交互式临床化身在药师注册前培训中的应用:设计与回顾

介绍

虚拟病人被定义为“一种特定类型的基于计算机的程序，它模拟现实生活中的临床场景，学习者模仿医疗保健提供者的角色，以获取病史，进行体检，并做出诊断和治疗决定”[1]。虚拟病人是一个总称，包括基于计算机的工具，如静态照片、视频剪辑、虚拟化身和沉浸式虚拟现实模拟。将工具描述为虚拟患者的关键因素是模拟结果必须依赖于用户输入，这是它们与其他电子学习工具的主要区别[2]。

交互式临床化身被归类为一种高保真形式的虚拟患者[3.]。化身是电脑生成的三维(3D)动画，代表患者或医疗保健专业人员。头像可以是异步的，可以随时访问并提供响应，而不需要在线导师，也可以是同步的，实时活动，需要多个用户或教育工作者的输入[4，5]。

交互式临床化身在药学教育和培训中的评估频率低于其他卫生保健专业，也低于其他形式的虚拟患者。2，6，7]。这可能是由于与它们的生产和使用有关的潜在障碍，包括信息技术技能、成本和时间限制[6，8，9]。对药学教育中异步虚拟角色的评估显示，在培养学生的知识、技能和与真实患者互动的信心方面，取得了显著的积极成果[10-15]。这项研究的大部分使用了基于个人感知的自我报告量表来评估结果。这种尺度的缺点在于其固有的主观性;只有个人的看法可以被报告，而统计分析是否适当，以确定文献中存在很大争议的意义[16，17]。

英国的药房注册前培训是一种以工作场所为基础的培训，主要在社区或医院药房进行。学员必须在预注册培训年度内达到考核标准，方可参加预注册考试并注册为药师。预注册学员的经历可能会有很大差异，并取决于多种因素，包括培训部门(医院与社区)、培训地点、导师支持和个人主动性[18，19]。由于注册前培训的质素有显著差异，导致不同培训界别的注册前考试通过率存在差异[20.]。在英国，药剂师的角色正在演变，培训需要适应，以确保所有个人都具备适当的知识和技能，以提供安全有效的患者护理[21]。

模拟有可能通过提供标准化的经验来减少注册前培训的变化，从而确保受训人员能力的更可控的发展。米勒三角是药剂师注册前培训中最常用的衡量能力发展的模型[22]。模拟(尤其是高保真度模拟)的一个好处是促进了体验式学习，这有助于用户提升到“展示如何”的能力水平，这一水平最初被认为是没有真实世界经验难以达到的[23，24]。沉浸式模拟为个人提供了一个安全的环境来练习特定的技能或知识，而不会对真正的病人造成伤害[25]。随着越来越多的药学学生进入大学，药剂师角色的变化以及标准化安置的问题，高保真模拟的评估是必不可少的。26]。个人仅凭经验未必足以掌握临床技能[27]，而以模拟为基础的学习有助于促进体验式、情境式学习，并在不影响教育成果的情况下弥合理论与实践之间的差距[28]。

只有一项研究评估了药剂师注册前培训中的交互式临床化身，从而创建了3个涵盖不同能力的交互式临床化身案例研究[10]。所使用的互动式临床化身软件有三个与其设计相关且必不可少的关键部分:包含化身回答的电子数据库、计算机生成的图形以及将两者连接在一起的系统[29]。虚拟人物的大脑是基于改进的马尔可夫模型设计的电子数据库[30.]，它使用决策树来映射一个案例的进展。当用户在一个案例中前进时，数据库会监控决策树的路径，并在模拟结束时整理给出的正反馈和负反馈[31]。化身的身体是由电脑生成的3D图形。该系统的最后一部分是心脏，它将信息从大脑传递到身体，从而实现实时、即时的反应。

