数字健康与课程模块开发的本科医学能力:混合方法研究

介绍

背景

随着数码解决方案在病人护理方面的进展，例如电子健康档案[1-3.]、人工智能(AI)的决策支持[4，5]，远程医疗[6-8]，或机器人手术[9]，医生和其他医疗保健专业人员熟悉数字医疗的需求正在增加。最近的COVID - 19大流行凸显了远程医疗的优势，并给卫生保健专业人员和基础设施带来了压力，以适应快速发展的全球化世界[10］．

尽管新医学技术的引入伴随着公众对更好和更有效的病人护理的希望[11，12专家们一致认为，一项新技术的好坏取决于使用它的医生。13］．在临床环境中实施数字卫生技术仍然是一个漫长的过程[14]，其中一个主要障碍是卫生专业人员缺乏对新技术的知识和认识以及使用这些技术的技能[15］．

早该在医生和护士职业生涯的早期阶段对他们进行实际使用数字技术的培训，以使他们为未来的挑战做好准备[3.，13，16］．在这方面，数据素养被认为是卫生保健工作者的一项决定性技能[17］．学生和年轻医生的数字素养通常被称为一代数字原住民，在文献中被矛盾地讨论。尽管一些作者认为，伴随数字服务成长可能会导致专业背景下的差异化使用[18]，其他出版物强调，数字原生刻板印象的含义将使学习者得不到支持，技术的使用方式不当，因此在这一领域的进一步研究必不可少[19］．

在医学课程中实施数字健康教育的相关性是显而易见的[16］．文献中描述了各种试点项目，其长度和重点有所不同[20.，21］．他们都报告说，参加数字健康相关课程的学生满意度很高，预计会对他们日后职业生涯的技能组合产生积极影响[22］．

根据一项全欧洲范围的调查，医学生感到缺乏数字素养，并要求在他们的课程中更广泛地实施数字健康主题[23，24］．除了需要进行道德和技术方面的教育外，还需要对该主题进行一般介绍并教授该领域的基本方面[23，24］．2019年，欧洲25所医科大学的院长同意在各自医学院的课程中快速实施数字健康教育，重点是跨专业教育、实践技能和创新[25］．为了在卫生保健教育中扩大数字卫生的实施，仍然需要在医学教育中提供和交流数字卫生的最佳做法。目前对数字健康研究项目的公共资助尚未与医学课程中相应课程数量的增加相关联[23］．迫切需要改进数字能力教学计划的实施。

目的

我们打算在一所医学院提供数字健康教学的概念证明，描述一个为期3周的选修模块的开发、介绍和评估。我们进一步旨在确定数字健康方面的本科医学能力及其合适的教学方法。

方法

伦理批准和同意参与

本次研究得到了Charité-Universitätsmedizin Berlin伦理委员会的伦理批准(EA1/236/19)。参与这项研究是自愿的。在研究之前，所有参与者都提供了他们的同意。

研究背景

这项混合方法研究是在德国一家大型大学医院的医学院进行的，Charité-Universitätsmedizin柏林，在开发和部署数字健康先锋教学模块的背景下进行的，该模块于2020年1月实现。在进行这项研究时，大约有7500名学生在医学院就读[26］．尽管医学信息学自1972年起在德国海德堡作为一门独立的学习课程进行教学，并且在《医疗执照法》(审批文件 r Ärzte)自1989年以来，医学信息学在德国医学课程中只占少数。条款数字或数字医疗在德国的《医疗执照法》中仍未提及。到本科模块医学课程第三年结束时，慈善学院的学生必须从各种为期三周的课程中选择一个选修模块，这些课程涵盖了通常不包括在必修课程中的不同医学领域。这些模块直接竞争学生的兴趣，包括60个教学小时(每个45分钟)。只有学生最常选择的模块才会出现。

在两年的时间里，我们根据对下文所述专家进行的半结构化访谈的定性结果，并通过审查类似的现有项目，开发了一个数字健康教学模块。该模块被设计成随时间变化，灵活地对收到的反馈和新的科学发现做出反应。在多次面对面的会议、电话和电子邮件中，我们确定了来自我们大学医院16个部门以及6个学术和非学术合作组织的32位愿意参加的讲师。

