COVID-19期间传统床边教学的替代方案:基于高保真模拟的研究

简介

新冠肺炎大流行给本科医学教育带来了重大挑战。床边教学等面向患者的教学方法在学生、工作人员和患者的暴露和测试、个人防护设备的有限获取以及严格的社交距离要求等方面带来了许多困难。英国医学院理事会承认在大流行期间开展临床实习工作存在障碍[1］．为了确保在这段时间内继续教育，网络学习平台已被越来越多地采用;然而，并非本科医学课程的所有领域都最适合这种学习形式[2］．

床边教学通常被用于教授宝贵的核心技能，如病史记录和临床检查，培养有效的沟通技巧，并使与患者和其他卫生保健专业人员建立专业关系[3.］．通过使用包括模拟器在内的现有技术，寻求解决大流行期间与床边教学有关的困难的办法。模拟被定义为试图真实地呈现教育和评估的人、设备或一组条件[4］．在过去的20年里，基于模拟的教学在卫生专业教育中得到了巨大的发展，这是受患者安全以及培训和评估标准化要求等因素的驱动[5］．基于模拟的教育，通过各种高质量的随机对照试验，已被证明可以加速知识和技能的习得，包括非技术技能，使学习者有意识地练习，并提供受控的低风险学习环境[6-8］．

模拟器可以根据逼真度进行分类。高保真模拟器为用户提供身临其境的、通常是高度逼真的复杂场景[9］．低保真度模拟器在较小程度上复制真实世界，并包括部分任务训练器，例如，一个无生命的肢体模型，以允许学习者练习静脉穿刺技能[9］．此外，中等或中等保真度模拟器提供比低保真度模拟器更高的真实性，但可能要求教练产生显示器上显示的生理信号，因此与高保真度模拟器相比缺乏真实性[10］．高保真度和低保真度模拟器已被证明具有各种优点，但也有公认的局限性。韦勒已经证明，学生们也从中等保真度的模拟器中获益，反馈表明，学生们发现，在一个安全的环境中，使用结构化的方法应用他们的知识，以及发展他们的团队合作技能，是很有用的[11］．高保真模拟可以让学生在不需要接触患者的情况下接触到相关的临床体征，同时保持高度的真实感[1］．研究表明，与低保真模型相比，使用高保真模拟器时，学生的满意度和自评信心得分更高[12］．基于模拟的教育的优势已经导致它被纳入一些医学院的课程。赫尔约克医学院使用高保真模拟器SimMan 3G为最后一年的医科学生和医师助理学生提供了基于模拟的教育。

SimMan 3G是一种成人大小的全身人体模型，它可以通过可调节的参数进行预编程，这些参数表示可以在显示器上显示的重要功能。通过在人体模型上应用饱和探头、心电图导线和血压袖带进行生命体征监测，可以在连接到人体模型的监控器上显示参数。监控器显示动态心率、3导联和12导联心电图、血压、平均动脉压、氧饱和度、呼吸频率和二氧化碳末潮值，允许学生在进行干预时立即反馈。该模拟器允许使用麦克风和扬声器进行演讲，麦克风和扬声器通过无线连接到单独的控制室，在控制室中，教练可以模拟患者的声音。该技术可模拟心脏杂音、病理性呼吸音、胸壁运动异常以及外周和中心脉搏触诊。从视觉上看，人体模型可以模拟紫绀、瞳孔变化、出汗、舌水肿、咽肿、口臭和癫痫。

赫尔约克医学院每周为三年级的本科生提供床边教学，由临床教学人员团队协助。在学年期间，学生轮流学习心肺、胃肠病学、代谢和心理健康这4个单元。这些教学课程的重点是使学生在临床环境中发展他们的历史学习和临床检查技能。在大流行期间，包括心内科、心胸外科和呼吸内科在内的几个病房因疫情暴发而对学生关闭，以最大限度地减少病毒传播的风险。影响最大的是那些参加心肺模块的学生。因此，COVID-19要求教育工作者在教学方法上进行创新，作者描述了他们实施新颖的基于模拟的“床边”教学会议的个人经验，以解决上述问题。在大流行后时代，技术很可能继续在教育中发挥重要作用[13］．本文的目的是描述我们在哮喘和主动脉狭窄的模拟病例的历史学习和临床检查中设计和提供高保真模拟教学的经验。