本文的目的是描述设计和审查三个交互式临床化身模拟是药剂师注册前培训的一部分。

方法

干预的发展

采用多步骤设计方法。

例设计

案例研究是由基尔大学药学和生物工程学院的研究和数字开发团队根据文献综述、注册前教学大纲以及首席研究员(JT)与最近完成培训年的第一年合格药剂师之间的讨论设计和创建的。以紧急激素避孕(EHC)、肾功能计算和儿童疾病为主题创建交互式临床化身模拟，以培养注册前培训和未来实践所需的一系列知识和技能。由于培训的变化，受训者可能会发现很难证明在这些领域的能力。病例的临床要素基于药剂师在日常实践中使用的适当指南和资源。

创建EHC供应模拟是因为在医院完成注册前培训的学员比社区部门的学员更不可能看到或积极参与EHC咨询。在社区药房接受培训的个人只能观察咨询，因此创建了一个模拟，以提供一个积极建议使用EHC的机会。由于医院药剂师比社区药房的药剂师更经常地计算患者的肾功能和调整药物剂量，因此将肾功能的计算纳入模拟。儿童疾病案例研究是围绕麻疹设计的，因为麻疹在英国越来越流行，社区和医院部门的药剂师需要具备将其与其他疾病区分开来的知识[32]。

脚本设计

交互式临床化身案例的脚本旨在满足预定义的学习目标，并确保等效的用户体验。研究小组在EHC病例中与社区药剂师协商，在肾功能病例中与医院药剂师协商。根据面对面会议和电子邮件的建设性一致原则，对脚本进行了审查和修改，直到创建出与预期学习结果一致的真实而准确的模拟[33]。为每个案例开发了脚本的决策树，确定了关键点和决策。每种情况都有一条理想的路径，与此相比，决定被分类为更有利或更不利。图1）.

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根据模拟的预期学习结果创建不同的脚本样式。通过虚拟病人模拟的标准导航是通过预定义的菜单输入[34];然而，在设计中使用了不同的输入，以扩大所使用的交互式临床化身的范围，并在更大的研究中评估用户偏好[35]。选择多项选择输入用于发展沟通技能，而自由文本输入用于鼓励知识发展[36-38]。交互式临床化身的设计是为了向用户提供反馈。这种反馈是由虚拟角色说出并以文本形式提供的，它明确地列出了用户做得好的地方以及他们应该如何改进。选择这一规定是为了鼓励一种反思的学习方法，因为用户能够重复模拟并改变他们的路径以接收不同的患者结果和反馈。

《阿凡达》的设计

剧本和角色的设计都力求逼真，但又不至于像森俊彦所说的那样陷入恐怖谷。39]，他认为，描绘人类特征的物体在达到一定程度后可能会被视为积极的，超过这个程度，与真人的视觉相似性就会变得令人不安，并可能引发消极的想法[40-42]。所有的化身都被设计成通过简单的肢体语言、动作和预先录制的声音回答来表达人文主义特征。举个例子，EHC模拟中的角色在要求服用事后避孕药时脸红了，这在现实中可能会发生，因为这个话题的敏感性。

模拟结果存储在网上，并使用标准的HTML创建。Javascript函数用于处理页面逻辑，包括处理自由文本输入和多项选择题的按钮单击。对于使用自由文本输入的交互式临床化身模拟，一旦点击Speak to Patient按钮，文本就被发送到托管在同一台服务器上的web服务来处理文本。这将通过JavaScript(使用jQuery库)将代码返回到在客户端处理的站点，以确定播放什么动画以及如何继续。当使用多项选择输入时，处理发生在客户端;跳过web服务步骤。使用Maya 3D软件(Autodesk Inc .)对化身进行建模、纹理和动画处理。静态图像使用mental ray (Autodesk Inc .)渲染，然后使用After Effects (Adobe)合成，以创建最终的MP4动画文件。这些虚拟人物的口头回答是一名配音演员的录音，该配音演员被选中来匹配虚拟人物的特征。

