COVID-19期间传统床边教学的替代方案:高保真模拟研究

介绍

新冠肺炎疫情给本科医学教育带来了重大挑战。面对患者的教学方法，如床边教学，在学生、教职员工和患者的接触和检测、个人防护装备的获取有限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存在障碍[1]。在这段时间里，为了确保持续的教育，越来越多的人采用了基于网络的学习平台;然而，并非所有本科医学课程都最适合这种学习形式。2]。

床边教学通常用于教授宝贵的核心技能，如历史记录和临床检查，培养有效的沟通技巧，并与患者和其他医护专业人员建立专业关系[3.]。通过利用包括模拟器在内的现有技术，寻求解决大流行病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，卫生专业教育中基于模拟的教学得到了巨大的发展，这主要是由于患者的安全以及培训和评估标准化的要求[5]。通过各种高质量的随机对照试验，以模拟为基础的教育已被证明可以加速知识和技能的获取，包括非技术技能，使学习者参与刻意练习，并提供可控的低风险学习环境[6-8]。

模拟器可以根据被称为保真度的逼真程度进行分类。高保真模拟器为用户提供身临其境的，通常是复杂的场景，具有高度的真实感[9]。低保真度模拟器在较小程度上复制真实世界，包括部分任务训练器，例如，一个无生命的肢体模型，让学习者练习静脉穿刺技能[9]。此外，中保真度模拟器比低保真度模拟器提供更大的真实性，但可能需要指导员产生显示在监视器上的生理信号，因此与高保真度模拟器相比缺乏真实性[10]。高保真度模拟器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，以及培养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与患者接触的情况下接触到相关的临床症状，同时保持高度的真实感[1]。研究表明，与使用低保真模型相比，使用高保真模拟器的学生报告了更高的满意度和自评信心分数[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。赫尔约克医学院采用高保真模拟器SimMan 3G对大四医学生和医师助理学生进行基于模拟的教育。

SimMan 3G是一个成人大小的全身人体模型，它可以预先设定可调节的参数，这些参数代表着可以在显示器上可视化的重要功能。通过在人体模型上应用饱和度探头、心电图导联和血压袖带来监测生命体征，将允许参数显示在连接到人体模型的监视器上。监测器显示动态心率，3导联和12导联心电图，血压，平均动脉压，血氧饱和度，呼吸频率和结束潮汐二氧化碳值，让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讲话，并将其无线连接到一个独立的控制室，在那里教练可以模拟病人的声音。该技术可以模拟心脏杂音、病理性呼吸音、胸壁运动异常以及外周和中央脉搏触诊。视觉上，人体模型可以模拟发绀、瞳孔变化、出汗、舌水肿、咽肿胀、咬关和癫痫发作。

赫尔约克医学院每周为三年级本科生提供床边教学，由临床教学研究员团队提供便利。在学年中，学生们轮流学习心肺、胃肠病学、代谢和心理健康4个模块。这些教学课程的重点是使学生能够在临床环境中发展他们的历史和临床检查技能。在大流行期间，由于疫情爆发，包括心脏科、心胸外科和呼吸内科在内的几个病房对学生关闭，以尽量减少病毒传播的风险。受影响最大的是那些学习心肺模块的学生。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”教学课程以解决上述问题的个人经验。在大流行后的时代，技术很可能将继续在教育中发挥重要作用[13]。本文的目的是描述我们设计和提供高保真模拟教学的历史和临床检查模拟哮喘和主动脉瓣狭窄病例的经验。

方法

材料

由4名临床教学研究员组成的团队，在赫尔约克医学院提供基于模拟的医学教育经验，设计并实施了一种新的床边教学方法。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。确定了已经接受心肺阻断治疗的学生组，因为这种轮换受到大流行的严重影响，导致学生接触该专业患者的机会有限。

我们选择了两例进行教学——哮喘和主动脉狭窄——因为它们的相对流行病学患病率和在模拟套件中复制临床症状的能力(分别是喘息和射血收缩期杂音)。赫尔约克医学院(Hull York medical School)三年级的本科医学生由学生协调员通过电子邮件招募，并提供电子报名日期和时间。教学课程是对学生进行的，以便让每个学生有足够的时间记录病史，并进行集中的呼吸或心脏临床检查。此外，小团体规模允许每个学生观察他们的同伴，同时保持遵守社交距离要求。