方法

材料

由4名临床教学人员组成的团队，具有在赫尔约克医学院提供基于模拟的医学教育的经验，设计并实施了一种新颖的床边教学方法。教学课程的目的是在COVID-19大流行期间为三年级医学生提供持续的高质量教育。确定了已经进行心肺阻滞的学生组，因为这种轮转受到了大流行的重大影响，导致学生接触该专业患者的机会有限。

选择了两个病例作为教学环节——哮喘和主动脉狭窄——因为它们在流行病学中的相对流行率和在模拟组中复制临床症状的能力(分别是喘息和喷射性收缩期杂音)。赫尔约克医学院(Hull York medical School)三年级的本科生由学生协调员通过电子邮件招募，并提供电子注册日期和时间。教学课程是成对进行的，以便每个学生有足够的时间进行病史记录并进行集中的呼吸或心脏临床检查。此外，小组规模允许每个学生观察他们的同龄人，同时保持社会距离的要求。

教学环节的形式是由两名学生进入模拟套件，由一名助教陪同指导和支持。在这套设备中，每个学生都有机会使用高保真模拟器SimMan 3G进行病史记录和集中心肺检查。患者的病史由控制室的临床助教通过连接到模拟套房扬声器的麦克风实时提供。病史的规定是为了使病例标准化和达到学习目标。一名助教负责为模拟器的生命体征编程，为学生提供动态心率、血压、氧饱和度、呼吸频率和体温测量。对于每个病例，模拟相关的阳性临床表现，允许喘息和喷射收缩期杂音听诊。已查明模拟器的局限性，因此，为了使病例更加真实，以打印照片的形式使用了视觉辅助工具来演示棍棒和开胸疤痕以及包括沙丁胺醇吸入器在内的道具。每个模拟会议持续大约45分钟，在完成两个案例后，学生们离开套房，进入汇报室。

在汇报室，一位助教就这两个案例进行了讨论，强调个人和同行的反思，并为学生提供了提问的机会。为了总结模拟会议中涉及的主题的关键方面，然后进行了交互式演示。学生们在汇报室花了大约45分钟，这为下一对学生同时进入模拟套房提供了机会。模拟室内的设备在每对学生之间进行了清洁，所有进行模拟的学生都佩戴了适当的个人防护装备。会议结束后，所有学生都收到了一份基于网络的反馈表格，要求他们使用李克特5分制(1=非常差，5=非常好)对会议的有用性和相关性进行评分，并在额外的空白区域提供定性反馈。网上表格包括赫尔约克医学院用来收集定性反馈的标准化问题，包括在医学项目的第五年定期进行基于模拟的教学的学习者，如图所示多媒体附件1．

伦理批准

这项研究是质量改进试点项目的一部分，因此不需要正式的伦理委员会批准。

结果

总共有12名学生完成了基于模拟的教学课程，10名学生完成了反馈问卷。对反馈的分析显示了非常积极的体验，在5分制的评分量表上，学生的自我评价总分为4.5分(1=非常差，5=非常好)。大多数学生(n= 9,90%)在模拟床边教学后感到更有信心，主要是在临床检查技能方面。反馈还表明，学生们发现模拟场景与交互式演示的结合对他们的学习很有用，100% (n=10)的学生热衷于向同事推荐该会话。

从定性反馈中得到的学生评价包括“实践技能学习的绝佳机会”，以及“可以进行有针对性的床边教学，否则无法或不容易对真正的患者进行教学。”此外，40% (n=4)的学生要求使用不同的临床场景进行进一步的模拟教学，1名(10%)的学生建议“也许我们可以在每个区块中进行这样的会话，以练习我们的区块目标结构化长考试记录。”

讨论

我们为三年级医学本科生提供高保真模拟教学的经验表明，这些课程受到了学生的好评，学生的满意度很高。此外，大多数学生在模拟课程后自评的信心分数都很高。帕迪利亚等[14]描述了知识的发展受到学生内在因素和外在因素(如满意度)的影响。我们的经验与文献中描述的研究一致，包括Meyers等人[15]，一项观察性试点研究表明，使用高保真假人进行补充模拟训练提高了临床前医科学生的总体满意度。