与讲师的合作导致了各种各样的数字健康主题，例如法律，伦理和经济学课程，以及数字药理学或人工智能和大数据研究。除了研讨会中的理论教学外，我们的主要重点是提供数字卫生技术的实践经验。在相关技术专家和开发人员的帮助下，纳入了智能植入物和可穿戴设备、症状检查app、心脏远程学、混合现实辅助手术、视频会诊等实践单元。为了让学生们扮演不同的卫生系统利益相关者的角色，我们鼓励他们在一个小型黑客马拉松中分组竞争。在整个模块的过程中，每个学生小组都为医疗保健中的特定问题发明并最终提出了一种新产品。更多细节和课程请参见单元时间表(多媒体附录1)。

研究设计

我们选择了一种混合方法，包括基于半结构化访谈的诱导性定性研究和基于网络问卷的横断面调查研究。定性数据包括访谈记录和问卷开放式问题的结果。问卷中以李克特式五点量表作为回答格式的项目被视为定量数据。

数据收集

2019年10月至12月期间，总干事对5名数字健康和医学教育专家进行了半结构化访谈。在研究团队的专业外部网络上部署了有目的的抽样，以选择具有互补背景的欧洲专家。

我们根据研究问题(文本框1)，并在研究团队内部对试点访谈中的问题进行测试和调整。访谈以英文或德文电话进行，并由访谈人(总干事)逐字录音及抄录。采访记录由美联社和LM审阅。中位访谈时间为31分钟(范围27-50分钟)。

此外，我们还通过相应的调查从参与的讲师那里收集了关于模块和其他数字健康主题的反馈。调查项目是通过文献回顾和非正式研究会议(多媒体附录2)。我们将17个项目分为3个主题，并选择五点李克特式量表作为顺序回答格式，选项非常同意(1)，同意(2)，中立(3)，不同意(4)，强烈不同意(5)，以及4个开放式问题。受访者还获得了就每个话题发表评论的空间。这三个主题是(1)医学院的数字健康，(2)数字健康模块的经验，(3)对数字健康模块组织的反馈。

研究小组内部的预测没有改变问卷。通过与相关研究同事的试点测试，改善了问卷项目的清晰度、相关性和安排。

调查问卷在模块的最后一天以纸质形式发给参与的学生，并略微修改后发给参与模块的讲师。对于后者，我们向所有32位讲师发送了一封包含多个提醒的电子邮件邀请他们参加调查。这项基于网络的调查数据是使用REDCap(研究电子数据捕获)工具收集和管理的，该工具托管于Charité-Universitätsmedizin Berlin [27，28］．没有奖励或补偿给调查参与者。

数据分析

我们对教师和学生的访谈记录和问卷开放式问题的结果进行了溯因分析，以确定主要主题[26］．预先设定的主题包括教学形式和学习目标。主题由多个代码组成，这些代码后来被定义为子主题。代码的饱和是通过越来越多的访谈来实现的，以确保涵盖与我们的研究问题相关的大多数方面。所有编码由DG、AP和LM使用MaxQDA定性数据分析软件(MaxQDA 18.3.2;VERBI GmbH)。

使用Microsoft Excel 2020 (version 16.35)对问卷项目进行描述性数据分析。

结果

概述

我们基于对数字健康专家的5次访谈和对讲师和学生的问卷调查构建了这个混合方法研究。日暴图(图1)将定性结果可视化，特别是内环中的4个主题和外环中指定的最相关的子主题。

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定量数据以问卷为代表，其中学生的回复率为91%(10/11)，讲师的回复率为100%(32/32)。

定性结果

数字化医疗的需求

在医疗保健系统

根据受访者的说法，数字健康对医疗保健系统的积极影响在沟通、文档和患者赋权等领域清晰可见。数字医疗技术将已经融入医生的日常生活，是不可或缺的，尤其是年轻患者，他们会明确地要求它们。