EHC模拟中的虚拟形象是一名年轻女性，她到社区药房要求服用紧急避孕药(图2）.用户可以选择邀请虚拟角色进入咨询室，以确保进行私密、保密的对话，模拟背景将更改以显示此内容。模拟使用了多项选择和自由文本输入的混合。为了帮助咨询和反映现实生活，在模拟中内置了一个咨询表格，并作为一个单独的标签，用户可以在咨询过程中打开和完成该表格，以帮助他们决定EHC供应的适当性。

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在肾功能模拟中，用户扮演医院药剂师的角色，并通过多项选择输入与医院病房的医生化身进行互动(图3）.模拟集成了医院记录和药物图表，可以在整个模拟过程中访问，并且包含与真实医院记录相同的信息，包括测试结果和用药历史。使用者需要根据提供的信息计算患者的肾功能，并相应地调整药物剂量，以帮助提高他们的计算和临床技能。

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儿童疾病模拟使用了两个化身:祖母和她的孙子(图4）.模拟场景设置在一家社区药房，用户通过自由文本输入与两个角色互动。孙子的化身出现了麻疹。当用户要求查看皮疹时，出现了儿童手臂的放大图像，显示了与麻疹相关的皮疹的更详细图像;同样，如果用户要求查看孩子的口腔内部，就会出现一张放大的口腔图像，上面显示着柯普立克斑。在整个模拟过程中，这些图像仍然可用，并展示了该技术的高保真度。指导使用者做出诊断，一旦成功，指导他们推荐适当的许可药物和自我保健建议。化身不是基于真实的病人，任何与人的相似之处，无论是活着的还是死去的，都是巧合。

一个YouTube视频已被制作成演示EHC化身模拟[43) (多媒体附录1）.

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交互式临床化身评估

设计

在初始设计阶段，研究团队根据数字开发团队的建议和注册药剂师的反馈进行了内部审查。基尔大学药学与生物工程学院的药剂师对交互式临床化身模拟进行了测试;联系了药剂师的所有工作人员，包括协助最初设计剧本的人员。互动临床化身模拟的链接通过电子邮件发送，药剂师被要求对案例研究的任何领域提供电子或面对面的反馈，包括临床和教学方面。

此外，对预注册培训生和新注册药师进行案例研究和数据收集问卷调查。由基尔大学伦理审查小组批准。

抽样和招聘

通过社交媒体邀请了30名预注册实习生和新合格的药剂师(n=10)，他们是基尔大学校友(n=10)或英国药学学生协会成员(n=20)。考虑了基于可用参与者池的样本量和更广泛研究所需的样本量[44]。以前的文献已经确定了旨在审查数据收集材料的研究的样本量范围，并确定了至少10个适当的样本量，以评估仪器的充分性[45]。为此评估征求了各种意见，因此招聘人员包括在不同大学学习、处于不同教育阶段、目前正在或已经在社区或医院药房完成注册前培训的个人。该研究使用的样本最能代表那些对研究主题有了解的人，在这种情况下，当前的预注册学员和刚刚完成预注册培训的个人。由于主题达到饱和，只进行了一轮招募[46]。

数据收集

参与者被要求完成关于提供EHC的知识和法律的交互式临床化身案例研究，并填写问卷以收集他们对模拟和数据收集工具的反馈。评价性问卷是比较人们对不同学习工具的看法的一种既定方法[47，48]，但对文献的回顾发现，缺乏有效的工具来评估交互式临床化身作为学习工具[49]。因此，通过改编教育文献中发现的经过验证的评估工具中的问题，为本研究创建了一份数据收集问卷，为未来的研究提供了一种评估药学教育中虚拟患者看法的工具[50-52]。

本问卷由20个李克特量表排名语句(1=强烈不同意，2=不同意，3=未决定，4=同意，5=强烈同意)和一系列开放式问题组成，并接受信度和效度测量。经监管团队、执业药师、预注册学员、新注册药师审核，确保了其内容、表面效度和内部一致性[53-55]。