体格检查是临床医生的一项重要技能，也是高质量病人护理的重要组成部分[16］．传统上，这种技能是在临床环境中通过床边教学来教授的;然而，这种模式面临着一些挑战，包括患者招募人数减少、治疗过程中临床结果波动，以及最近的COVID-19大流行[16］．Dedeilia等人最近的系统综述[12]分析了医学和外科教育面临的这些挑战，并总结了在COVID-19时代能够继续开展教育的创新。创新包括电话会议和网络研讨会、在线学习、社交媒体平台、虚拟咨询、虚拟现实和模拟[12］．

模拟器在保真度方面有所不同。正如我们在教学中所描述的那样，高保真模拟具有控制生理参数的能力、病例的标准化和相对易于访问等优点，它允许学生在低风险环境中接触罕见或危及生命的情况[17，18］．这可以与床边教学形成对比，在床边教学中，可用的患者可能非常多变，“阳性”检查结果也可能有限[17］．此外，较为罕见和复杂的病人可能病情过于严重而不适合与学生进行会诊，或由于其固有的流行病学罕见性，可能无法在医院内就诊[19］．模拟允许复制这些临床档案，为学生提供他们可能无法获得的实际接触[19］．Yu等人也表明，模拟也可以降低医学生的焦虑水平[20.］．后者建议学生需要反复接触模拟环境以稳定心理，培养能力[20.］．这些发现得到了Zheng等人的进一步支持[21]，在本科医学生的心血管生理学课程中，高保真模拟的结构整合在学生的学习经历和学习成果方面被证明是成功的。

研究最广泛的高保真模拟器是Harvey，这是一个真人大小的人体模型，可以模拟27种心脏状况，由迈阿密大学于1968年推出。18，22］．乔凡尼等人[23]将37名学生随机分配到Harvey，与CD教学进行比较，并在教学后6周通过6站客观结构化临床检查(OSCE)对学生进行评估。作者报告说，使用模拟器训练的学生在解释真实患者的临床症状方面具有中等优势(尽管在统计上不显著)[23]，如图所示多媒体附件2．在诊断准确性上没有差异，作者假设这可能是由于测试延迟6周导致的学习衰退。乔凡尼等人[23]得出结论，与高保真模拟器相比，低保真模拟器也有一定的作用，并且可以大大降低成本。然而，Anastakis等人[24]和Matsumo等[17]已经证明了低保真模拟器组比高保真模拟器组的增益更小(尽管在统计上不显著)。

O 'Flynn [18]还指出，模拟训练能够增加学生的信心，但也承认有技能衰退的风险。为了克服这个问题，Kneebone等人[19]提出分布式学习资源，允许学习者访问适合其训练水平的一系列模拟。与传统学习相比，参与基于模拟的教育的学习者已经表明，更好的记忆和模拟可以为跨学科互动提供宝贵的机会[25］．里德等[26]证明了基于模拟的培训的长期效益，98%的学生在接受使用Laerdal SimMan的核心急诊医学技能教学后1至9个月的重新测试中得分达到或超过最低及格标准。

基于模拟的医学教育已被证明具有长期的有益结果，可降低患者的固有风险，减少医疗差错的频率，从而改善患者护理[19］．贝尔纳迪等[22]使用京都-嘉乐病人模拟器对一组五年级医科学生进行心脏听诊培训。模拟暴露显著提高了心脏听诊技能，正确识别二尖瓣反流的学生为87.9%，而非模拟训练的学生为71.4% (P= .02点)(22］．Perlini等人也证明了模拟训练后诊断准确性的提高[16在为医学生和住院医生使用哈维模拟器进行了10个小时的教学后。他们发现，在基于模拟的教学之后，学习者识别正确心脏诊断的能力更强(从11%提高到72%)P<.001)与基线相比[16］．

Gauthier等[11]将32名一年级医学生随机分配到有标准化病人或哈维模拟器的教学模块中。作者发现，在接受标准化患者训练的学生中，OSCE平均分数没有差异，但正确诊断的频率更高[11］．然而，学生的反馈显示，Harvey提供了更好的临床发现，作者得出结论，联合教学计划将是理想的转移到患者身上[11］．黄油等[27]证明了将通过模拟训练学到的技能和知识转移到临床环境中。接受模拟训练的学员准确评估了93.8%的模拟心音(P<.001)，而未经训练的学生的准确率为73.9% [28］．作者随后提倡基于模拟的精通学习计划，认为它们是一种实践和可行的模式，允许有足够的时间进行实践，并符合基于能力的认证要求[28］．

