破時空限制，虛擬更多實訓(xùn)場景

與傳統(tǒng)模型、模擬病例相比，計算機系統(tǒng)模擬的臨床病例通常是動態(tài)、人機交互的模式，系統(tǒng)能提供分析和處理臨床問題的動態(tài)時間變化，靈活調(diào)整虛擬環(huán)境中的時間維度[8]，這更符合臨床疾病的動態(tài)演變。尤其是病情變化迅速的兒科疾病，VR動態(tài)時間模擬的能力可以很好地展示疾病隨著病情變化的進展，在學(xué)習(xí)中自然推進病程，有利于住院醫(yī)師在學(xué)習(xí)中能更好地集中注意力，強化臨場性，并且可以根據(jù)自身的需求和進度進行重復(fù)學(xué)習(xí)。這種方式不僅能提高學(xué)習(xí)者的主動性，增強學(xué)習(xí)效果，也能有效提高年輕醫(yī)生的臨床勝任力。

住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)中的臨床教學(xué)依賴于大量的病例和技能操作訓(xùn)練，尤其是規(guī)?；⑼|(zhì)化的實訓(xùn)場景。VR可利用信息技術(shù)將醫(yī)學(xué)病例形象化、生動化，為住院醫(yī)師們提供更多的實訓(xùn)場景，如，虛擬膝關(guān)節(jié)鏡、虛擬髖關(guān)節(jié)鏡和虛擬肩關(guān)節(jié)鏡等訓(xùn)練系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于骨科的手術(shù)培訓(xùn)中[9]。眼科可以利用VR構(gòu)建眼球三維模型、進行手術(shù)直播或錄制VR手術(shù)示教視頻及手術(shù)模擬訓(xùn)練[10]。VR技術(shù)在護理教育和臨床護理中也被廣泛探索與應(yīng)用，包括虛擬操作技能訓(xùn)練軟件、臨床思維能力訓(xùn)練軟件、臨床綜合能力(臨床思維、溝通、沖突解決、事故上報等)訓(xùn)練軟件[11]。這些實訓(xùn)場景的應(yīng)用，可以有效擴充教學(xué)資源，彌補教學(xué)條件的不足。

1.2 可接受程度高，改善教學(xué)效果，提升教學(xué)滿意度

兒科常見疾病的診療規(guī)范是住培學(xué)員應(yīng)當(dāng)重點掌握的內(nèi)容，但相關(guān)專家共識、指南更新速度明顯加快，計算機模擬的病例為及時更新知識提供了可能，住培學(xué)習(xí)也可與時俱進；標(biāo)準(zhǔn)化病例的設(shè)置，可減少由地區(qū)不同、教學(xué)水平參差、診治標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一帶來的差異；虛擬的場景讓不可逆的事情或有創(chuàng)操作變得可以重復(fù)進行，減輕了住院醫(yī)師的心理壓力；虛擬技術(shù)可以讓抽象的事情變直觀，讓危險的事情變安全，讓枯燥的事情更有趣[5]，讓學(xué)習(xí)者對自己的技能操作更有信心。而且年輕一代的醫(yī)生習(xí)慣于電子屏幕的學(xué)習(xí)，在接受虛擬技術(shù)上，心理障礙會降低，因此推廣的難度亦會降低。

利用VR技術(shù)，教學(xué)對象可借助必要的設(shè)備以自然的方式跟虛擬環(huán)境中的對象進行交互，借助逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍內(nèi)的虛擬環(huán)境，產(chǎn)生類似親臨真實環(huán)境的感受和體驗，在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用被證明對學(xué)生的短期和長期記憶比傳統(tǒng)教學(xué)方式更有益[12]。莊蒙麗[13]探討了VR技術(shù)在兒科先天性心臟病教學(xué)中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)VR教學(xué)組學(xué)生對所學(xué)知識的掌握情況優(yōu)于傳統(tǒng)方式教學(xué)組，前者普遍感到學(xué)習(xí)輕松，1個月后的測試成績?nèi)匀粌?yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)組。安琦等人[14]評價了虛擬模擬教學(xué)在專業(yè)學(xué)位型碩士研究生胸膜腔穿刺術(shù)臨床技能培訓(xùn)中的作用，發(fā)現(xiàn)虛擬模擬教學(xué)組的理論成績和技能成績提高值均明顯高于仿真模型教學(xué)組。在口腔頜面外科臨床教學(xué)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，虛擬手術(shù)可對各具體操作步驟進行重復(fù)、暫停、標(biāo)準(zhǔn)化的測量,在真實性、互動性、信息豐富程度等方面具有顯著的優(yōu)勢，受訓(xùn)者的實踐能力以及滿意度均明顯高于傳統(tǒng)教學(xué)組[15]。相較于傳統(tǒng)教學(xué)模式, 虛擬模擬教學(xué)作為一種經(jīng)歷式學(xué)習(xí)方式，允許學(xué)生犯錯并從錯誤中學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生對臨床知識難點的掌握程度，并激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

