模拟训练的科研-划重点

文武的文

　　最近有机会阅读了几份与医学模拟教学/技能学习有关的基金申请标书。非常欣慰地看到医学教学与技能训练开始向高水平科研的方向发展了。 医学院校的老师与工程技术人员结合越来越密切，有许多新的技术手段开始用于设计新型的模拟教学平台。比如虚拟现实技术、3D打印技术、触觉再现技术等。不少资金和人力都投入这一领域中来。 不知您怎么想，反正我是相信这一波热潮会吸引更多的青年人积极投身到模拟训练教学的队伍中。我相信医学模拟训练的发展前景会更加光明，更加广阔。

医学与工程技术的结合，使得模拟训练器的设计与实现不再是个难题。在有了新的或改进了的模拟器之后，我常被问到这样的问题：“我们设计的模拟器合适吗？我们如何验证一个模型训练模型的教学效果？”这些问题的本质是在思考如何将技术革新升级为一个好的教学科研课题。下面，利用两个实例，就我观察到的一些问题，提出来与各位模拟训练的同行进行讨论。目的是一起找到解决问题的对策，从而改进我们的工作，使医学模拟科学的发展能更顺利。

例一： 有一个医学院花了不少经费，请一家技术公司帮他们做了一个训练气管插管的虚拟现实（VR）仿真训练平台。学员戴上VR眼镜之后，可以看到病人的口腔后部及会咽部的图像。学员可通过移动双手，虚拟控制气管导管的前端，在声门开启的时候将导管插入气道。计算机生成的解剖图像还是挺逼真的，画面也流畅。医学院的老师利用此训练平台申报医学教学课题，却没有被批准。您认为问题出在哪呢？

例二：一位骨科主任设计了一个课程，训练青年骨科医生对股骨颈骨折的病人做内固定术，要求年轻的骨科医生在3D 打印出的股骨断端选择最佳位置和角度放置加压螺钉。该项目的老师觉得让学员只在3D骨模型上学习操作不够真实，于是在3D打印的股骨模型外包裹上一些棉花和弹性绷带，模拟髋关节附近的软组织。学员放置内固定钉的时候需要克服软组织的干扰。这样的训练模拟提升了仿真度（Fidelity）。该骨科主任非常想利用此改进的模型申报医学教学课题基金，您认为应该如何强调重点才能写出一份好标书呢？

例一点评：VR环境可以较好地再现视觉却无法再现触觉。气管插管是非常挑战麻醉医生眼手配合技能的一项医疗操作。通过VR平台，病人的解剖图像可以很好地呈现；但会咽部软组织的挤压、气道的阻力、导管的弹性等特征很难再现。在现有技术条件下，利用VR训练气管插管技术很难达到理想的训练效果。同样的情况也可以类推到腰椎穿刺（硬膜外阻滞）和腹腔镜下打结等训练操作。我的提醒是，在设计模拟训练模型的时候，要考虑一项技能中感觉-运动通路（Sensorimotor Integration）的构成成分。对那些非常依赖手感的医学操作，利用物理的或动物的训练模型会比VR的训练模型获得更好的训练效果。

例二点评： 凭直觉说，改进后的教学模型提升了仿真度，应该可以取得更好的教学效果。问题的关键是如何对教学效果进行科学验证。标书上的验证方法是，让规培的青年骨科医生在新模型上训练后，调查他们的满意度。然后在手术室对真实病人的手术中，测评他们的手术效果是否有改善。这样的设计比较难服人，即便获得了基金，成果也很难被医学杂志接受而发表。我建议按照以下方案设计对照研究来评估教学效果。

1. 分组：将全体受训者进行平衡分组，使得他们在个人情况和外科年资上无组间差异。一组接受新的训练方法或模型，另一组依旧接受传统方法作为对照。两组的训练时间或训练次数相同。

2. 资料获取及分析：录像记录受训者在整个训练阶段的操作。通过录像分析，我们可以获取每一次操作完成的时间，操作的错误率等。更高水平的录像分析，可以找出他们的一些行为学改变，比如好手法及巧妙的操作等。将他们完成单次操作的时间或错误率沿时间轴呈现出来，就可以画出学习曲线。

3. 再验证：训练课完成后，再验证是非常重要的环节。再验证一般应该另设计一个新任务（比如在一个真实病人上完成手术）。两组学员在难度相同的新任务中表现出的组间差异，就可客观表明学习的效果。这里所说的组间差异可以是手术时间的节省，操作的准确性的提高，也可以是多项指标的综合评分。非常鼓励我们的教学老师多多提出自己的综合评分，这也是教学科研成果中重要的一个部分。

分组不一定都是这样并行的，也可以是串联的模式。比如今年的学员都按照老模型/训练方案实施，明年的学员都按照新模型/训练方案开展。只是数据收集方案必须完全相同，这样对两年中的学些效果进行比较才有说服力。

按照此方案设计的课题，比较容易获得资助，收集的数据比较容易撰写发表较高水平的论文。

期待我们能够逐渐丰富模拟训练的内容，验证训练的效果，收集有效的数据，提升大家的科研能力。

作者：郑斌

🇨🇦阿尔伯塔大学仿真研究室主任，

仿真外科学 Endowed Research Chair

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感谢胡玲玲医生校正文字

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