模擬教學(xué)在本科超聲醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的探索*

楊 丹 曾令紅

（1.長(zhǎng)沙醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)影像學(xué)院 湖南長(zhǎng)沙 410000；2.長(zhǎng)沙醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院超聲科 湖南長(zhǎng)沙 410000）

超聲醫(yī)學(xué)影像是醫(yī)學(xué)影像學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)中的重要方向，不僅需要本科醫(yī)學(xué)生掌握廣泛的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)影像診斷學(xué)及超聲專業(yè)基本理論，還應(yīng)使影像專業(yè)學(xué)生掌握一定的臨床操作技能和準(zhǔn)確的圖形判讀能力。傳統(tǒng)的超聲醫(yī)學(xué)實(shí)踐教學(xué)多通過臨床實(shí)習(xí)實(shí)踐由臨床帶教老師指導(dǎo)學(xué)生上機(jī)給患者做檢查，經(jīng)常會(huì)涉及一系列特殊問題，比如患者心理、生理、隱私和倫理問題，易引起醫(yī)患糾紛，又耗費(fèi)時(shí)間。

近些年，醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)（SBME）逐漸成為醫(yī)療事業(yè)和醫(yī)學(xué)教育發(fā)展過程中的顯著創(chuàng)新和改革措施，不僅能有效地保障患者的安全，而且在訓(xùn)練和評(píng)估醫(yī)師和醫(yī)學(xué)生能力方面卓見成效。SBME是指利用各種模擬措施，重現(xiàn)醫(yī)學(xué)的臨床工作場(chǎng)景，給學(xué)習(xí)者提供一個(gè)低風(fēng)險(xiǎn)、擬真實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境，有利于學(xué)生接受到更專業(yè)的臨床知識(shí)，收獲到更切實(shí)的工作經(jīng)驗(yàn)。最早的醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)源自解剖模型的應(yīng)用，并且沿用至今。SBME在超聲中運(yùn)用最成熟、最久的是模擬結(jié)構(gòu)，比如，穿刺練習(xí)（如FNA、CNB）的模具。目前，隨著教育信息化的快速發(fā)展，基于現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)超聲實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“以虛補(bǔ)實(shí)”的重要作用[1]，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室及模擬人等相繼出現(xiàn)。

超聲模擬教學(xué)不僅能模擬真實(shí)情景，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣和積極性，而且能提高教學(xué)質(zhì)量，改善現(xiàn)有教學(xué)中學(xué)生臨床實(shí)踐動(dòng)手能力差和獨(dú)立分析問題、解決問題能力不足的缺陷，是創(chuàng)新與改革醫(yī)學(xué)教育模式的必經(jīng)之路。并且，隨著人們維權(quán)意識(shí)的增強(qiáng)和患者看病要求的提高，超聲模擬教學(xué)這種無傷害、無風(fēng)險(xiǎn)、可重復(fù)的方式很好地滿足了教學(xué)和臨床的需求。

一、超聲醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)的起源與發(fā)展

在我國(guó)的醫(yī)學(xué)歷史中很早就有過人體模型，如人體針灸模型，距今1000多年前的“天圣銅人”。傳統(tǒng)模型在現(xiàn)代科技技術(shù)的輔助下，還衍生出了基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的中醫(yī)針灸教學(xué)系統(tǒng)。最初醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)的興起源于人體解剖學(xué)的流行，隨著西方醫(yī)學(xué)的傳入，各種解剖模型開始應(yīng)用，比如現(xiàn)在解剖實(shí)驗(yàn)室用的腦部模型、全身骨骼模型以及可以更換眼底圖片的眼底檢查模型，這些模型至今仍然用于教學(xué)并發(fā)揮著重要作用。

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)是傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)與各時(shí)代高科技技術(shù)碰撞產(chǎn)生的結(jié)果，而超聲醫(yī)學(xué)作為四大醫(yī)學(xué)影像檢查技術(shù)之一，可以通過實(shí)時(shí)、連續(xù)、動(dòng)態(tài)的觀察組織器官的病變，因其無輻射、簡(jiǎn)單方便、省時(shí)、價(jià)格相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)而廣泛用于臨床。然而，同大多數(shù)醫(yī)學(xué)教育一樣，超聲的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也會(huì)涉及患者心理、生理、隱私和倫理問題，由于臨床床旁教育各種問題的限制，在隨后的超聲醫(yī)學(xué)教育發(fā)展過程中出現(xiàn)了各種超聲結(jié)構(gòu)模型、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、模擬人和生理驅(qū)動(dòng)型模擬系統(tǒng)。