1.3 更有效的保護兒童患者，減少醫(yī)患糾紛

近年來醫(yī)患關(guān)系緊張，醫(yī)患糾紛時有發(fā)生，兒科更是醫(yī)患矛盾高發(fā)領(lǐng)域。兒科患者年齡小，體檢、治療過程中常常難以配合。家長出于保護兒童，更希望有經(jīng)驗的醫(yī)師來負(fù)責(zé)診治。長此以往，年輕的住院醫(yī)師自然得不到足夠的鍛煉機會，會出現(xiàn)兒科臨床技能上的“馬太效應(yīng)”，經(jīng)驗豐富者獲得的操作經(jīng)驗更多，需要加強訓(xùn)練的住院醫(yī)師卻得不到實踐的機會，這不利于臨床上的傳、幫、帶，更不利于教學(xué)醫(yī)院對于兒科人才的培養(yǎng)?，F(xiàn)實中，家長期待與兒科專業(yè)人才培養(yǎng)之間的矛盾長期存在且難以調(diào)和，VR為緩和上述矛盾提供了可行的路徑。高度仿真的虛擬場景和實體，讓住院醫(yī)師在虛擬環(huán)境中對兒科手術(shù)、實踐操作及疾病發(fā)生演變過程進行深度學(xué)習(xí)，將傳統(tǒng)臨床教學(xué)中難以完成的高成本、有一定風(fēng)險的項目(特別是侵入性操作)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢苑磸?fù)多次訓(xùn)練的項目，也避免了兒科住培學(xué)員在現(xiàn)實環(huán)境中因操作不慎出現(xiàn)有損醫(yī)療安全的行為，有助于減少和避免醫(yī)療糾紛和事故的發(fā)生。

2 虛擬仿真技術(shù)與其他臨床教學(xué)方法的融合

要將VR和不同教學(xué)方法、教學(xué)模式結(jié)合起來，探索多種教學(xué)方式有機融合的復(fù)合化教學(xué)模式，才能夠更好地實現(xiàn)以勝任力為導(dǎo)向的醫(yī)學(xué)教育目標(biāo)。在臨床教學(xué)過程中，虛擬仿真技術(shù)也與其他多種臨床教學(xué)模式進行了融合，為兒科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的教學(xué)帶來更多可能性。

2.1 虛擬標(biāo)準(zhǔn)化病人

虛擬標(biāo)準(zhǔn)化病人是指利用計算機多媒體技術(shù)制作出模擬人的模型，通過在線軟件平臺對模擬人進行編碼，結(jié)合臨床真實病例實現(xiàn)智能化操作，進而模擬出真實臨床的診斷過程[16]。傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化病人(standard patient，SP)培訓(xùn)往往需要投入大量時間和經(jīng)費，成本較高；單一SP常常只能模擬患者癥狀的主觀部分，難以模擬客觀部分，亦不能對其進行損傷性操作；SP需要標(biāo)準(zhǔn)化的劇本，但不同SP對細(xì)節(jié)表達(dá)存在差異，難以達(dá)到同質(zhì)化要求；SP通常為兼職人員，隊伍不穩(wěn)定，增加了培訓(xùn)成本和不確定性。VR技術(shù)可有效彌補傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化病人的不足之處，張芡等人[17]研究發(fā)現(xiàn)用虛擬標(biāo)準(zhǔn)化病人教學(xué)有助于提升臨床醫(yī)學(xué)生臨床思維能力。

在兒科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)過程中，因兒童語言表達(dá)能力有限，兒童SP培訓(xùn)常難以進行，因此大多選擇培訓(xùn)SP家長進行病史采集訓(xùn)練，以提高住院醫(yī)師問診和醫(yī)患溝通方面的能力。SP家長顯然不能替代SP在臨床培訓(xùn)中的價值。如能將SP家長與虛擬標(biāo)準(zhǔn)化兒科病人相結(jié)合，將能達(dá)到優(yōu)勢互補，更好地鍛煉住院醫(yī)師醫(yī)患溝通和臨床實踐方面的能力。虛擬標(biāo)準(zhǔn)化病人在臨床教學(xué)中的應(yīng)用雖然還處于起步階段，但具有較好的應(yīng)用前景。

