林旻潔，李 瑛,2，唐婧瓊，彭笑菲，竇鵬程，譚 攀，趙 虹

中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院：1.臨床技能訓(xùn)練中心；2.腎內(nèi)科；3.團委；4.風(fēng)濕免疫科；5.骨科；6.老年醫(yī)學(xué)科， 長沙 410011

虛擬仿真實驗教學(xué)項目是國家為了拓展實驗教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度并延伸實驗教學(xué)時間和空間的重要舉措，是現(xiàn)代信息技術(shù)與實驗教學(xué)深度融合的改革成果[1]。自2017年教育部在普通本科高等學(xué)校開展示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)工作以來，全國多地醫(yī)學(xué)院校均構(gòu)建了內(nèi)科、外科、婦產(chǎn)科、兒科等不同?？婆R床技能培訓(xùn)的虛擬仿真實驗教學(xué)項目[2-5]。但大多數(shù)臨床技能類虛擬仿真實驗教學(xué)項目僅聚焦于提升醫(yī)學(xué)生的醫(yī)學(xué)知識和臨床操作技能，而忽略了醫(yī)患溝通和人文關(guān)懷等非操作技能的培訓(xùn)[6]。非操作技能的缺陷將直接影響專業(yè)知識和操作技能的實際運用，在臨床工作中表現(xiàn)為“臨床實踐能力欠佳、崗位勝任力不足”的問題，并由此引發(fā)醫(yī)患矛盾甚至醫(yī)療糾紛[7]。

作為臨床技能訓(xùn)練國家級實驗教學(xué)示范中心(中南大學(xué))的牽頭單位，中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院臨床技能訓(xùn)練中心積極探索臨床實踐技能與醫(yī)學(xué)人文素養(yǎng)相融合的教學(xué)模式，所建設(shè)的“基于智能數(shù)字化病人綜合穿刺與人文關(guān)懷相結(jié)合的虛擬仿真項目”被教育部認定為首批醫(yī)學(xué)類國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目和國家級一流本科課程。文章對項目構(gòu)建的背景和內(nèi)容給予介紹，并總結(jié)項目建設(shè)的經(jīng)驗與體會，以期為其他臨床醫(yī)學(xué)類虛擬仿真課程的建設(shè)提供有益參考。

1 項目的建設(shè)背景

臨床醫(yī)學(xué)是一門實踐性很強的學(xué)科，臨床操作能力與醫(yī)學(xué)人文素養(yǎng)均為《中國住院醫(yī)師核心勝任力框架共識》的重要組成部分，也是國務(wù)院所發(fā)布的《關(guān)于加快醫(yī)學(xué)教育創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》中關(guān)于醫(yī)學(xué)生培養(yǎng)的“五術(shù)”(加強救死扶傷的道術(shù)、心中有愛的仁術(shù)、知識扎實的學(xué)術(shù)、本領(lǐng)過硬的技術(shù)和方法科學(xué)的藝術(shù))內(nèi)涵要求[8-9]。因此，在醫(yī)學(xué)教育中采用“臨床技能與人文素養(yǎng)并重”的培養(yǎng)模式將有助于把醫(yī)學(xué)生培養(yǎng)為醫(yī)術(shù)精湛且醫(yī)德高尚的人民健康守護者。

隨著中國醫(yī)學(xué)生數(shù)量增加、患者維權(quán)意識增強、醫(yī)患關(guān)系緊張等因素的影響，導(dǎo)致以真實患者為實踐對象的“See one,Do one,and Teach one”學(xué)徒式床旁教學(xué)方法無法為醫(yī)學(xué)生提供足夠的臨床實踐操作機會，且教學(xué)內(nèi)容難以達到規(guī)范化、標準化和系統(tǒng)化。此外，傳統(tǒng)臨床實踐教學(xué)往往缺乏醫(yī)患溝通交流和人文關(guān)懷等非操作技能的訓(xùn)練，因此傳統(tǒng)臨床教學(xué)方法已不足以滿足新時代日益增長的醫(yī)學(xué)生臨床實踐能力的教學(xué)需求[10]。

