​医学教育必读 | 模拟环境下学习

当前，我国已经建立起全球最大的医学教育体系，但在医学教育理念、高水平研究和医学教育学科建设等方面滞后于医学教育实践。医学教育需要实时应对来自于不同层面的各种挑战，了解全球医学教育最新理念和把握全球医学教育研究发展状况，对于推动我国医学教育学科建设和推进医学教育事业改革与发展具有重要的意义。

全国医学教育发展中心“医学教师必读”栏目，将尝试对国际医学教育权威著作《医学教师必读——实用教学指导》（第5版）中的部分内容进行梳理与引介，与读者共同探讨与分享：如何将当前全球最新、最权威的医学教育理念与研究成果运用于医学教育实践，促进医学教育进一步卓越发展？本书具体简介详见“重磅新书 |《医学教师必读——实用教学指导》第5版隆重出版！”，期待能为国内医学院校教师、临床教师、医学教育管理者及各类医学教育专业工作者们推动教育教学改革、提高教学水平提供重要参考。  

医学教育中模拟病人的方法和趋势

自20世纪60年代以来，在医疗和后来的健康职业教育中，出现了SPs的报告。第一个有关SPs的文件出自美国神经病学家和创新教育家Barrows(Wallace,2006)。Barrows尝试教人们如何展示临床症状，以便让医学院学生做好临床实习准备。然而，他关心的不仅仅是临床症状，更主要的是训练SPs如何更好地扮演真实患者。熟练的临床医生都无法检测出这些SPs不是真实的患者。

尽管最初受到来自同行的阻力，但Barrows坚持不懈，现在全球范围已经有了一个成熟的SPs产业。在美国和加拿大，有了SPs教育专家的角色，他们的主要职责是为医学和其他卫生专业课程，尤其是在评价中，提供SPs服务项目。在保持专家原专业角色的同时，许多SPs教育工作者正将他们的工作与模拟技术从业者的工作（模拟人、培训师和其他模拟器）相结合。

模拟病人方法中的基本概念

尽管现在人们把SPs描述为在医疗场景中扮演患者，并向学习者提供他们被如何对待和疾病经历反馈的人(Nestel & Bearman, 2015)，但他们的实践范围有很大的不同。SPs方法是指基于模拟病人实践，以教育或研究为目的的相关学术研究。在本章中，我们使用“SP”中的“P”中指代患者，但它也可以很容易指代其他参与者，如亲戚、旁观者、医疗专业人士或者模拟场景中的其他人员。我们同样使用“模拟”（simulated）而不是“标准化”（ standardized，在北美常用）来反映我们的理念，即更好地表达SPs所扮演的与实际医疗之间的关系。

一种有效的关系是持续的表达或回应，这会使人感觉受到了尊重。当前SP方法中需要协调好客观结构化临床考试（objective structured clinical examinations，OCSEs）中SP扮演所需要的标准化和呈现的真实医患关系复杂性之间的矛盾。事实上，我们认为SP中的个体差异，也反映了临床实践中的不确定性和不可预测性。这让学习者有机会沉浸在基于SPs的情境中，反思所发生的事情，并分享来自SPs的见解。

临床胜任力论述

国际医学教育趋势已经影响了SP的实践，尤其是对医疗胜任力的关注以及由Hodges描述的转变(2012)。在SP方法上，行为表现的论述是指能够为学习者提供展现其临床技能的机会(如病史采集、解释一项操作)；在心理测量的胜任力论述中，所有行为都被认为是可测量的，并且是可以量化的。在OSCE中，标准化和基于SP考站提供了明显的例子。这对SP方法影响最深，导致了美国和加拿大使用的“标准化”病人一词。标准化通常会减少OSCE中站内的交流，使其成为过于简单的提示和反映，这对一些特定的临床行为有效，但不能反映行为之间的真实关系。这与Barrow最初的概念不同。

作为一种反思，最新的胜任力论述指的是学习者通过从SPs中获得的反馈来获得临床接触的意义。这种反馈有利于学习者未来的临床实践。产品的胜任力话语聚焦于质量结果，这来自致力于发展SP实践标准的美国标准化病人教育者协会（Association of Standardized Patient Educators）当前的一个项目。