2.2 PBL聯(lián)合虛擬標(biāo)準(zhǔn)化病人模擬教學(xué)

以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)(problem-based learning ，PBL)是醫(yī)學(xué)生以小組講座的形式，在輔導(dǎo)教師的參與下，圍繞某一具體病例的疾病診治等問題舉辦講座的學(xué)習(xí)過程[18]。PBL讓學(xué)生以一病例的診治問題為中心，將多學(xué)科知識融會貫通，不僅能鍛煉分析解決問題的能力，也能提高對理論知識的理解和養(yǎng)成良好的臨床思維習(xí)慣。但PBL的缺點是以問題為中心，而不能對臨床技能進行培訓(xùn)。

聯(lián)合虛擬標(biāo)準(zhǔn)化病人后，可利用PBL的教學(xué)理念和模式，通過VR技術(shù)，虛擬出病人就診、體檢、實驗室輔助檢測結(jié)果、診斷和案例分析與討論(可包括文獻閱讀、發(fā)病機制的演示等)，兩種教學(xué)模式的優(yōu)勢得以結(jié)合，獲益更大化。付小容[19]分析了PBL聯(lián)合虛擬標(biāo)準(zhǔn)化病人模擬教學(xué)法在中職護理健康評估教學(xué)中的運用后發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)將教學(xué)過程標(biāo)準(zhǔn)化，可減少授課者帶來的教學(xué)偏倚；能將搜集到的資料或疾病演變過程形象化、可視化；還能彌補PBL在操作培訓(xùn)方面的不足，有效提高了學(xué)生的教學(xué)滿意度。然而，尚無這種復(fù)合化教學(xué)模式在兒科住培中應(yīng)用的相關(guān)報道，值得進一步研究。

2.3 TBL與仿真病例結(jié)合的教學(xué)法

以團隊為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)(team-based leaning，TBL)是強調(diào)以小組為單位的集體性學(xué)習(xí)，以學(xué)生主動學(xué)習(xí)為主、學(xué)生討論和輔導(dǎo)教師講授相結(jié)合的一種教學(xué)方法[20]。TBL教學(xué)過程以團隊協(xié)作為基礎(chǔ)，能共享彼此有效的學(xué)習(xí)方法和思維方式，互相支持，共同進步；這種教學(xué)模式實現(xiàn)了學(xué)生的主動學(xué)習(xí)、討論式學(xué)習(xí)和互學(xué)互教的拓展性學(xué)習(xí)，亦提高了學(xué)生分析問題、解決問題及團隊合作和人際交往等綜合能力。

虛擬仿真技術(shù)可以與TBL進行融合，VR技術(shù)提供技術(shù)模式和情景模擬，為教學(xué)提供虛擬情境，能使課程內(nèi)容更為生動形象，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，增加學(xué)員的參與度。楊德君等人[21]研究了仿真病例結(jié)合TBL 模式在腫瘤外科教學(xué)中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)新的教學(xué)模式使課程的趣味性和生動性增加，學(xué)員對知識的理解和掌握度、參與度以及主動更新知識的意識均高于對照組，取得良好的教學(xué)效果。楊麗等人[22]研究了TBL結(jié)合高仿真情景模擬教學(xué)在腹部觸痛中的應(yīng)用后發(fā)現(xiàn)，兩種教學(xué)方式相結(jié)合可更好地促進學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生的臨床技能水平，學(xué)生的滿意度和接受度均高于單純使用TBL教學(xué)組。若能將“VR+TBL”的教學(xué)模式應(yīng)用于兒科住培教學(xué)，將是有益嘗試。

