高仿真模拟教学在麻醉学临床教学中应用效果的Meta分析

Meta-analysis of the application effectiveness of high-fidelity simulation teaching in clinical teaching of anesthesiology in China

摘要

目的 系统评价高仿真模拟教学（high-fidelity simulation， HFS）在麻醉学临床教学中的应用效果。 方法 计算机检索 PubMed、Embase、Cochrane Library、万方、中国知网、维普、中国生物医学文献数据库，检索时限为建库至2023年7月31日。由两名研究者独立筛选文献、提取资料并评价纳入研究的偏倚风险后，使用Revman 5.4和Stata 14.0软件对提取的数据进行Meta整合。 结果 共纳入16个RCT，包括1 318例研究对象。Meta分析结果显示：HFS教学可以提高理论成绩（SMD=0.76，95%CI：0.41~1.11，P<0.01）、操作成绩（SMD=1.06，95%CI：0.73~1.39，P<0.01）、教学满意度（RR=1.38，95%CI：1.11~1.71，P<0.01）、团队协作能力（RR=1.50，95%CI：1.19~1.89；SMD=5.71，95%CI：2.94~8.48；P<0.01）、学习兴趣（RR=1.45，95%CI：1.07~1.97，P=0.02）。 结论 HFS教学在麻醉学临床教学中对提高学生理论、操作成绩和教学效果方面有效。

Abstract

Objective To systematically evaluate the application effectiveness of high-fidelity simulation (HFS) teaching in clinical teaching of anesthesiology. Methods Computer-based search was conducted on PubMed, EMbase, Cochrane Library, Wanfang, CNKI, VIP, and China Biomedical Literature Database, with a search deadline until July 31,2023. After two researchers independently screened the literature, extracted the data, and evaluated the risk of bias in the study, the extracted data were meta-integrated using Revman 5.4 and Stata 14.0 software. Results A total of 16 randomized controlled trials (RCTs) were included, involving 1318 study subjects. Meta-analysis results showed that HSF teaching could improve theoretical performance (SMD=0.76,95%CI:0.41~1.11,P<0.01), operational performance (SMD=1.06,95%CI:0.73~1.39,P<0.01), satisfaction with teaching (RR=1.38,95%CI:1.11~1.71,P<0.01), team collaboration (RR=1.50,95%CI:1.19~1.89; SMD=5.71,95%CI:2.94~8.48;P<0.01), and interest in learning (RR=1.45,95%CI:1.07~1.97,P=0.02). Conclusion HFS teaching is effective in improving students’ theoretical, operational, and teaching effectiveness in clinical teaching of anesthesiology.

Graphical abstract

关键词

高仿真模拟教学 / 麻醉学 / 应用效果 / Meta分析

Key words

high-fidelity simulation teaching / anesthesiology / application effectiveness / meta-analysis

随着医学模式的转变、医疗法规的实施以及患者自我保护意识的提高，越来越多的患者拒绝实习医师的跟随训练。为了规避不必要的医疗纠纷，许多医院也不敢贸然让实习医师在患者身上操作，这就使实习医师临床实践的机会越来越少^[1]。但是，医学教育离不开实践操作，没有临床实践就不能培养出合格的医师。面对临床教学资源匮乏越发严重，单纯的以授课为基础的学习（lecture based learning， LBL）教学模式已经不再适合当前的医学教育环境。新的医学教育模式孕育而生，现代模拟技术在国际医学教育中得到重大发展。20世纪60年代，在医学教学上开始使用模拟技术进行教学，解决了医学临床教学中存在的一系列问题^[2]。近几年，随着患者安全意识的增强和国家层面的重视，模拟教学在中国得到了快速发展^[3]。与发达国家相比，中国起步较晚，但近年来也逐步应用到临床技能培训中。