在医学院的课程中

有人指出，未来的医疗保健系统将高度数字化。因此，有必要尽早为医科学生做好相应的准备。数字健康已经成为当今临床实践的一部分，人们担心缺乏这一领域的知识会导致个人失败。医科学生将不得不放弃最初的保留，像他们的模拟同行一样，成为数字健康领域的关键专家。

学习Objectives-Skills

数字素养

答复者强调，从工程、法律、数据保护和伦理等不同角度对数字技术进行培训，以及在循证医学背景下的统计知识，应成为课程的一部分。通过这种方式获得的数字素养将包括对人工智能、机器人、大数据和远程医疗的意义和应用领域的理解，从而有助于自己的临床工作以及与其他专业团体的合作。患者将越来越多地使用数字服务和应用程序，但说服医生使用它们仍将是一个重大挑战。由于健康应用程序已经在实践中使用，它们的医学、法律、伦理和经济含义应该成为医学教育和培训的一部分。

数字素养将描述医生运用新的数字应用程序促进健康的敏感性、信心和理解力。受访者指出，通过获得数字健康的实践经验，医学院毕业生应该能够使用各种数字健康技术。人际交往能力，如与病人接触时的直觉和感官经验将变得越来越重要，尤其是在诊断方面。医护人员必须能够以各种新颖的方式进行沟通(例如，应用程序、远程医疗)。因此，应在医学院获得各种通信方法方面的专门知识，并特别强调远程护理。

创新能力和创业技能

为了适应不断变化的专业环境，医生需要有自己的创新精神，以及终身追求进步和反思的意愿。医生将负责主动塑造医学的转变。这一作用只能通过相应的创新信念来发挥。在这种情况下，设计思维等创新方法可能有助于采取有远见的行动。

受访者表示，未来的医学院毕业生应该接受培训，在数字化和数据丰富的医疗保健系统中应用创业技能，以促进医疗保健。他们应该具备创业思维和创新行为的能力，寻找将创新持续整合到临床工作流程中的新方法。

跨学科合作与开放获取心态

在跨学科合作中，可以自信地处理和解决问题。受访者表示，数字医学的教学理念也应考虑到这一点。与其他学科的合作，如计算机科学、护理、管理、用户体验设计、工业、法律、数据保护和道德，应该在早期阶段进行培训，因为相互理解角色将促进沟通。

在我们的医疗保健系统中，包括医学院，需要更多的合作和知识共享。理想情况下，电子学习应该是公开的。

以病人为中心的方法

医生应该被赋予关注病人而不是技术的自由。为此，他们的重点应该放在人与人之间的互动上。对于医生来说，数字健康意味着能够明智地为成熟、积极主动的患者提供建议，并在适当的地方通过使用数字健康的直接沟通，适当地陪伴他们度过医疗保健系统。

不怕改变

受访者表示，缺乏使用数字技术的意识和经验将助长卫生保健工作者的保留态度。演员，尤其是处于领导地位的演员，会觉得他们的专业权威或资历受到质疑。以轻松的方式尝试和了解新的可能性可以减少恐惧，即使在老一辈和高层管理人员中也是如此，并导致成功的临床实施。

学习Objectives-Knowledge

数据读写

临床决策越来越多地基于复杂的数据。识别相关数据并从中得出正确的决策需要未来的医生具备高度的数据能力。在这方面，统计仍将是科学行动的重要基础。有人指出，负责任和明智地使用基于人工智能的系统是一项重要的医学技能，应成为医学生的必修学习目标。

伦理、法律和社会影响

根据受访者的说法，目前形式的医学是不道德的。数字化和现代数据科学可以通过分析患者数据来改善这一点，使临床护理更加基于客观证据。数字健康中的问题往往会导致道德问题，专家和学生应该利用典型情况来讨论这些问题。法律方面，特别是关于医疗实践和医疗设备的监管方面，应由专家在学习过程中讲授。数字化背景下的社会变革文化应该是课程的核心组成部分。

数据保护

受访者认为，数据保护、数据安全和隐私是医生在数字化过程中面临的最大挑战之一，例如在移动健康应用程序中。应该由适当的专家根据明确的指导方针透明地教授他们。由于大多数患者关心他们的健康数据的隐私，医学生应该学会确保他们的行为符合正确的数据保护条例。