使用哈维以外的高保真模拟器进行的研究也显示了良好的结果。2019年，Arangalage等人[29通过将模拟课程纳入本科医学课程，每年为400多名学生提供28小时的模拟教学。作者使用Lifeform听诊训练器和Smartscope教授心脏听诊、血压测量、外周动脉检查和心力衰竭的临床检查[29］．与我们的研究结果一致，Arangalage等人[29报告称，大多数学生提供了积极的反馈，并认为教学是有用的。他们的结论是，基于模拟的教学促进了教育者与学生以及学生与学生之间的互动，从而实现了教学目标[29］．

模拟也被有效地用于教授医科学生专业技能。肖尔茨等人[30.]将一个高保真度模拟器与一个木制皮革模型进行了比较，向46名本科生教授产房护理。使用高保真度模拟机的学员，对产科护理工作的准备更充分，在产科技能评估中的表现亦更佳[30.］．Siassakos等[25]进行了一项探索性随机对照试验，涉及24名四年级医学生，随机以1:1的比例进行混合模拟训练或小组辅导，教授肩难产的管理。作者的研究结果表明，接受了混合模拟训练的学生有明显更高的患者感知总分中位数(分别为11比9;P=.02)和显著较高的中位数沟通得分(4 vs 3;P=.01)与接受小组辅导的学生相比[25］．用于汇报和提供即时反馈的时间也被认为是基于模拟的教学的一个重要优势，这是临床环境中经常缺乏的机会[9］．根据Riaz等人[31，超过90%的学生认为汇报是一个有用的组成部分。

使用高保真模拟的一个重要障碍是所涉及的高成本。Karnath等[32]通过使用可移动模拟器(血压模拟器和可触摸脉搏模拟器)来克服这一问题，有效地为二年级医学生提供心肺模块[32］．学生通过欧安组织进行评估;80%的学生准确测量了血压，心肺听诊熟练程度显示，对心脏异常的平均识别率为60%，对肺音的平均识别率为88% [32］．

人们认识到模拟教学的局限性。这种教学方法是资源密集型的，涉及到人员和高保真模拟器固有的高成本[33］．仿真教学对人员和技术要求较高，除了有效运行仿真需要技术知识外[33］．这些因素可以解释为什么模拟教育在本科教育中没有像研究生教育那样被广泛采用。赫尔约克医学院已经将模拟教学纳入最后一年学生的本科课程。作者提出，对其他年级组使用模拟也可能是有利的，这由三年级学生的自评反应所证明，并允许更有效地使用这种昂贵的资源。

模拟技术的局限性也需要考虑。在临床实践中，患者可能会表现出非典型性，而基于模拟的床边教学的一个缺点是，与真实的患者表现相比，这些微妙的麻烦和非典型性表现没有得到很好的传达[15］．因此，基于模拟的教学可能并不总是代表一种合适的替代方案，特别是当有人主张即使面对新的技术辅助学习方法，也要保留床边教学时，人们认为没有什么可以模拟真实的患者遭遇[20.］．

模拟医学教育的支持来自高质量的研究(多媒体附件2）;然而，描述在本科课程中使用该技术进行床边教学的研究是有限的[9，18，22，28，31，33-37］．我们描述了一个成功的教学环节，深受学生的欢迎和喜爱，与其他研究一致，自我评价的自信分数不断提高[22，29，33］．在前所未有的大流行时期，床边教学的替代方法非常有限。作者描述了在大流行期间高效的教学会议，在全球教育工作者面临挑战的时刻，既能维护工作人员和学生的安全，又能继续教育。教学环节允许在安全可控的学习环境中学习，同时满足学习目标。所选择的病例代表了常见的病理，通过仔细的设计和规划，未来的场景可以包括更复杂和更罕见的患者，以实现更多样化的学习体验。基于模拟的教育是传统教学模式的有益补充，提供身临其境和高度互动的学习环境，更准确地反映临床经验[9］．新兴技术的使用很可能是新冠肺炎后本科医学教育不可或缺的组成部分[21］．