教学环节的形式包括两名学生进入模拟教室，由一名助教陪同指导和支持。在套房中，每个学生都有机会使用高保真模拟器SimMan 3G进行病史和重点心肺检查。患者病史由控制室的临床教学人员通过连接到模拟套件扬声器的麦克风实时提供。历史的规定是为了使案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、血氧饱和度、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，允许听诊喘息和射血收缩期杂音。确定了模拟器的局限性，因此，为了使病例更加真实，使用了以打印照片形式的视觉辅助工具来展示棍棒和开胸疤痕以及包括沙丁胺醇吸入器在内的道具。每个模拟会话持续约45分钟，在两个案例完成后，学生们离开套房进入汇报室。

在汇报室里，一位助教对这两个案例进行了讨论，强调了个人和同伴的反思，并为学生提供了提问的机会。为了总结模拟会议期间涵盖的主题的关键方面，然后进行了交互式演示。学生们在汇报室呆了大约45分钟，这为下一对学生同时进入模拟套房提供了机会。每对学生之间对模拟室内的设备进行了清洁，所有进行模拟的学生都穿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，并被要求使用5分李克特量表(1=非常差，5=非常好)对他们的会议的有用性和相关性进行评分，并有额外的空白字段提供定性反馈的评论。基于网络的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进行定期模拟教学的学习者，如图所示多媒体附录1。

伦理批准

本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

共有12名学生完成了模拟教学课程，10名学生完成了反馈问卷。对反馈的分析表明，这是一次非常积极的体验，学生自评总分为4.5分(总分为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自信，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互动演示的结合对他们的学习很有用，100% (n=10)的学生都热衷于向同事推荐这个课程。

学生对定性反馈的评价包括“动手学习实用技能的好机会”和“允许直接的床边教学，否则就无法在真正的病人身上得到或不那么容易做到。”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基于模拟的教学课程，1(10%)的学生建议“也许我们可以在每个模块中进行这样的课程，以练习我们模块结束时的客观结构化长检查记录。”

讨论

我们为医学本科三年级学生提供高保真模拟教学的经验表明，这些课程得到了学生的好评，学习者满意度很高。此外，大多数学生在模拟课程后的自信自评分数都很高。Padilha等[14]将知识的发展描述为受学生的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，使用高保真假人的补充模拟训练提高了临床前医学院学生的总体满意度。

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，这项技能是在临床环境中通过床边教学来教授的;然而，这种模式面临一些挑战，包括患者招募减少、治疗过程中临床结果波动，以及最近的COVID-19大流行[16]。Dedeilia等人最近进行的一项系统综述[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时代使教育得以继续的创新。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。高保真模拟，正如我们在教学中所描述的，有几个优点，包括控制生理参数的能力，病例的标准化，以及相对容易获得，它允许学生在低风险的环境中接触罕见或危及生命的情况[17，18]。这与床边教学形成了鲜明对比，因为床边的病人变化很大，“阳性”的检查结果也很有限[17]。此外，更罕见和更复杂的患者可能太不舒服而无法与学生咨询，或者由于其固有的流行病学罕见性，可能无法在医院环境中出现[19]。模拟允许复制这些临床概况，为学生提供他们可能无法获得的实际接触[19]。模拟也被证明可以降低医学生的焦虑水平，如Yu等人所示[20.]。后者认为学生需要反复接触模拟环境以保持心理稳定和发展能力[20.]。这些发现得到了Zheng等人的进一步支持[21]，事实证明，在医科本科学生的心血管生理学课程中，高保真模拟的结构性整合在学生的学习经历和学习成果方面取得了成功。

被研究得最广泛的高保真模拟器是Harvey，这是一种真人大小的人体模型，可以模拟27种心脏病，由迈阿密大学于1968年推出。18，22]。Giovanni等[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有中等(尽管没有统计学意义)的优势[23]，如多媒体附录2。在诊断准确性上没有差异，作者推测这可能是由于学习衰退，这是由于测试延迟了6周造成的。Giovanni等[23得出的结论是，与高保真模拟器相比，低保真模拟器也有很大的作用，并且大大降低了成本。然而，Anastakis等人的研究[24]和Matsumo等[17]已经证明低保真模拟器的增益比高保真模拟器组小(尽管没有统计学意义)。