超聲模擬結(jié)構(gòu)是一種仿真模型，在超聲模擬教學(xué)中起源較早，具有成本效益，并易于快速構(gòu)建，越來越多地被納入超聲醫(yī)學(xué)教育，如超聲引導(dǎo)的心包穿刺術(shù)仿真模型（USGP）用于急診醫(yī)師培訓(xùn)。與此同時(shí)，在計(jì)算機(jī)快速普及的推力下，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（如VR）應(yīng)運(yùn)而生，他們打破虛實(shí)之間的界限，將醫(yī)學(xué)知識(shí)更立體直觀的展現(xiàn)在學(xué)生面前，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能較好地提升教學(xué)效果。以高仿真模擬病人為例，在計(jì)算機(jī)程序中可以設(shè)計(jì)其生命體征、疾病狀態(tài)、應(yīng)激反應(yīng)等，學(xué)生在其身上做視觸叩聽、輔助檢查、手術(shù)操作等模擬病人都有類似于真人的反應(yīng)。這些新技術(shù)的引入，是目前醫(yī)學(xué)教育的新熱點(diǎn)，他們的優(yōu)越性不可否認(rèn)，但是，可否將這些新技術(shù)，應(yīng)用到超聲醫(yī)學(xué)教學(xué)方面、是否優(yōu)于常規(guī)教學(xué)方式、能否提高教學(xué)質(zhì)量，仍缺少相關(guān)方面的研究[2]。

二、超聲醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)的現(xiàn)狀與存在的問題

1.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)理論知識(shí)學(xué)習(xí)與臨床醫(yī)學(xué)實(shí)踐能力培養(yǎng)的割裂

從學(xué)科發(fā)展規(guī)律來看，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)是密不可分的，合久必分，分久必合也是醫(yī)學(xué)學(xué)科發(fā)展的自然規(guī)律。多數(shù)醫(yī)學(xué)影像學(xué)專業(yè)分為四年學(xué)校本部的基礎(chǔ)教育、一年醫(yī)院臨床教育，學(xué)生管理也由學(xué)院管理轉(zhuǎn)為不同醫(yī)院管理?，F(xiàn)階段，尚難以實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)理論教育階段和醫(yī)院臨床實(shí)踐教育階段一體化教學(xué)管理。醫(yī)學(xué)生醫(yī)院學(xué)習(xí)管理受諸多因素影響，患者意愿、醫(yī)院帶教老師經(jīng)驗(yàn)等都讓學(xué)生所受教育參差不齊。不僅外界因素影響教學(xué)質(zhì)量，兩階段教師教授內(nèi)容也各有側(cè)重，基礎(chǔ)理論教學(xué)緊跟臨床進(jìn)展和醫(yī)院教師帶教回歸書本基礎(chǔ)的教學(xué)目標(biāo)不能有效實(shí)現(xiàn)。學(xué)習(xí)內(nèi)容及學(xué)習(xí)方式的巨大差異使兩階段教學(xué)的內(nèi)容嚴(yán)重分裂，極易導(dǎo)致學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)不能充分運(yùn)用到臨床，不常用的基礎(chǔ)知識(shí)也逐漸忘記，學(xué)生的臨床思維無法形成?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)理論知識(shí)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)實(shí)踐能力培養(yǎng)割裂的問題在醫(yī)學(xué)影像學(xué)專業(yè)尤為突出，實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)較臨床專業(yè)少很多，導(dǎo)致醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)理論向臨床實(shí)踐能力融合化的發(fā)展目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。

