李 檬，羅泰來(lái)，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(biāo)準(zhǔn)化患者模型，有了巨大的發(fā)展。特別是計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)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(jìn)行實(shí)操練習(xí)。本文就醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練設(shè)備的種類(lèi)和發(fā)展作一簡(jiǎn)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(tái)飛行模擬器的發(fā)明者，早在1929年就制造了第1臺(tái)飛行模擬器“blue box”，并取得了專(zhuān)利。飛行模擬器最開(kāi)始并不受重視，僅僅只是在游樂(lè)場(chǎng)中供人娛樂(lè)使用。美軍在經(jīng)歷了幾次災(zāi)難性的訓(xùn)練事故后，認(rèn)識(shí)到了模擬訓(xùn)練的重要性，開(kāi)始應(yīng)用模擬訓(xùn)練器培訓(xùn)飛行員。二戰(zhàn)期間，美軍對(duì)飛行員的培訓(xùn)需要大量先進(jìn)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(shí)，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(jìn)了醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練設(shè)備的研發(fā)。

最早進(jìn)行醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練的是挪度(Laerdal)公司。1958年，挪度公司開(kāi)始研發(fā)嘴對(duì)嘴人工呼吸模擬訓(xùn)練器。1960年，第1個(gè)復(fù)蘇模型人安妮誕生了。此后，針對(duì)心肺復(fù)蘇和急救技能，挪度公司開(kāi)發(fā)了一系列模擬訓(xùn)練模型。隨著計(jì)算機(jī)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(lái)越專(zhuān)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(guó)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(jì)算機(jī)軟件技術(shù)在監(jiān)視器上創(chuàng)造出可以完全互動(dòng)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(jué)感知技術(shù)和力反饋技術(shù)產(chǎn)生的真實(shí)手感，使操作者能真實(shí)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(duì)組織的牽拉感等各種觸覺(jué)信息。德國(guó)VRmagic公司生產(chǎn)的眼科顯微手術(shù)模擬器是一個(gè)由計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)在模擬眼上進(jìn)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)它可以進(jìn)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(diǎn)是能把一個(gè)手術(shù)分步驟、按不同難度反復(fù)進(jìn)行訓(xùn)練，并能重新演示學(xué)習(xí)者的操作過(guò)程，以便教師指出學(xué)習(xí)者在操作中存在的問(wèn)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(kāi)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(cè)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(shí)中難以使用真實(shí)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(lái)真實(shí)的感覺(jué)，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(bào)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(duì)模型進(jìn)行多種組合以進(jìn)行不同的情景設(shè)計(jì)，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(zhǔn)確的解剖標(biāo)志和真實(shí)的按壓手感，使CPR技術(shù)的掌握更加準(zhǔn)確;正確的頭后仰、壓額抬下頜動(dòng)作才可打開(kāi)氣管;使用的除顫儀，自動(dòng)產(chǎn)生頸動(dòng)脈脈動(dòng)，且與心電圖同步，可選擇不同心律，模型能作出動(dòng)態(tài)回饋;顯示器能顯示吹氣以及按壓的準(zhǔn)確性，如吹氣正確、吹氣過(guò)量、吹氣過(guò)快、按壓深度正確、按壓過(guò)深、手法錯(cuò)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(jìn)行設(shè)計(jì)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(shí)急救情況。

2.4 急救、搶救類(lèi)模型 急救、搶救類(lèi)模型具有多種功能與型號(hào)，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(hào)，具有真實(shí)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(yùn)、固定訓(xùn)練;撞傷Kelly模型帶有可插管的頭部、逼真的可活動(dòng)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(gè)可互換頭部，分別為標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)脈搏動(dòng)，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(shí)特征。創(chuàng)傷模塊包含了創(chuàng)傷頭部、汽車(chē)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(shí)技術(shù)，能模擬各類(lèi)型創(chuàng)傷現(xiàn)場(chǎng)如戰(zhàn)場(chǎng)、車(chē)禍、地震等，供學(xué)員實(shí)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(jì)用以作真實(shí)性的急救及護(hù)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(hào)包括 Megacode Kelly和Megacode Kid。Megacode Kelly是一個(gè)全身模擬患者，設(shè)計(jì)的模擬心肺復(fù)蘇病例，包括訓(xùn)練氣道管理、除顫監(jiān)護(hù)、靜脈注射、量度無(wú)創(chuàng)血壓以及聽(tīng)診及識(shí)別心音、呼吸音及腸鳴音等，尤其適合現(xiàn)場(chǎng)訓(xùn)練。Megacode Kid是1個(gè)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(jì)算機(jī)，還可配備兒童創(chuàng)傷模塊，進(jìn)行兒童創(chuàng)傷的現(xiàn)場(chǎng)搶救訓(xùn)練。

2.7 生理驅(qū)動(dòng)模型人 美國(guó)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(dòng)高仿真模擬人——HPS(human patient simulator)和 ECS(emergency care simulator)，通過(guò)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(duì)“醫(yī)生”使用的藥物和進(jìn)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(hù)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(shí)現(xiàn)臨床真實(shí)場(chǎng)景下對(duì)患者的治療處理。挪度公司生產(chǎn)的Simman 3G也是1個(gè)高端全功能模擬患者，它包含能編程的自動(dòng)模式和預(yù)先編程的生理驅(qū)動(dòng)模式，由全身高級(jí)模擬患者、導(dǎo)師計(jì)算機(jī)、患者監(jiān)護(hù)儀、操縱者計(jì)算機(jī)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(shí)、技能結(jié)合起來(lái)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(wú)線，能實(shí)現(xiàn)自我控制，能在各類(lèi)模擬環(huán)境中使用，如醫(yī)院、救護(hù)車(chē)、戰(zhàn)場(chǎng)等。生理驅(qū)動(dòng)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(duì)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(dá)到培訓(xùn)“醫(yī)生”臨床思維、實(shí)際動(dòng)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(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)

醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練是一門(mén)利用模擬技術(shù)創(chuàng)設(shè)高仿真模擬患者和臨床情景來(lái)代替真實(shí)患者進(jìn)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(shí)環(huán)境和更符合醫(yī)學(xué)倫理學(xué)的方式開(kāi)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(duì)性，訓(xùn)練過(guò)程可記錄和可回放性以及培訓(xùn)考核高認(rèn)可性等優(yōu)勢(shì)。醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練各種功能的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)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(shì)在于可以完全復(fù)制臨床事件并且對(duì)患者沒(méi)有危險(xiǎn)。通過(guò)使用模擬設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練，可以在安全和可控制環(huán)境中去認(rèn)識(shí)和處理急危重癥患者，加強(qiáng)對(duì)書(shū)本知識(shí)的理解，提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，掌握處理問(wèn)題的優(yōu)化程序，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作與溝通能力。更重要的是，在這種訓(xùn)練過(guò)程中允許學(xué)生犯錯(cuò)誤，而這種情況在真實(shí)操作中是絕對(duì)不允許的。同時(shí)，通過(guò)模擬人和真實(shí)模擬環(huán)境下的人機(jī)互動(dòng)，可以訓(xùn)練他們的團(tuán)隊(duì)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(zhuān)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(lái)，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(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，各類(lèi)手術(shù)均能實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)景下的模擬訓(xùn)練。各類(lèi)醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練的綜合開(kāi)展，能使學(xué)習(xí)者在獲得知識(shí)和技能的同時(shí)，增長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)自信心。

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