数据分析

对李克特量表的定量数据进行描述性分析。对开放性问题的定性数据进行内容分析[56]。参与者提供的所有评论都被导入Excel电子表格(Microsoft Corp .)进行编码。内容分析过程包括对评论的识别、组织和索引，以提供编码主题的频率[57]。首席研究员(JT)进行了初步的内容分析。这些代码由研究小组审查并讨论以达成共识，为研究人员提供三角测量。Cronbach系数测量数据收集工具的内部信度[58]。

结果

人口统计结果

在被邀请的30名参与者中，有10名参与者回应并审查了EHC交互式临床化身和数据收集问卷:4名是基尔大学校友，6名在其他大学学习并是英国药学学生协会成员。参与者中4人为预注册实习生，6人为第一年合格药师;参与者中有7名女性，3名男性。所有参与者的年龄都在20至25岁之间。参与者来自英国白人(7/10)、印度人(1/10)和中国人(2/10)。同样数量的参与者来自医院和社区实践。更大比例的参与者(6/10)报告没有交互式临床化身模拟的经验。

问卷调查验证

仪器的初始信度测试包括建立内容效度和面效度。作为药师的研究团队在实践中对兴趣的建构有第一手的了解，可以对问卷的内容和语言提出建议。三名合格药剂师对问卷的审查有助于解决该仪器的内容效度。这导致了轻微的排版变化，但调查问卷被报告为适当的衡量用户对交互式临床化身模拟的看法。

所有预注册药师和新注册药师报告的问题和李克特陈述都写得清楚、明确，进一步证实了数据收集工具的内部有效性。克伦巴赫α=。95，which demonstrated a high level of internal consistency suggesting that the Likert scales were reliable to be used in a bigger study [44]。

定量分析

来自李克特排名量表的陈述，它们的描述，以及相关的中位数一致分数显示在表1。对于所有李克特排名陈述，参与者的中位数同意分数在同意或非常同意类别。更少的参与者认为自己是未决定的，只有5次参与者不同意一种说法。没有参与者将自己的任何陈述评为1(强烈不同意)。

80%(8/10)的参与者报告说模拟的逼真度是真实的，这让他们觉得自己好像是药剂师，并且做出了与实际实践相同的决定(分别为70%[7/10]和90%[9/10])。模拟报告为愉快(9/10,90%)，有趣(10/10,100%)，并设置为注册前培训的正确水平(9/10,90%)。大多数参与者报告说，模拟易于访问(9/ 10,90%)，预期的学习结果易于理解(7/ 10,70%)，表明作为学习工具的高可用性。

报告反馈的水平和特异性足以满足参与者的学习需求(10/ 10,100 %)。80%(8/10)的参与者报告了从模拟中获得未来实践技能的发展，其中临床推理技能的发展程度高于解决问题或决策技能(90% [9/10]vs 80%[8/10])。对于使用模拟开发和应用知识，有很高的一致性(分别为100%[10/10]和80%[8/10])。参与者报告说，在完成模拟后，他们在照顾病人(9/ 10,90%)、与其他卫生保健专业人员合作(8/ 10,80%)和作为药剂师执业(8/ 10,80%)方面感到更有信心。

从预注册培训生和新注册药师那里获得的数据存在一些差异。注册前受训者同意或强烈同意大多数李克特陈述;一名参与者(25%)不确定陈述2和3是否真的感觉自己像模拟中的药剂师。两名新获得资格的药剂师(33%)也将自己列为未决定的表述2。据报道，新合格的药剂师在模拟帮助实践技能发展(2/ 6,33 %)和允许理论应用于实践(2/ 6,33 %)方面犹豫不决。有一些新合格的药剂师不同意的说法:帮助发展解决问题和决策技能(1/ 6,17 %)，个人学习责任(1/ 6,17 %)，与患者(1/ 6,17 %)和卫生保健专业人员合作，增加对实践的信心(2/ 6,33 %)。

定性分析

主要主题来自对问卷上开放式问题的内容分析，包括案例研究作为学习工具的使用、在注册前培训年度中案例研究的使用、案例研究的局限性以及对案例研究改进的建议。内容分析的主题和频率可以在多媒体附录2。