虛擬仿真(virtual reality，VR)是近年來發(fā)展的用于補充真人實景教學(xué)的新型技術(shù)手段，即利用先進的計算機多媒體技術(shù)創(chuàng)設(shè)出視覺、聽覺及觸覺等多源信息融合的三維動態(tài)虛擬環(huán)境，讓使用者產(chǎn)生身臨其境的高度沉浸體驗[11]。由于受其具有沉浸性、交互性、內(nèi)容同質(zhì)化、不受時間空間限制、不損害患者、可反復(fù)訓(xùn)練等多種優(yōu)點，VR有效彌補了傳統(tǒng)臨床實踐教學(xué)的不足，對于滿足醫(yī)學(xué)生臨床技能教學(xué)需求、提高醫(yī)療操作技能意義重大，已成為中國醫(yī)學(xué)教育改革的重要方向之一。隨著教育部《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011—2020年)》和《2017年教育信息化工作要點》等文件要求的貫徹實施[12-13]，臨床技能類虛擬仿真實驗教學(xué)項目在全國多地醫(yī)學(xué)院校層出不窮；但受限于構(gòu)建思路、技術(shù)方法等因素，多數(shù)臨床技能虛擬仿真實驗教學(xué)項目普遍存在醫(yī)學(xué)人文素養(yǎng)培訓(xùn)缺失、操作技能與非操作技能培養(yǎng)脫節(jié)的問題[6,14]：因此，如何把醫(yī)學(xué)人文素養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容融入臨床技能虛擬仿真實驗教學(xué)項目中，以同步提升受訓(xùn)者的臨床操作技能與非操作技能，是臨床實踐教學(xué)工作中亟須破解的重點和難點。

2 項目的建設(shè)內(nèi)容

2.1 建設(shè)思路

熟練掌握腹腔穿刺、胸腔穿刺、腰椎穿刺等穿刺術(shù)是一名合格醫(yī)師必須具備的基本功，也是國家執(zhí)業(yè)醫(yī)師資格考試和住院醫(yī)師規(guī)范化考核的基本實踐技能要求。由于受真實患者資源有限、存在潛在倫理問題、標準化病人成本昂貴等客觀因素的限制，大多數(shù)醫(yī)學(xué)院校僅通過局部訓(xùn)練實體模型使醫(yī)學(xué)生熟悉穿刺操作的步驟和技巧。但由于醫(yī)患溝通培訓(xùn)不足和練習(xí)缺乏，導(dǎo)致醫(yī)學(xué)生在臨床上面對真實患者操作時常常忽略穿刺前的病情告知和穿刺后的交代處置等人文關(guān)懷。這不僅是各種考試的失分點，也是引發(fā)醫(yī)療糾紛的觸發(fā)點。為了更好地對接真實臨床工作，該項目采用3D Max技術(shù)建模構(gòu)建虛擬病房中的智能數(shù)字化病人，并利用Animate CC技術(shù)實現(xiàn)人機互動，設(shè)計了通過手機端或電腦端與智能數(shù)字化病人進行穿刺前語音談話、線上自主學(xué)習(xí)理論知識和考核、線上自主操作訓(xùn)練與考核、穿刺后語音溝通的多模塊結(jié)構(gòu)式課程(如圖1所示)，使醫(yī)學(xué)生沉浸式地體驗穿刺前、中、后整個診療流程。

2.2 實驗原理和內(nèi)容

在穿刺前后的溝通環(huán)節(jié)中，通過語義計算與分析技術(shù)自動識別醫(yī)學(xué)生語音中的關(guān)鍵詞并實時與預(yù)先構(gòu)建的《穿刺前后醫(yī)患溝通中文知識庫》比對，從而對醫(yī)學(xué)生的溝通內(nèi)容進行專業(yè)理論知識評分和溝通及人文關(guān)懷評分，給予其客觀準確的評估反饋，以提高穿刺前后學(xué)員的職業(yè)素養(yǎng)、醫(yī)患溝通和人文關(guān)懷能力。線上自主學(xué)習(xí)和理論考核模塊可提升醫(yī)學(xué)生專業(yè)知識水平和臨床思維能力。在線上自主訓(xùn)練與操作考核環(huán)節(jié)，醫(yī)學(xué)生在虛擬病人上完成穿刺操作步驟并得到評估反饋結(jié)果，有助于提升其穿刺操作技能。

圖1 實驗原理模式圖

根據(jù)教師和醫(yī)學(xué)生的不同需求，項目的功能、權(quán)限和內(nèi)容有所不同。

教師端功能：教師登錄項目平臺可進行備課，設(shè)置課程文件、隨堂測試、課前作業(yè)；可創(chuàng)建試卷、編輯試題，設(shè)置考核時間和方式，并可查看醫(yī)學(xué)生的考試分數(shù)和錯題報告；也可查看醫(yī)學(xué)生操作訓(xùn)練的完成情況、成績統(tǒng)計、考核評估報告。該項目目前已開發(fā)腹腔穿刺、胸腔穿刺、骨髓穿刺、成人腰椎穿刺、小兒腰椎穿刺、環(huán)甲膜穿刺和心包穿刺7個課程。每個課程均依照教學(xué)大綱要求編排內(nèi)容并設(shè)置培訓(xùn)和考核的項目，建議2.5個學(xué)時完成學(xué)習(xí)。