SP实践的范围

SPs可以广泛用于基于患者的医疗教学场景中，通过培训，学会描述症状和展现体征，来支持沟通交流、职业素养和患者安全的培养。参与到基于SPs的场景中，学习者能够在一个患者安全的环境中体验临床实践的核心组成部分。通常情况下，场景重点是学习者和SPs在临床任务中的交流，比如病史采集、协商治疗计划、分享信息等。疾病和其具体临床特征可以被扮演，包括任何影响身体系统和不同年龄患者的急性和慢性疾病。

因为SPs的相貌、声音和行为与真实患者相像，所以他们可以通过适当的情境标准帮助学员掌握临床诊断、体格检查、调查、操作、手术和治疗等技能。最近的发展侧重于将SPs放在团队模拟中心，实施跨专业协作实践。虽然SPs通常在模拟环境中工作，但有时也在实际的临床环境中（“原位”）工作，真实是这个情况的最大优势，学习者期待在这里实践。在实际临床环境中的SPs是匿名或未公开的，这里SP以神秘的售货员身份在临床场景下工作，在实际的工作场所中对学习者的表现和临床过程做出判断。

混合模拟

SPs的潜力仍在持续扩大。在真实的临床情境中掌握操作技能是一个很好的例子。我们的团队开创了混合模拟的概念，即放一个模拟器在SP旁边，以便进行操作、手术等技能训练(Kneebone & Nestel,2010；Kneebone et al,2002)。例如，在SP的手臂上绑上缝合垫，使学习者能够练习伤口缝合；给SP装上模拟手臂让学习者实践建立静脉通道；将一个虚拟模拟装置放在检查床的一侧，SP躺在旁边，腿放下，学习者可以练习纤维乙状结肠镜检查。窗帘、其他道具和化妆品可在模拟器和SP之间营造出一种无缝的感觉。

我们开发这种方法，用来支持学习者在安全和有效的医疗中学习需要整合的复杂技能。混合模拟促进了这种整合，并且适合大多数患者清醒的临床事件。许多制造商现在都在开发模拟设备以适应混合模拟。其他的例子包括在模拟病人的胸部或腹部播放预先录制的声音。这样的发展扩大了SPs的实践范围。

患者的心声

尽管这些都是令人兴奋的进步，但是很多基于SP的工作都是临床医生的视角或课程的需要所决定的，而不是患者真实的想法。场景通常被认为是“教师偏见的一面镜子，而不是一个真实患者遭遇的反映”（Nestel and Kneebone,2010）。临床医生通常决定学习目标、设计方案和直接的反馈，无意中忽略了患者的感受和体验(Kassab et al,2011)。甚至我们描述的这种混合模拟任务也凌驾于患者体验之上。SP方法为临床实践的复杂性提供了独特的机会，探索了医疗的关系，并在特定的地点和时间聆听学习者和模拟病人的心声。

模拟病人是真实患者的替代，也就是说，是从患者的（不是临床医生的）角度来描述和提供反馈。

被授权后，SPs可以通过以患者的角度而不是临床医生来发挥独特的作用（Powell et al.,2016）。一种策略是患者参与SP法的所有阶段：从建立学习目标到评价，以及选择、提炼、重现和强化各阶段。由临床医生、学习者和患者共同构建学习情境，可以确保在了解医疗关系的过程中，所有的观点都是有价值的。尽管不是每次都有这个环节，但它必须要经常发生，以确保学习者能够认识到患者的价值。

另一种策略是根据真实患者的病史来建立学习情境，这种方法常常是通过临床医生的视角进行筛选的(Weldon et al.,2015)。邀请真实患者与模拟病人一起工作，这是一种看似明显但却未被充分利用的手段（Powell et al.,2016）。当然，这种方法也有局限性。包括真实患者的意愿、能力和适宜性(一个使用SPs的重要原因)，演员扮演的经历对真实患者的影响（可能冲突的经历）和分享个人信息（个人隐私的问题）。将临床技能的教学定位为更广泛的患者医疗（包括出院计划、随访），提供了更多的以患者为中心的学习途径。