参与者报告说，交互式临床化身模拟作为一种学习工具是令人愉快和易于使用的。它被描述为提供了一种不同的学习形式，模拟的现实性和与实践的相关性促进了体验式学习。

我喜欢有一个选择的答案来回答病人，而不仅仅是一个“是”和“不是”……我觉得这是我礼貌地与病人交流的方式，这让我的经历更加真实。
[P4，预注册见习生]

一位参与者特别评论说，反馈水平有助于确定他们做得好，以及如何改进，同时利用模拟的可重复方面。

它有助于把学到的知识付诸实践。在一个安全和无压力的环境中。我可以犯错误并从中吸取教训;学习如何在不影响现实生活中病人护理的情况下进行适当、有效的咨询。
[P2，预注册见习生]

参加者反映，互动式临床化身可作为注册前培训的有用学习工具;它最初被认为是一种个人复习辅助或小组学习工具。少数参与者评论使用交互式临床化身作为帮助准备客观结构化临床检查(OSCE)的工具。

这个案例研究很适合欧安组织的情景……比书面工作站更现实，你不需要带一个标准化的病人进来。
[P7，新晋药师]

参与者报告了交互式临床化身的一些局限性。最常见的问题与模拟的自由文本部分有关。

在案例研究的最后，我不得不问一些问题。我没有意识到这个部分也可以用来给病人提供咨询和建议。我觉得这一点没有说清楚。
[P3，新晋药剂师]

自由文本输入也与软件识别问题有关。

输入信息很困难，因为程序通常不能识别这些信息。思考如何改写单词使程序识别它们变得令人沮丧。
[P5，新晋药师]

提出了四项改进建议:提供一个示例模拟，包括技术问题的帮助按钮或电子邮件地址，包括案例研究结束时的关键学习点，以及增加题库的大小(最常见的建议)。

有一个更大的问题库，这样模拟可以识别你的问题，并使其更容易通过案例……这会让你不想继续咨询。
[P9，预注册见习生]

讨论

主要研究结果

该研究的目的是描述设计和审查三个交互式临床化身模拟作为药剂师注册前培训的一部分。创建交互式临床化身模拟涉及多次审查和随后的修改，以确保案例的内容和面部有效性。由于缺乏经过验证的工具，因此无法将结果与其他工具的结果相关联，因此考虑了并发效度或结构效度的进一步测量并被驳回。预注册学员和新合格药剂师的样本审查了EHC模拟，并报告它是一种有效的学习工具，建议改进以提高其可用性。互动式临床化身的措辞、相关性和难度被认为是适当的，不需要改变。数据收集问卷具有较高的Cronbach alpha分数，是可靠的。

之前只有一项研究评估了注册前药学培训中的交互式临床化身[10]，其重点是提高用户对单一社区药房服务的认识和信心。与我们的研究相反，在自评量表的模拟设计过程或效度方面的细节很少。既往文献综述[2，6，7，59，60]得出结论，需要对虚拟病人在研究生和继续药学教育中的作用进行进一步的研究。本文中交互式临床化身的设计在某种程度上填补了当前研究中的这一空白，并为输入风格的组合提供了基本原理，以确定可以从这些模拟中开发的技能和知识范围[35，44]。

这项研究表明，预注册学员和新合格的药剂师对使用交互式临床化身作为学习工具的满意度很高，这反映了更广泛的文献[12，13，61-65]。提供有吸引力和愉快的学习环境是学习过程的重要组成部分[66]。本研究的参与者喜欢完成EHC模拟，并将其描述为一种在参与者的本科教育中尚未广泛使用的新颖学习工具。越来越多的数字原生一代学生证明了创造和评估这些更具互动性的学习工具是合理的，这些工具可能会促进自主学习和远程学习，潜在地增加可以使用它们的学生的范围[67]。