卫生经济学

医学院的课程中缺少诸如融资和资源优化等基本经济知识和卫生经济方面的内容，应专门针对数字卫生进行教授。

教学形式

实践经验

直接处理新技术将减少恐惧，促进对数字技术的热情。边做边学是学习技术应用程序的首选形式，因为它可以创造经验，帮助塑造兴趣，并确保从自己的鼻尖看出去(采访中引用)。数字健康教学的目标将是其成功的临床实施。因此，现有技术应纳入医学课程，并由经验丰富的讲师进行演示。应对学生进行实际培训，包括与患者和技术直接接触，以处理与数字健康有关的意外新情况，并鼓励他们通过创建自己的内容(例如在黑客马拉松课程中)进行创造性和文化反思。

讲座

短时间的冲动讲座将是一种有用的教学方法，特别是对于大群体。正面讲座对于深化主题或作为实践训练的补充可能更有效，特别是如果持续时间不超过10分钟。

开放的话语

就医学生之间以及与数字健康领域各利益攸关方(患者、医生、护士等)之间的价值观、愿景和能力进行开放式的讨论，将导致对该主题相关性的高度反思和提高认识。因此，评论家和爱好者将同时参与其中。

其他建议的教学形式

受访者表示，在(精心挑选的)多达10名学生的小组中进行小组课程将确保对课程内容有更大的热情。同伴教学将非常有效，并将个人经验带入课程。建议采用独立创作的教学形式。电子学习将是一种合适的形式，特别是对于理论内容，并且可以以可扩展的方式使用。一般来说，数字化医学教学应纵向整合到课程中。

合作

跨学科

数字健康可以作为医学、经济学或社会学等各种学习项目的学习组成部分来教授。受访者认为，跨学科教学更具吸引力和刺激性。大学间的交流是有益的，联合课程对学生和讲师都是有益的。

跨机构和跨职能

在数字健康教学中，所有参与研究项目的讲师、学生、科学家、校友和专家以及外部专家都将成为合作伙伴。讲师之间也应相互协商，以确保教学内容的连续性和联系性。

工业与商业

受访者认为，将工业和商业的不同参与者整合到医学院的数字健康教学中，将有助于学生和公司相互受益和学习。

定量结果

学生的评价

所有参与调查的学生都认为，数字健康应该成为医学院必修课程的一部分(8人强烈同意，2人同意)，并在职业生涯早期教授(8人强烈同意，2人同意)，对医学毕业生来说，能力比知识更重要(5人强烈同意，5人同意;图2)。关于医学生是否懂数字技术，意见分歧。大多数学生强烈反对或不同意数字健康在医学院得到充分体现(5人强烈反对，4人不同意，1人同意)。所有学生都认为数字医疗将在未来5年影响医生的工作(9人强烈同意，1人同意)。

关于该模块的体验，所有学生都认为该模块让他们了解了以前不了解的医学技能(6人非常同意，4人同意)，教学形式在学习过程中对他们有所帮助(5人非常同意，2人同意，2人中立)，跨学科教学形式将增强该模块(5人非常同意，3人同意，2人中立);图3)。所有学生都认为，该模块激励他们更多地参与数字健康(9人强烈同意，1人同意)，他们觉得自己为未来的临床工作做好了准备(3人强烈同意，6人同意)。对于大多数学生来说，这个模块是他们第一次在医学院接触到数字健康(8人非常同意，1人同意，1人非常不同意)。

对该模块的组织方面的总体满意度很高(多媒体附录3)。

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讲师的评估

大多数讲师表示，数字健康应该成为医学院必修课程的一部分(24人强烈同意，6人同意，2人不同意)，医学生应该在职业生涯早期就接受数字健康教育(25人强烈同意，4人同意，1人中立，1人不同意;图4)。大多数讲师回应说，以能力为中心的教学方法比以知识为基础的方法更合适(17人强烈同意，9人同意，3人中立，3人不同意)。关于医学生的数字素养，意见分歧。大多数讲师不同意数字健康在医学院得到充分体现(14人强烈反对，8人反对，5人中立，1人同意，3人强烈同意)。所有讲师都认为，数字健康将在未来5年影响医生的工作(27人强烈同意，5人同意)。