模拟病人的质量

SPs实践的范围从简单到复杂，并且这种扩展的实践范围需要更高水平的专业知识。在一个情境中，对SPs的需求是多种多样的，但通常需要能保持好角色，尤其是做出适当的反应，从而为学习者提供线索或提示。SPs需要能够记住他们注意到的学习者所呈现出的内容，需要明确他们所需要传递的反馈和为什么提供反馈，这些都是反馈的关键部分。

此外，SPs还需要注意角色扮演中的情感负荷（emotional load）、情境的重复、与协调人一起工作，以及向学习者提供清晰而有效的反馈。SPs通常需要报告更多的内容，而不仅仅是交流的语言和手势，甚至包括学习者使用的环境或物品，如病历记录的摆放位置、椅子的位置、医疗设备的处理等。这可能需要专业语言来帮助了解医疗关系中的本质。

SPs的功能：角色扮演和反馈

SPs主要承担这两方面的功能，分别是角色扮演（重现）和反馈（强化）。对于角色扮演，专注于角色特征发展而不是临床事件本身，是将患者作为一个独立个体来进行关注（Nestel et al,2015）。SPs被鼓励专注于在临床实景之外展现他们所扮演的患者。

因此只有在达到这个目标后才会将SPs的培训置于临床情境中。在这个情境中，通常会结合书面文件、角色准备和预演。在教给SPs模拟临床症状和进行混合模拟时，可能需要考虑一些安全问题。在OSCE中，对SPs的培训需要关注建立做出适当的反应的参数。

有许多方法可以管理学习者的反馈，并且每一种反馈都需要支持。由教学组织者组织的反馈，邀请并授权SPs分享他们的经历。观察者(即其他学习者)对场景的体验可能不同于学习者和SPs，作为场景内的参与者提供了从外部向内观察的不同体验。承认和尊重这种差异对医疗关系是有特权的。

SPs通常会退出角色来提供反馈。他们会根据自己的体验来进行反馈，并即刻做出决定。学习者和模拟病人之间的关系提供了一种不同于学习者和真实患者间的动态关系。根据学习者的反馈，在模拟学习开始后，他们通常会很快忘记是处于模拟情境下（实际上是处于模拟情境下的）。此平衡可以在任何一个方向上发生变化，在一定程度上取决于场景中所有参与者的承诺，从而将这种体验作为一个学习的机会。

仅仅为学习者在情境中提供练习技能的机会是远远不够的。反馈（如口头的、视听的、评价表）从多个角度（如临床医生、同伴和SPs）进行，以及学习者对未来实践意义的思考，都是至关重要的。这是前文“表达”中论述的。重要的是分享关于以患者为中心的医疗和相关临床行为的学术研究。然而，必须鼓励SPs在他们自己的经历、所扮演的角色以及他们工作的环境中，对这项研究的意义做出解释。

通过使用以上描述的概念性的框架，SPs可以为所有阶段的模拟设计做出贡献，并为学习者提供类似真实患者的体验。

模拟的主要特征是情境可以“暂停”，展开医患之间的讨论。学习者可以和SPs反映他们的进展，并提出改进的建议，反映参与者不断完善的心声。当情境恢复时，新的想法可以被测试。还可以对时间进行压缩或扩展，以便关注特定要素（请参照下文的“顺序模拟”）。

随着SPs的工作变得越来越复杂，他们也越来越感觉到压力。在模拟情境和反馈过程中，SPs可能会承受巨大的压力。模拟病人应该要有一个“脱离角色”的机会——一个明确的策略，以确保他们在每次任务结束时都要从角色中完全走出来。

模拟技术

以下讨论模拟的另一个关键部分——模拟技术。模拟技术充分受益于材料科学、虚拟现实（virtual reality，VR）、计算机移动设备和先进的人机对话等的发展。毫无疑问，模拟技术可以在模拟学习的设计中扮演重要的角色，但也存在着技术主导模拟话语的现实危险。因此，重要的是要认识到模拟技术的教育价值并不在于技术多么先进或复杂，而在于它如何能够支持某一特定教育场景的学习结果。因此，对一种特定的模拟技术的功能和局限的清晰的愿景与良好的理解，有助于利用好模拟技术，并在教育和技术之间达到平衡，避免了模拟教学被既得利益的模拟器和模拟技术公司所推动。