2.重理論輕實(shí)踐，應(yīng)用型人才少

我國(guó)醫(yī)學(xué)專業(yè)教育存在兩種教育傾向，一種是只注重技能操作的訓(xùn)練，一種是存在本科教育“理論化”，培養(yǎng)出的學(xué)生多具有較深的理論知識(shí)，具有一定的科研能力，但缺乏實(shí)踐技能操作的能力，無法成為醫(yī)療行業(yè)亟需的有較高綜合素質(zhì)、較強(qiáng)實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才，這種傾向多在普通本科院校中出現(xiàn)。2014年《關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》中明確提出，要引導(dǎo)一批本科高校向應(yīng)用技術(shù)類高校轉(zhuǎn)型。截至2013年，中國(guó)高校畢業(yè)生中，40%是應(yīng)用型人才，60%是學(xué)術(shù)型人才。五年制醫(yī)學(xué)影像學(xué)專業(yè)的學(xué)生有四年學(xué)校本部基礎(chǔ)教育、一年醫(yī)院臨床教育，不僅要學(xué)臨床專業(yè)理論還要掌握醫(yī)學(xué)影像專業(yè)理論，理論學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)重而臨床實(shí)踐機(jī)會(huì)少，使得完成應(yīng)用型醫(yī)學(xué)人才的培養(yǎng)目標(biāo)困難加大。因此，亟需構(gòu)建醫(yī)學(xué)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式，以行業(yè)特色高校人才培養(yǎng)模式為例進(jìn)行實(shí)證分析，從實(shí)踐上支持并驗(yàn)證理論構(gòu)架的合理性，進(jìn)而服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，為推動(dòng)我國(guó)高等教育改革發(fā)展，培養(yǎng)出更多的高素質(zhì)應(yīng)用型技術(shù)技能人才作出貢獻(xiàn)。

3.醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)在超聲醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的發(fā)展與應(yīng)用

醫(yī)學(xué)模擬系統(tǒng)（BMSE）初步可分為：基礎(chǔ)解剖模型、局部功能訓(xùn)練模型、計(jì)算機(jī)交互式模型、虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)以及生理驅(qū)動(dòng)型綜合模擬系統(tǒng)（HPS）?；A(chǔ)解剖模型即最常見的解剖實(shí)驗(yàn)里的模型，例如全身骨骼模型，目前主要用于示教，它有真實(shí)解剖結(jié)構(gòu)所不具有的一些特點(diǎn)，解剖層次清晰、結(jié)實(shí)耐用，并且隨著3D打印技術(shù)的應(yīng)用，解剖模型的結(jié)構(gòu)越來越準(zhǔn)確。局部功能訓(xùn)練模型多用于局部單項(xiàng)臨床技能操作的訓(xùn)練，比如眼底檢查模型，底片還可換成其他眼底病變的照片。計(jì)算機(jī)交互式模型是通常所說的模擬人，利用計(jì)算機(jī)編寫程序，通過局部機(jī)械裝置與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)生相互關(guān)系，模擬人身體會(huì)反映出真實(shí)人類具有的一些基本特征，學(xué)生可在模擬人身上進(jìn)行整體臨床思維的培養(yǎng)和綜合臨床技能的鍛煉，但計(jì)算機(jī)交互式模型有一個(gè)缺點(diǎn)就是它不能反映出人體生理和病理上的變化。虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)集先進(jìn)的力反饋技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、虛擬感知技術(shù)及人的行為學(xué)研究于一體，學(xué)生能在電腦屏上看到人體環(huán)境，聽到病人的聲音，體會(huì)到真實(shí)的觸感，在視覺、聽覺、觸覺上模擬真實(shí)患者情況，主要用于現(xiàn)在各種輔助檢查（如內(nèi)窺鏡、腹腔鏡、心血管介入手術(shù)、超聲）培訓(xùn)。生理驅(qū)動(dòng)型綜合模擬系統(tǒng)是如今最高端的醫(yī)學(xué)模擬系統(tǒng)，即高仿真模擬人，具有完備的生命支持系統(tǒng)，可以記錄模擬患者各項(xiàng)生理參數(shù)，并具有真實(shí)人類的四大生命體征、瞬目等，能廣泛用于護(hù)理、急救等方面?？梢钥闯?，醫(yī)學(xué)模擬的應(yīng)用非常廣泛，現(xiàn)在也起著非常大的作用，在未來擁有廣闊的發(fā)展空間。