學(xué)生端功能：學(xué)生登錄項目平臺后可與智能數(shù)字化病人進行穿刺前后的語音互動交流，告知患者注意事項并展示其共情和同理心，談話完畢后可獲得系統(tǒng)基于專業(yè)理論知識掌握程度和人文關(guān)懷評價實時反饋結(jié)果；可通過課件、操作流程等共享資料進行線上理論知識自主學(xué)習(xí)后參加理論測試，并實時獲得測試成績和答案解析；可在第一視角3D虛擬病房中通過系統(tǒng)流程提示和語音引導(dǎo)逐步完成穿刺操作訓(xùn)練，再進入考核模式(即無任何提示和引導(dǎo)下)進行穿刺操作，可獲取關(guān)于自身操作時長、表現(xiàn)的評估反饋結(jié)果并得知失分點及改進方向。在此過程中學(xué)生能通過對關(guān)鍵知識點和易錯步驟進行針對性復(fù)習(xí)，從而在接近真實的臨床情境中強化關(guān)于穿刺術(shù)的操作性技能和非操作性技能，提升崗位勝任力。

3 項目建設(shè)經(jīng)驗與體會

3.1 堅持患者安全至上的教育理念

秉承湘雅二醫(yī)院臨床技能訓(xùn)練中心“今日的模擬為了明日的醫(yī)療安全”的教育理念，該項目在選題上強調(diào)以提升患者安全為醫(yī)學(xué)模擬教育之本，深入挖掘?qū)嵺`教學(xué)中存在的實際問題。以“穿刺術(shù)”這一臨床上難以在真實患者身上重復(fù)練習(xí)的有創(chuàng)操作為切入點，構(gòu)建能夠切實解決臨床教學(xué)問題的醫(yī)學(xué)生實驗項目。采用多元化的教學(xué)資源整合和多層次的課程設(shè)計提高醫(yī)學(xué)生在知識、技能、態(tài)度上的全方位學(xué)習(xí)獲益，提升其臨床崗位勝任力和綜合素質(zhì)，使項目的教學(xué)成效反哺臨床，促進教學(xué)成果向臨床轉(zhuǎn)化，從而真正做到利用虛擬仿真實驗教學(xué)資源提升醫(yī)療質(zhì)量、保障患者安全。

3.2 堅持技術(shù)與人文并重的教學(xué)思想

有效的醫(yī)患溝通是順利開展所有醫(yī)療活動的必要保障[15]。隨著中國社會體制和法制的不斷完善，具備良好的醫(yī)患溝通能力不僅是對醫(yī)務(wù)人員職業(yè)道德的要求，更上升為法律法規(guī)所規(guī)定的醫(yī)務(wù)人員義務(wù)。但受“重技術(shù)、輕人文”的思維定式、專業(yè)師資團隊不足等因素的限制，長期以來醫(yī)學(xué)人文課程在中國醫(yī)學(xué)院校中開展不足，醫(yī)學(xué)生普遍存在“人文缺乏癥”[16]。醫(yī)學(xué)生是即將走上工作崗位的醫(yī)務(wù)人員，培養(yǎng)其醫(yī)學(xué)人文素養(yǎng)、提高醫(yī)患溝通能力將增強其臨床崗位勝任力、促進醫(yī)患溝通效果，從而減少潛在的醫(yī)療糾紛，有助于創(chuàng)建和諧的醫(yī)療大環(huán)境。因此，該項目堅持醫(yī)療技術(shù)與人文關(guān)懷并重的教學(xué)思想，圍繞穿刺術(shù)這一醫(yī)療操作的前后根據(jù)真實臨床情景融入了醫(yī)患溝通的元素，并針對專業(yè)技術(shù)和人文關(guān)懷分別設(shè)置了培訓(xùn)、考核、評估與反饋，使醫(yī)學(xué)生通過該項目的培訓(xùn)能夠?qū)崿F(xiàn)穿刺操作技能和醫(yī)患溝通技能的雙提升。