模拟技术的一个关键用途是使模拟设计过程中拟定的内容通过模拟器的开发予以重现（见上），这里模拟器被定义为用于演练某些临床实践的设备。我们认定三种主要类型的模拟器：实体模型，VR模拟器和混合模拟器。

虽然模拟技术得益于许多其他领域的快速发展，但是它的真正价值必须是它能多大程度地支持预期的学习效果。

实体模型

实体或台式模型广泛应用于本科和毕业后的早期培训（Bradley,2006）。实体模型也被称为部分任务训练器，它们被用于特定技能、考试或操作，允许新手反复练习。由各种塑料、硅和其他材料制造，它们的目的是提供在外观和感觉上类似于真实生活中组织和器官。模拟临床操作过程包括静脉穿刺、穿刺置管、插尿管、基本缝合、肠和血管吻合、疝修补以及其他常见的外科手术和体格检查。

近年来，在模型制造者、设计师和医学教育者之间的材料科学和交叉学科方面的进步，制造出了在视觉和触觉上极其逼真，功能复杂且可定制的台式模型。与其他类型的模拟器相比，实体模型相对便宜。然而，主要缺点是固定单一的解剖部位、模型磨损和撕裂，以及缺乏用于形成性和终结性评价的设备。此外，这些模型大多数是在脱离临床环境中单独使用的，这可能导致成为学习方式的过度简化。

VR模拟器

VR技术在许多非医学领域得到很好的应用，如航空、军事和核工业领域（Krummel,1998）。

VR模拟器已经开发了好几代。20世纪90年代末，第一代模拟器利用抽象的场景和二维的几何体（如MIST-VR），通过完成独立的任务（如选、放和浏览）进行基本技能训练。21世纪00年代初，第二代模拟器也关注基本技能，但试图通过更逼真的操作来实现这一目标(如LapSim)。在21世纪00年代中期，第三代模拟器允许对整个过程进行模拟，引入一定难度的解剖学变量，进入了精神心理领域，开始包括决策制定(如LapMentor)。当前的第四代模拟器反映了计算机绘图、设计、界面和可视化方面的进步，同样反映了增强的人体工程学、改善的内容和课程管理以及更好地与模拟临床环境的整合（如VIST-LAB）。它的目标之一是提供特定患者的模拟，让专家在实际操作之前对具有挑战性的案例进行计划和演练。在微创技术继续占据主导地位的同时，可支持的手术和非手术项目的范围已显著扩展（如口腔、内镜、整形外科、神经科、泌尿科、妇科、眼科）。

成本和持续的专业支持是VR模拟器的主要缺点之一。它们的设计和发展需要大量的资源，而其广泛应用则需要处理现实、行政、教育和经济等方面的挑战（Olasky et al,2015）。

混合模拟器

在这一部分中，我们在混合模拟器和更广泛的混合模拟的概念之间列出了术语的区别（基于已有文献）。混合模拟器是一个带有定制软件和电子/机电设备的实体组合，通过一系列交互式设置支持学习。借助这些混合模拟器，可以很好地和模拟病人一起使用，也有可能支持团队训练。如此便超越了孤立技能的实践，重塑了临床实践情境。

混合模拟器包括能够提供触觉、听觉和视觉刺激的全人模拟(如Laerdal SimMan, CAE METIman)。这样的模拟器提供了一系列病理生理变量，并且可以对药物使用做出反应，并对一系列的干预措施提供即时反馈。模拟人经常被用于麻醉训练，在其他领域的使用也变得越来越普遍。它们可能会被用在一个专门的教育设施中，也可以在这个领域中使用。全身模拟允许基本操作练习，也可以给学生提供身临其境的临床实践的机会进行鉴别诊断、管理技巧、沟通、组织和多项任务处理等。

混合模拟器也涵盖内窥镜检查、血管和泌尿科介入治疗（如EndoVR，EndoSIM，VIST-C，URO MENTOR），将真实的界面（内镜、导管/导线、膀胱镜）和VR展示结合起来。这样的模拟器能够模拟一系列的诊断和治疗干预措施。在不同难度水平上，允许初、中级学习者通过重复练习获得基本操作技能。通过生命体征显示、血流动力学波形以及患者生理机能反应来增强决策制定。在每个操作之后，相关性能指标都会被记录和呈现出来。同时也会提供病理状态和技术挑战水平。