O 'Flynn [18]还指出，模拟训练能够增强学生的信心，但也承认了技能衰退的风险。为了克服这一点，膝骨等[19]提出分布式学习资源，允许学习者访问适合其培训水平的一系列模拟。与传统学习相比，参与模拟教育的学习者表明，更强的记忆和模拟可以为跨学科互动提供宝贵的机会[25]。Reed等[26在使用Laerdal SimMan进行核心急诊医学技能教学1至9个月后，98%的学生在重新测试中得分达到或高于最低通过标准，这证明了基于模拟的培训的长期效益。

基于模拟的医学教育已被证明具有长期有益的结果，可以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]。Bernardi等[22使用Kyoto-Kagaku病人模拟器对一组五年级医学生进行心脏听诊训练。接受过模拟训练的学生中，有87.9%的学生正确识别出二尖瓣返流，而未接受过模拟训练的学生中，这一比例为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在为医科学生和住院医生使用哈维模拟器进行了10个小时的教学之后。他们发现，经过模拟教学后，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[16]。

Gauthier等[11随机抽取了32名一年级医学生进行标准化病人或哈维模拟器的教学模块。作者发现，在接受标准化患者训练的学生中，平均OSCE得分没有差异，但正确诊断的频率更高[11]。然而，学生的反馈表明，哈维提供了卓越的临床结果，作者得出结论，联合教学计划将是理想的，可转移到患者身上。11]。Butter等人[27已经证明了通过模拟训练学到的技能和知识可以转移到临床环境中。接受过模拟训练的学员能准确评估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，认为这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]。

使用除Harvey以外的高保真模拟器的研究也显示出良好的结果。2019年，Arangalage等[29]通过将模拟课程纳入本科医学课程，每年向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[29报告说，大多数学生给出了积极的反馈，并认为教学有用。他们的结论是，以模拟为基础的教学促进了教育者与学生以及学生与学生的互动，从而实现了教学目标[29]。

模拟也被有效地用于向医科学生教授专业技能。Scholz等[30.]比较了一个高保真模拟器和一个木头和皮革的模型，向46名本科生教授分娩时的护理。使用高保真模拟器的学生对产科工作的准备更充分，在产科技能评估中表现更好[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1:1进行混合模拟训练或小组辅导，以教授肩部难产的管理。作者的结果表明，接受混合模拟训练的学生的患者感知总分中位数明显更高(分别为11分和9分;P=.02)和显著较高的中位沟通得分(4 vs 3;P= 0.01)，与接受小组辅导的学生相比[25]。专门用于汇报和提供即时反馈的时间也被认为是模拟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。

使用高保真仿真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(血压模拟器和可触脉模拟器)有效地为二年级医学生提供心肺模块，克服了这一问题[32]。学生们通过欧安组织进行评估;80%的学生能准确测量血压，心肺听诊熟练度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]。

认识到基于模拟的教学的局限性。这种教学方法是资源密集型的，既涉及人员，也涉及高保真模拟器的固有高成本[33]。基于仿真的教学除了需要具备有效运行仿真的技术知识外，对人员和技术的要求也更高[33]。这些因素可以解释为什么与研究生培养相比，基于模拟的教育在本科教育中没有被广泛采用。赫尔约克医学院已经将模拟教学纳入了大四学生的本科课程。作者建议，在其他年级组中使用模拟也可能是有利的，因为三年级学生的自评反应证明了这一点，并允许更有效地利用这一昂贵的资源。

仿真技术的局限性也需要考虑。在临床实践中，患者的表现可能是非典型的，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，这些细微的滋扰和非典型的表现不能很好地传达[15]。因此，基于模拟的教学可能并不总是代表一个合适的替代方案，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，因为他们认为没有什么可以模拟真实的病人接触[20.]。

对基于模拟的医学教育的支持来自高质量的研究(多媒体附录2);然而，描述在本科课程中使用这项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课程，深受学生的欢迎和喜爱，与其他研究保持一致，自我评定的信心得分有所提高[22，29，33]。在前所未有的大流行时期，除了床边教学之外，其他选择非常有限。作者描述了一个在大流行期间非常有效的教学课程，在全球教育工作者面临挑战的时期，既可以维护教职员工和学生的安全，又可以继续教育。教学环节允许在安全可控的学习环境中学习，同时达到学习目标。所选择的病例代表了常见的病理，通过仔细的设计和规划，未来的场景可以纳入更复杂和更罕见的患者，从而实现更多样化的学习体验。以模拟为基础的教育是传统教学模式的有用辅助，提供一个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]。新兴技术的使用最有可能成为后covid -19本科医学教育不可或缺的组成部分[21]。