3.3 堅持教考融合的培訓(xùn)模式

該項目在頂層設(shè)計上注重教考結(jié)合，主張“考為教用，以考促學(xué)”。在無任何提示和引導(dǎo)的考試模式下，每名學(xué)生依次進行穿刺前醫(yī)患溝通、理論考試、病例分析、準備用物、穿刺操作、穿刺后醫(yī)患溝通，系統(tǒng)自動評分并生成成績單和錯誤解析；醫(yī)學(xué)生可查看歷史自學(xué)情況，包括學(xué)習(xí)次數(shù)、時間、分數(shù)、評級、排名等，通過量化的考核結(jié)果切實感受到自身的進步，增強自信心，從而獲得學(xué)習(xí)的動力；教師則可查看不同班次、不同場次多名學(xué)生的考核成績和易錯點橫向?qū)Ρ确治鰣蟾妫ㄟ^柱狀圖、雷達圖等統(tǒng)計圖表更準確地了解不同學(xué)生穿刺操作的專業(yè)理論知識掌握程度、臨床技能操作水平及人文關(guān)懷能力，從而更有針對性地優(yōu)化課程設(shè)計，在提高教學(xué)效率的同時也推進了項目的可持續(xù)發(fā)展。

3.4 堅持校企聯(lián)合的合作手段

以教學(xué)需求為牽引，采用校企聯(lián)合的方式合作共建虛擬仿真實驗教學(xué)項目是推進產(chǎn)學(xué)研用一體化的有效途徑。高校由于受技術(shù)力量、人才和資金等因素限制，難以獨立完成虛擬仿真實驗項目開發(fā)工作；而成熟的企業(yè)除具有技術(shù)資源和資金外還具備推廣應(yīng)用和塑造品牌的優(yōu)勢。二者深度合作將取長補短，充分發(fā)揮高校的學(xué)術(shù)優(yōu)勢和企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)共贏。該項目在與行業(yè)領(lǐng)先的專業(yè)公司合作建設(shè)的過程中以校方為主導(dǎo)：由一線教師構(gòu)思項目內(nèi)容、設(shè)計主體方案并撰寫課程腳本，高校嚴格把關(guān)項目的科學(xué)性和政治性并組織專家進行專業(yè)指導(dǎo)。企業(yè)則準確對接校方提出的需求，提供強大的技術(shù)支撐：采用國際先進的3D Max技術(shù)對臨床病房場景、真實人物和手術(shù)器具高度仿真并通過語義計算與分析技術(shù)自動識別比對學(xué)員語音輸入以及Animate CC技術(shù)實現(xiàn)人機互動。實驗全程三維人物動畫，比如，以操作者視角、以穿刺點為中心用棉球由內(nèi)而外進行皮膚消毒、用局麻藥進行逐層浸潤麻醉等細微動作規(guī)范準確，場面的體驗感和交互感豐富，極大地激發(fā)了學(xué)員主動參與和自主探索的興趣。

4 結(jié)束語

建設(shè)虛擬仿真實驗教學(xué)項目是促進中國高校實驗教學(xué)改革及創(chuàng)新實踐教育的新模式，有助于各專業(yè)完善和優(yōu)化實驗教學(xué)體系，也利于整體提高實驗教學(xué)資源效益?！盎谥悄軘?shù)字化病人綜合穿刺與人文關(guān)懷相結(jié)合的虛擬仿真項目”在課程資源建設(shè)中將《診斷學(xué)》和《內(nèi)科學(xué)》的理論知識與實操技能和《醫(yī)患溝通學(xué)》《醫(yī)學(xué)倫理學(xué)》的基本知識進行有機整合，而后融入面對患者解決具體問題的實踐之中，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考探索的熱情，提升其操作性技能和非操作性技能。作為傳統(tǒng)臨床實踐教學(xué)的重要補充，該項目已融入中南大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)、護理學(xué)等多專業(yè)的本科生教學(xué)并應(yīng)用于住培、規(guī)培和繼續(xù)教育培訓(xùn)，累計受益3207人；作為核心技術(shù)，支撐湘雅二醫(yī)院臨床技能訓(xùn)練中心成為國內(nèi)首家搭建虛實融合醫(yī)學(xué)教育實訓(xùn)平臺的模擬中心。同時，該項目作為免費在線課程通過“國家虛擬仿真實驗教學(xué)課程共享平臺(http://www.ilab-x.com)”開放共享，校內(nèi)外師生可隨時登錄網(wǎng)絡(luò)終端訪問學(xué)習(xí)，目前登錄訪問人數(shù)已達17 000人次，廣大師生獲益良多。此實驗教學(xué)項目運用前景十分廣闊，也能夠為其他臨床醫(yī)學(xué)類虛擬仿真課程的建設(shè)提供有益參考和經(jīng)驗。