关于该模块的经验，讲师一致认为该模块超过3周适合教授新学科(21人强烈同意，9人同意，2人中立;图5)。大多数讲师同意，他们愿意将数字健康作为医学课程的一个固定部分来教授(19人非常同意，7人同意，5人中立，1人不同意)，并且更多的跨学科教学将加强这一模块(12人非常同意，9人同意，9人中立，1人不同意，1人非常不同意)。讲师表示，该模块激励他们教授更多关于数字健康的知识(16人非常同意，12人同意，3人中立，1人不同意)。关于讲师是否在这个模块中有重要的经验，以及讲师是否第一次教授数字健康，意见分歧。

总体而言，模块化组织的满意度很高，尽管在个别情况下，在组织沟通方面存在改进的空间(多媒体附录3)。

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讨论

主要研究结果

在这项混合方法研究中，我们为医学院的数字健康教学提供了有价值的证据。我们的研究结果表明，医学院的数字健康教学不仅包括医疗保健技术进步的知识转移。然而，同样重要的是塑造未来医生的心态，教会他们对创新持开放态度，愿意通过跨学科和以患者为中心的方法开发和分享新颖的见解，并能够克服在临床常规中采用数字健康技术的恐惧。我们的研究结果表明，实践经验，例如临床实施技术，床边教学或自己的创作作为黑客马拉松，是基本的，应该只与简短的冲动讲座相辅相成。小组和同伴教学支持学习过程。

绝大多数讲师和学生表示，数字健康在医学院没有得到充分体现，应该成为课程的一部分。参与该模块后，讲师和学生都受到鼓励，更多地参与到数字健康中来。

数字化医疗的需求

医疗保健系统的数字化转型可以提高医疗服务的质量、可及性和可负担性[29］．通过将数字技术应用于医疗保健服务，我们可以更有效和个性化地应用医疗服务。在未来20年内，预计英国国家医疗服务体系90%的工作岗位都需要数字技能。30.］．随着医务人员的信息洪流越来越多，已经有数据报告人员被警报和通知所淹没[31］．智能系统可以过滤这些和其他数字信息，使它们更好地用于病人护理，这在某些医学学科中比以往任何时候都更加紧迫[32］．此外，通过在医疗保健中实施远程医疗，可以简化许多流程，从而优化患者护理[33，34］．

一些消息来源指出，卫生保健专业人员缺乏意识和知识是卫生系统数字化转型成功的主要障碍[30.，35］．欧洲医学生协会最近发现，学生在数字化医疗保健环境中采取行动的意愿与他们在课程中获得的知识和技能之间存在重大差距。23，24，36］．医务人员和医学生可以被视为准备好并愿意在他们的临床常规中使用数字健康技术。然而，大多数机构仍然缺乏数字设备方面的充分和定期培训以及数字健康方面的结构化课程[37，38]，而一些协会建议医学和护理专业学生在学习期间接受长达40小时的生物医学和健康信息学教育[39］．我们的研究结果表明，对数字健康及其教学的需求正在增加，这一点得到了学生、讲师和专家的认可。因此，关于数字健康、医学信息学或医疗技术的必修模块应列入医学院的课程。

医学院的数字健康

关于数字健康的选修课和项目慢慢地进入了医学课程。这一过程是由个别试点项目推动的，而不是由经过验证和协调的指导方针或国家法规推动的[16，38，40-48］．适应医学院个别课程条件的试点项目可作为在整体课程中实现纵向跨学科方法以实施数字健康的第一步[13，16，49-51］．

2013年，德国医学信息学、生物计量学和流行病学协会制定了国家基于能力的学习目标，题为本科医学教育的医学信息学学习目标，这符合国际医学信息学协会的建议[50］．这些目标与我们的研究结果一致，即医学毕业生应该具有广泛的数据素养知识;接受培训，评估数字健康的伦理、法律和社会影响(elsi)以及隐私方面的问题;并估计新技术的健康经济后果。在这里，可以在当地跨学科和跨专业的大学网络中提供医学以外的数字化专业知识。即使是政治和商业方面的印象，也应该包括在内，以传达一个全面的画面。最后，针对点对点教学方法，许多医学生作为数字原住民的动机和能力可能非常有可能被纳入医学课程教学。