3 虛擬仿真技術(shù)的不足之處與改進措施

3.1 技術(shù)和人文的沖突

VR技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育有彌補臨床實踐教學(xué)資源不足，減少患者風(fēng)險，減輕住院醫(yī)生心理壓力等明顯優(yōu)勢，但同時也面臨著因此而產(chǎn)生的悖論：醫(yī)學(xué)始終是面向“人”的學(xué)科，醫(yī)學(xué)教育也應(yīng)當(dāng)圍繞“人”來進行，醫(yī)學(xué)的目的不僅是治療疾病，更需要有撫慰人心的作用，住培不僅要幫助學(xué)生提升醫(yī)療技術(shù)，更要培育醫(yī)學(xué)人文精神，解決臨床技術(shù)問題固然是醫(yī)學(xué)教育的重要內(nèi)容，但身臨其境地進行醫(yī)患溝通，處理復(fù)雜的醫(yī)患關(guān)系都是應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)的能力，缺乏真實環(huán)境下的醫(yī)患交流，有可能會影響住院醫(yī)師共情能力的發(fā)展。VR教學(xué)不能只拘泥于臨床技術(shù)本身，還要加入聲音等元素來進一步豐富臨床現(xiàn)實場景，甚至可以將醫(yī)患溝通環(huán)節(jié)加入VR，讓VR教學(xué)更加人文化。即便如此，現(xiàn)階段VR技術(shù)主導(dǎo)的醫(yī)學(xué)教育新模式并不能完全替代床旁教學(xué)，不能替代和患者的直接接觸。

3.2 對技術(shù)依賴過高，產(chǎn)品快速更新迭代難

實現(xiàn)VR技術(shù)醫(yī)學(xué)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)在于能否開發(fā)出高度逼真的教學(xué)情景、科學(xué)的教學(xué)模型和恰當(dāng)?shù)娜藱C交互系統(tǒng)等[23]。以先天性心臟疾病為例，如想動態(tài)演示疾病進展，就需要建立心臟的三維動畫，并進行虛擬動畫制作[24]。而面對快速更新的醫(yī)學(xué)信息，需要配套產(chǎn)品進行相應(yīng)的迭代更新，但醫(yī)工信交叉領(lǐng)域的人才少，要做出貼合臨床的產(chǎn)品并實時更新更難。因此，要建成可用于臨床教學(xué)的VR醫(yī)學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)有賴于醫(yī)學(xué)專家和信息技術(shù)開發(fā)人員的通力合作。醫(yī)學(xué)專家負(fù)責(zé)設(shè)計科學(xué)的醫(yī)學(xué)教育方案、內(nèi)容和信息更新，同時與VR系統(tǒng)開發(fā)人員進行深度合作，使開發(fā)人員能全程跟進和不斷修正系統(tǒng)的設(shè)計，以確保VR醫(yī)學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)能符合臨床實際需求。

3.3 投入居高不下，可及性堪憂

開展VR教學(xué)需要購置相應(yīng)教學(xué)材料，購置費用偏高，在部分綜合醫(yī)院住培基地、經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)地區(qū)的基地對于兒科住培教學(xué)的投入有限，難以支付高昂的軟件、模型費用，這是推廣該技術(shù)的主要瓶頸。目前有能力購買裝備并開展兒科VR教學(xué)的多為國內(nèi)規(guī)模較大的兒科住培基地，而且一般來說，只提供給本單位學(xué)員使用，這并不利于VR教學(xué)資源更高效的利用。針對上述問題，建議以國家級兒科住培基地為依托，國家和地方共同投入建設(shè)兒科VR教學(xué)點，劃分區(qū)域，建設(shè)區(qū)域性住培教學(xué)資源共享網(wǎng)絡(luò)，教學(xué)點資源由國家級住培基地負(fù)責(zé)日常保管和維護，免費向網(wǎng)絡(luò)成員單位兒科住培學(xué)員開放，有助于教學(xué)資源共享，提高利用率，促進醫(yī)學(xué)教育公平化。

3.4 相關(guān)師資少，經(jīng)驗不足

近年，VR已應(yīng)用于護理、外科、婦產(chǎn)科等學(xué)科的臨床教學(xué)，在兒科住培中仍處于起步階段。如浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院依托項目已成功構(gòu)建虛擬標(biāo)準(zhǔn)化兒童患者模型，并將VR增強現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于兒科住培臨床氣管插管教學(xué)，致力于探索將VR融入兒科住培教學(xué)的新模式。相關(guān)師資的缺乏是目前亟待解決的問題，兒科住培教師既要掌握扎實的臨床知識技能，還要培養(yǎng)學(xué)科交叉思維，主動參與臨床教學(xué)VR的設(shè)計與迭代。

虛擬仿真技術(shù)仍在飛速發(fā)展，其憑借獨特優(yōu)勢，正在與各種醫(yī)學(xué)教育方法深度融合，對當(dāng)今醫(yī)學(xué)教育模式產(chǎn)生了廣泛影響，但在兒科住培教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用仍有待進一步探索，以培養(yǎng)更多具有崗位勝任力的優(yōu)秀兒科醫(yī)學(xué)人才。