参与者对现实的设计和场景与实际实践的相关性进行了评论，这意味着高水平的认知现实主义[68]。互动式临床化身的互动性和保真度可能增加了用户在模拟中的沉浸感，以及他们的体验式、情境式学习;这种学习以前被认为只发生在现实生活或具体的经历中[69]。参与者报告说，互动式临床化身为他们提供了一种探索更高层次技能的手段，比如临床推理。相比之下，更简单的技能(如解决问题或决策)的发展并没有被自由报道，特别是新获得资格的药剂师。这并不一定是一个问题，因为之前的研究发现，低阶技能可以通过直接的死记硬背学习来获得，但确保任何学习工具的创建都要考虑到学习者的水平和预期的学习结果，这一点仍然至关重要。70]。虽然虚拟病人已被确立为发展卫生保健专业人员临床推理技能的工具[2，8，28，71，72]，很少有工作在药学专业进行，或专门评估交互式临床化身。这项研究的发现也反映了关于虚拟病人使用后知识发展的更广泛的文献，预注册学员和新合格的药剂师在完成交互式临床化身模拟后报告了未来实践所需的知识发展[10，13，73-79]。允许用户沉浸在一个场景中，并像他们在实际操作中那样行事的资源，对帮助知识、技能和信心的发展非常有益，并可能在注册前培训中弥合理论与实践之间的差距[80]。

学习工具必须反映个人的教育水平，并允许内容的连续性，以确保新学习与以前的学习联系起来，学生的能力可以根据任务的难度而发展[81]。当学习者处于Bloom分类法的较低层次时，交互式临床化身可能没有什么价值[82];相反，当知识与技能相结合并应用于解决问题的场景或不可能与患者直接接触时，应使用它们。这也许可以解释为什么注册前的学员更喜欢模拟，因为模拟可以让他们有机会将理论付诸实践，发展技能，提高对现实生活实践的信心，并与患者和卫生保健专业人员合作;新获得资格的药剂师可能在现实生活中有过这种经验。这表明，与其他基于模拟的学习一样，交互式临床化身能够帮助促进通过米勒三角水平的进展[83]。

将决策树集成到模拟设计中，允许用户动态控制案例研究，并确保结果直接由用户输入决定，以鼓励更大的现实感和责任感。交互式临床化身模拟为用户提供了一个安全的环境，用户可以反复练习，更改模拟结果，接收适当的反馈，并进行反思性学习。有人指出，这在注册前培训中特别有益，因为这将使个人能够从他们可能没有的经验中学习。

优势与局限

所有互动式临床化身案例研究均由研究团队和合格药剂师进行审查，以提高其有效性。EHC模拟还由预注册学员和新合格药剂师样本进行了审查。10的样本量可能被认为是小的，并且由于偶然的发现，但目的是审查交互式临床化身模拟和数据收集工具的设计，其数据达到饱和。收到的所有评论都是关于交互式临床化身设计的有用意见，特别是与所有三个案例研究一致的功能相关的改进建议(例如，提供一个交互式临床化身模拟示例，提供帮助的路标，列出与主题相关的关键点)。关于题库和化身识别的改进也可以在使用自由文本输入的交互式临床化身模拟中进行翻译。

通过问卷调查获得交互式临床化身的感知。自我报告方面并没有显示参与者完成EHC咨询的知识或技能是否确实有所提高，只是他们的想法。问卷的主要焦点是获得参与者对虚拟形象模拟的看法，而不是评估其促进知识或技能发展的能力;这将是一项更大研究的一部分。

结论

交互式临床化身模拟的设计和创建是成功的。多步骤审查过程确保了模拟和数据收集问卷的有效性和可靠性。对设计过程的深入解释和问卷的提供可能有助于扩大交互式临床化身或其他模拟工具的使用和评估。

交互式临床化身作为一种新颖的学习工具受到好评，据报道，它促进了体验式学习，让个人感觉自己在做现实生活中的决定，发展了可转移的知识和技能。建议改进以增加交互式临床化身的使用，并将对进一步，更大规模的评估进行修改。使用交互式临床化身作为学习工具可以为许多医疗保健培训课程提供潜在的好处，因为它们提供了标准化的模拟，允许主动学习和反思。