国内与国际的交流最佳实践在这方面，例子和网络将会有所帮助。然而，与此同时，应作出紧急努力，确定国家一级医学研究中数字技能教学的标准[39］．

数字健康本科医学能力

面向未来的医生必须能够在临床常规中应用数字健康。我们的研究结果强调，医生应该在整个职业生涯中对创新和跨学科合作持开放态度，并包括识别创业潜力的能力。Brunner等[38]将医学毕业生期望的数字健康能力分为4个领域:(1)数字技术、系统和政策，涵盖数字素养和ELSI;(2) c临床实践与应用包括将数字健康整合到临床常规中的能力;(3)数据分析和知识创造;包括将基本数据分析应用于非结构化数字数据集的能力;(4)和系统与技术实现;建议医疗专业人员参与数字健康的发展和实施。我们的研究结果和最近的一份出版物也强调了后一个方面，该出版物要求具有临床和数据科学专业知识双重能力的医生[49］．医学毕业生应该能够使用数字健康技术，解释其结果，并向患者解释。

我们研究的另一个主要发现是，教授数字健康应该是关于教授一种心态，这种心态允许灵活性和适用性，以适应我们医疗保健部门未知和快速发展的未来，而不是教授个人技术的使用或仅针对特定情况的正确方法。这种心态包括对变化的开放、好奇心和跨职能、角色、专业、机构和等级梯度的合作。它还需要通过反思和创新积极预测和形成卫生保健的未来的意愿。最终，这种心态应该会产生对不断变化的患者和卫生保健工作者需求以及对新的elsi的强烈认识。它可以通过在患者治疗、医疗技术和卫生系统结构方面与各种不同的数字健康方面进行对抗来获得，就像我们在模块中所做的那样。

我们的研究结果强调，讲座形式的被动知识转移已经过时，尽管它是医学院最常用的教学方法[52］．注重学生的参与(例如，在黑客马拉松中自己创造，同伴教学)，并将知识转移与实践经验联系起来(例如，使用可用数字技术的床边教学)是可取和有效的。学生应在课外活动或选修课程中，有机会加深在特定领域(例如临床数据科学、设计思维)的知识和技能[49］．在研讨会或黑客马拉松中与其他学科的交流可以成为未来健康创新和创业企业的种子。它们是向未来的医生介绍发明家思维的有希望的方法，并提供了与更多以信息技术(IT)为重点和以数据为重点的学科的学生一起教授医科学生的可能性。应该期待与IT学院的密切合作，例如，通过MD和计算机科学家的串联。

限制

这项混合方法研究根据医疗保健的数字化转型以及德国医学院数字健康模块的开发和部署，为本科生医学能力提供了新的见解。然而，也存在一些限制。

首先，这些结果是基于有限数量的参与者。作为一种描述性的方法，结果的量化或普遍化是不可能的，但仍可能为该领域的进一步研究和发展提供重要的推动力。其次，由于学生和讲师的选择偏差，问卷的结果可能只反映了数字健康倡导者的意见，不具有代表性。第三，所描述的本科数字健康能力是一个额外的信息来源;因此，不能保证完整性。

结论

数字健康能力是面向未来的医生的关键能力，因此应纳入医学院的核心课程。对于第一次课程实施和获得早期的本地经验，像我们这样的选修模块是合适的，可以为现有的教学优势提供重要的信息。最佳教学实践的交流和机构合作将进一步扩大这一意图的影响范围。

数字健康教育应侧重于建立和强化关键的、以经验为基础的健康教育数字健康心态，而不是被动地转移技术细节知识。积极的教学方法，如实践单元，与专家讨论，和黑客马拉松应该被用来教授广泛的学科。建议与非医学学科进行跨专业学习和教学，以增加观点的多样性，并为越来越多的跨专业患者护理做好准备。