近年來，臨床醫(yī)學(xué)的教育背景正發(fā)生著比較顯著的變化。一方面，醫(yī)學(xué)高校擴(kuò)大招生，醫(yī)學(xué)生數(shù)量不斷增多，典型病例出現(xiàn)概率較低，需要醫(yī)學(xué)生較以往更要具有隨機(jī)應(yīng)變的能力，對(duì)醫(yī)療教育工作者也發(fā)出了更大的挑戰(zhàn)。特別是在少見、罕見病例上，對(duì)于教師來說都不甚了解，更別說教了。另一方面，隨著患者及其親屬維權(quán)意識(shí)的提高，《中華人民共和國(guó)執(zhí)業(yè)醫(yī)師法》《中國(guó)醫(yī)療事故處理?xiàng)l例》等法律制度的實(shí)施與完善，使得臨床教學(xué)面臨著諸多困難。與此同時(shí)，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)和模擬人逐漸發(fā)展起來并深入人心。首先，計(jì)算機(jī)技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)就是對(duì)各種案例都能即時(shí)存檔，不僅為后續(xù)的教學(xué)及研究提供便利，還能依靠高科技還原真實(shí)情景。以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)方式為例，在模擬重癥監(jiān)護(hù)室環(huán)境下，每個(gè)學(xué)生都可在電腦上操作需要配備的各種生命支持設(shè)備，并進(jìn)行心肺復(fù)蘇、呼吸衰竭、床旁影像檢查的練習(xí)。其次，不論是虛擬仿真技術(shù)還是模擬人的應(yīng)用，都是在沒有接觸真實(shí)患者的情況下進(jìn)行的各種操作，對(duì)患者無風(fēng)險(xiǎn)，能使許多初接觸臨床的醫(yī)療工作者減少不必要的醫(yī)療糾紛。

2019年1月24日，國(guó)務(wù)院印發(fā)《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》，提出進(jìn)一步辦好新時(shí)代職業(yè)教育，其中就包括提升“雙師型”教師（同時(shí)具備理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)能力的教師）和實(shí)踐性教學(xué)課時(shí)占比，促進(jìn)產(chǎn)教融合，打造高水平實(shí)踐教學(xué)基地。自2020年，我校積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，順應(yīng)國(guó)家政策，在本院醫(yī)學(xué)影像學(xué)院開展了師生共研項(xiàng)目和校企合作超聲智能數(shù)據(jù)應(yīng)用項(xiàng)目，近20名師生共同參與到校企合作超聲智能數(shù)據(jù)應(yīng)用項(xiàng)目當(dāng)中，由此激發(fā)了同學(xué)們的科研熱情，開始進(jìn)行超聲AI、醫(yī)學(xué)影像模擬實(shí)驗(yàn)的研究。在模擬結(jié)構(gòu)方面的研究開始較早，現(xiàn)已有專注研制模擬結(jié)構(gòu)的科研小組，并已經(jīng)申請(qǐng)了基于超聲圖像的膽囊結(jié)石病灶模擬結(jié)構(gòu)的專利，自制超聲導(dǎo)聲墊、囊腫模型等也制作熟練并運(yùn)用于超聲教研室教學(xué)當(dāng)中，師生們反饋頗佳，同時(shí)在繼續(xù)研制新模型過程中。