随着技术的不断进步，混合模拟器和VR模拟器正在融合，提供更广泛的功能、更多操作的选择、更为复杂的界面和图像逼真的图形渲染，以及沉浸式场景中更全面的整合。

模拟器的范围从简单的实体模型到高度复杂的模拟人和VR计算机系统。

当前和未来趋势

自第一个公认的医学模拟器问世以来，模拟技术已经取得了巨大的进步。计算能力的增强伴随了制图、光学、传感器技术、可触摸人-机界面、移动技术和材料科学的发展。促进快速原型和beta测试的统一软件开发平台和软件组件的重新利用正在出现。所有的这些，再加上3D打印的广泛可用性和成本效益，在医学成像、仪器仪表、诊断和介入等领域中不断取得的进展，如此形成一种新的范例，即模拟技术以连续和协调的方式支持各阶段医疗卫生的训练和实践。会诊、专家诊断、术前规划、术中指导、术后恢复、出院、重回社区及社区医疗现在都可以考虑。

可以期待实体模型在真实性和功能性方面的进一步改进，如智能台式模型利用传感器和驱动技术来提供实时反馈、重现生理行为、支持更复杂交互。实体模型和高级软件模拟之间的集成将继续，模糊了模拟器类型之间的界限。与此同时，软件开发将向从游戏行业借鉴，形成更强大、更统一的开发平台。将在“模拟APP商店”的基础上，推出更具成本效益的VR模拟开发模型，借此，模拟用户下载模拟器APP应用程序，然后在一个通用的智能模拟平台上进行定制和执行，这将会导致更灵活、更便宜的模拟器的出现。

期待模拟技术的进一步发展，预计将使模拟价格更经济、应用更广泛。

21世纪的模拟

上面的讨论概述了两种不同的模拟方法。历史上，这些都是沿着不同的路线发展的。我们认为，通过调整优化这些传统，可以获得很多的好处。除了我们在上面描述的混合模拟的概念之外，下面的例子突出了这种可能性。

分布式模拟（Distributed simulation）制造出一个可携带、相对低价和“足够真实”的临床环境(Kneebone et al.,2010；Kassab et al.,2011)。医疗的空间环境是由轻便的背景构成，通常是用充气围墙围出咨询室、病房、手术室或重症监护室。在此，医生们一起工作，模拟真实医疗的过程，使用真的临床设备处理“患者”（SPs、实体模型或混合模拟），很有真实感。这种“最小且必需的组合”允许最适宜的细节选择，同时，可对选择的部分进行适当的调整。

顺序模拟（Sequential simulation）突破单个项目来模拟医疗中的程序，突出了临床路径中元素之间的联系（Powell et al.,2016；Weldon et al.,2015）。通过串联一系列的“场景“（例如患者在家中、在社区医生的诊室、在救护车上、在医院病房、在手术室或重症监护室 ），数天或数周的临床诊疗过程可以浓缩到半小时或更少。除了在卫生系统的特定部分中训练技能之外，还可以进行重复的演练和检查。

分布式和顺序模拟的结合为临床医生提供了让他们与患者、护理人员和普通工作者进行接触的机会(Kneebone et al.，审稿中)。通过邀请非临床医生利用模拟的手段观察、参与并询问治疗途径，医疗卫生专业人员可以拓宽他们的视角，获得有价值的见解（Tang et al.,2013）。

整合的操作训练设备（Integrated procedure performance instrument，IPPI）通过在临床场景中加入不可预测性内容，克服了OSCE模式评估的一些局限性（如学习中，对于规定程序的过度公式化的处理方法)（Kneebone et al.,2006）。一系列的站点整合了人文和技术的挑战（例如，给一个视觉障碍患者建立静脉通道，或者给愤怒暴躁的患者做肌肉注射），通过SPs和临床观察人员的结构化反馈，可以帮助学习者进行自我批评和反思。

小结