麻醉学是一门基础医学与临床医学相结合的综合性学科，贯穿术前评估、术中维持、术后恢复的全过程，麻醉科医师的综合能力是患者手术安全的重要保障之一^[4]。一名合格的麻醉医师不仅需要具备扎实、全面的临床医学理论，掌握过硬的麻醉操作技能，同时还要具备应对危重病急救及手术风险的处理能力。高仿真模拟（high-fidelity simulation，HFS）教学是指基于计算机的人体模型，可以通过电脑设置来调整模拟患者的各项参数，使医学生可以不受时间、地点的限制而能够反复练习，避免了真实场景可能带来的风险和危险^[5]。其可以调动学员的积极性，激发内在潜能，发挥其创造性，从而提高团队协作及危机事件处理能力^[6-7]。高仿真模拟教学不仅解决了临床教学资源不足的问题，而且为医学生提供了一个安全且允许犯错并改正的学习环境，进而提高其操作技能和医疗安全性，比如提升麻醉危机处理非技术性技能^[8-10]。因此，文章旨在系统评价高仿真模拟教学在中国麻醉学临床教学中的应用效果，为探索多元化的麻醉教学模式提供参考。

1 资料和方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：①研究类型 随机对照试验(randomized controlled trial，RCT)；②研究对象 中国麻醉学临床教学的受教育对象；③干预措施 试验组应用HFS教学，对照组采用LBL传统教学；④语言文字 以英文或中文发表；⑤结局指标 主要结局指标至少包含理论成绩和技能操作成绩中的其中一项；次要结局指标（即教学效果主观评价指标）为教学满意度、提高团队协作能力、提高学习兴趣。

排除标准：文献类型仅为摘要、研究计划书或会议文献；无法获取全文、信息不全的文献；非中、英文文献。

1.2 文献检索策略

计算机检索PubMed、Embase、Cochrane Library、万方、中国知网、维普、中国生物医学文献数据库（CBM），检索时限为建库至2023年7月31日。根据每个数据库的语法规则，采用自由词和主题词相结合的方式进行高级搜索。中文检索词包括高仿真模拟、高端模拟人、综合模拟人、SimMan、麻醉；英文检索词包括High Fidelity Simulation Training、HFS、high fidelity simulator、SimMan、anesthesi*。

1.3 研究选择

将检索结果导入软件Endnote 20进行删除重复题录。两名研究者独立审查了标题和摘要，并排除了明显无关的研究，根据评价的纳入和排除标准进行独立评估。当不确定是否要纳入特定研究时，由第三位研究者做出最终决定。

1.4 质量评价

两位研究者使用Cochrane随机试验偏倚风险工具（6.2版）^[11]独立评估了研究中所包含的偏倚风险，包括随机序列生成、分配隐藏、参与者和人员、结果数据的盲化、不完整的结果数据、选择性结果和其他偏倚。评估将分为低风险、高风险和风险不明确三个层次。第三位研究者解决所有分歧。

1.5 数据提取

所有研究者都设计了一个统一的数据提取表，并由两位研究者独立地从以下领域提取数据：第一作者、发表年份、教学内容、学历、医学生来源、纳入研究人数、干预措施、结局指标等。两位研究者之间的任何分歧都由第三位研究者进行仲裁。

1.6 统计分析方法

使用Revman 5.4和Stata1 4.0软件对提取的数据进行Meta整合。二分类变量采用风险比(risk ratio，RR)为效应分析统计量，计量资料采用均数差(mean difference，MD)为效应分析统计量，当使用不同的工具测量同一变量，则使用标准化平均差(SMD)进行指标分析统计，计算各效应值的95%置信区间(confidence interval， CI)。采用I²检验对纳入文献进行统计学异质性分析，当I²<50%时，表示各研究间无统计学异质性，采用固定效应模型进行Meta分析；若I²≥50%，表示各研究间存在统计学异质性，采用随机效应模型进行Meta分析，并采用逐一剔除法进行敏感性分析以探究异质性来源。当纳入文献有两（多）组数据的样本量、平均值、标准差，研究组根据Cochrane干预措施系统评价手册^[11]合并这两（多）组数据后的平均值（x）和标准差（s）：\overline{x}=\frac{n_{\mathrm{1}}{\overline{x}}_{\mathrm{1}}+n_{\mathrm{2}}{\overline{x}}_{\mathrm{2}}}{n_{\mathrm{1}}+n_{\mathrm{2}}};