SBME在超聲中運(yùn)用最久的超聲結(jié)構(gòu)模型，是指利用組織模擬材料制作正常組織器官、病理組織器官和超聲引導(dǎo)穿刺技術(shù)、麻醉等模型，可加強(qiáng)超聲科室與其他科室的融合貫通。就臨床教學(xué)來說可將超聲模擬結(jié)構(gòu)分為兩種類型：1、無創(chuàng)檢查模型，適用于普通超聲檢查。如氣球灌水并在里面放一顆小石頭可以模擬膽囊結(jié)石；用玩具娃娃放入導(dǎo)聲體里可模擬胎兒，清晰地看出胎兒脊柱。2、超聲引導(dǎo)下模型，適用于有創(chuàng)檢查或超聲引導(dǎo)下治療的臨床前訓(xùn)練。比如無籽葡萄可模擬腫塊，周圍塑以超聲導(dǎo)聲體，可進(jìn)行超聲引導(dǎo)下可進(jìn)行穿刺練習(xí)；藍(lán)膠模型、自制明膠模型及自制豆腐模型運(yùn)用于超聲引導(dǎo)下神經(jīng)阻滯教學(xué)；用合適的橡膠手套模擬一種超聲引導(dǎo)下經(jīng)皮腎插入訓(xùn)練模擬器；還有用氣球套氣球的方法做的心包穿刺仿真模型。結(jié)構(gòu)模型可以在超聲醫(yī)學(xué)的不同方面應(yīng)用，包括超聲醫(yī)學(xué)成像、系統(tǒng)的質(zhì)量控制、新圖像處理算法的評(píng)估和課程培訓(xùn)。這些模型的優(yōu)點(diǎn)是我們可以根據(jù)需要進(jìn)行重復(fù)練習(xí)，無需低溫保存，耐用且易用，我院制作的模型，在一堂課中用于10次左右的穿刺練習(xí)，沒有腐爛也沒有質(zhì)量惡化的跡象；通過改變基質(zhì)中成分的密度，改變聲速和振幅衰減系數(shù)，還可以制作其他類型的模型。在制作模型的過程中，我們也遇到了一些問題，因?yàn)閷?dǎo)聲體用的材料都是較透明的，使組織器官可視化，在之后的制作過程中，我們用染料色素解決了這一問題?？傮w來說，這是一種廉價(jià)、安全、有效的替代方案。由此可見，SBME在超聲教學(xué)中的應(yīng)用前景非常可觀。

4.醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)在超聲醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的發(fā)展與展望

除上述仿真模型外，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、模擬人以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等高新技術(shù)，也為超聲模擬教學(xué)帶來了豐富的臨床資料，對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)起到了重要的補(bǔ)充作用，特別是在新冠疫情的大背景下，不僅打破了時(shí)空的限制，也順應(yīng)了信息化時(shí)代教育的新規(guī)律，是目前包括超聲醫(yī)學(xué)在內(nèi)的臨床醫(yī)學(xué)教育中優(yōu)勢(shì)最大、效果最佳的一種教學(xué)方式。

目前，醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)在超聲醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的發(fā)展重點(diǎn)是將傳統(tǒng)的學(xué)徒式實(shí)驗(yàn)教學(xué)與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全方位培育學(xué)生綜合實(shí)踐能力的目標(biāo)。超聲影像虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建，圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及困惑，利用軟件工程，結(jié)合PACS系統(tǒng)，建造一個(gè)集教學(xué)、自學(xué)與虛擬操作于一體的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將超聲儀器、檢查流程、虛擬病人、新型超聲技術(shù)等超聲相關(guān)知識(shí)包含在內(nèi)，在學(xué)生面前展現(xiàn)出“虛中有實(shí)，虛實(shí)結(jié)合”的效果。我們相信在國(guó)家政策的大力支持下，通過不斷完善創(chuàng)新與改革，超聲醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)將在超聲教學(xué)中占據(jù)越來越重要的位置。

結(jié)語

超聲醫(yī)學(xué)是一門理論性、綜合性和實(shí)踐性都極強(qiáng)的學(xué)科，要求學(xué)生不僅要夯實(shí)復(fù)雜的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識(shí)，更重要的是熟練運(yùn)用理論知識(shí)，進(jìn)行靈活的技能操作，不斷提高綜合實(shí)踐能力?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)以高科技為載體，以模擬臨床實(shí)際情況為前提，融入實(shí)踐教學(xué)、情景教學(xué)和個(gè)體化教學(xué)，以其有醫(yī)療環(huán)境而無醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)為顯著優(yōu)點(diǎn)，必將在醫(yī)學(xué)教學(xué)史上再次掀起一場(chǎng)革命，值得醫(yī)學(xué)教育者們不斷探索，我們希望未來的師生們受以上各種模擬醫(yī)學(xué)方式的啟發(fā)，并以此為基礎(chǔ)繼續(xù)創(chuàng)造更多的變化，推進(jìn)超聲醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)的發(fā)展。