s=\sqrt[]{\frac{(n_{\mathrm{1}}-\mathrm{1})s_{\mathrm{1}}^{\mathrm{2}}+(n_{\mathrm{2}}-\mathrm{1})s_{\mathrm{2}}^{\mathrm{2}}+\frac{n_{\mathrm{1}}{n}_{\mathrm{2}}}{n_{\mathrm{1}}+n_{\mathrm{2}}}({\overline{x}}_{\mathrm{1}}^{\mathrm{2}}+{\overline{x}}_{\mathrm{2}}^{\mathrm{2}}-\mathrm{2}{\overline{x}}_{\mathrm{1}}^{}{\overline{x}}_{\mathrm{2}}^{})}{n_{\mathrm{1}}+n_{\mathrm{2}}-\mathrm{1}}}

式中：n₁为文献一的样本量；n₂为文献二的样本量；{\overline{x}}_{\mathrm{1}}为文献一的平均值；{\overline{x}}_{\mathrm{2}}为文献二的平均值；s₁为文献一的标准差；s₂为文献二的标准差。

采用Egger检验检测是否存在发表偏倚^[12]。以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 文献检索结果

具体文献筛查过程见图1。经数据库检索，共检索出1 230篇文献，剔除重复文献579篇后，根据标题和摘要排除不相关文献594篇，笔者审阅了57篇文献的全文，排除了41篇文献。因此，16项研究^[13-28]被纳入系统评价。

2.2 纳入文献的基本特征

所纳入的16篇随机对照试验文献^[13-28]均为中文文献，并于2009 — 2023年发表，共有1 318名学生，其中HFS教学组661名学生，LBL传统教学组657名学生。医学生来源于全国各大医学院校，皆为本科及以上学历。教学内容涵盖麻醉生理学、气道管理、心肺复苏、麻醉危机处理等方面。所纳入文献的基本特征如表1所示。

2.3 纳入文献研究的质量评价

所纳入的16项研究均为随机对照试验，其中6项研究^{[16,18,20-22,27]}描述了具体的随机化方法（随机数字表法、随机抽样法、区组随机化分组法），16项研究均未描述分配隐藏。所有研究均报告了完整的结果数据，均无选择性报告，其他偏倚的风险较低。文献研究的质量评价如表2所示。

2.4 Meta分析的结果

2.4.1 理论成绩

共纳入8项^{[13,15-18,20,24,27]}研究，异质性检验显示各研究间存在明显异质性(I²=76%，P<0.01)，采用随机效应模型进行Meta分析。结果显示，HFS组理论成绩优于LBL组，差异具有统计学意义（SMD=0.76，95%CI：0.41~1.11，P<0.01），如图2所示。采用逐一剔除法进行敏感性分析，结果方向未改变，说明研究结果稳定可靠。

2.4.2 操作成绩

共纳入15项^[14-28]研究，异质性检验显示各研究间存在明显异质性(I²=84%，P<0.01)，采用随机效应模型进行Meta分析。结果显示，HFS组操作成绩优于LBL组，差异具有统计学意义（SMD=1.06，95%CI：0.73~1.39，P<0.01），如图3所示。采用逐一剔除法进行敏感性分析，结果方向未改变，说明该研究结果稳定可靠。

2.4.3 教学效果主观评价指标

教学效果主观评价指标包括教学满意度、提高团队协作能力、提高学习兴趣三个次要指标。教学满意度和提高学习兴趣方面是二分类变量，因此采用RR作为效应分析统计量；提高团队协作能力方面有二分类变量和计量资料，因此使用RR和SMD进行指标分析统计。Meta分析结果显示，HFS组教学满意度（RR=1.38，95%CI：1.11~1.71，P<0.01）、提高团队协作能力方面（RR=1.50，95%CI：1.19~1.89，P<0.01；SMD=5.71，95%CI：2.94~8.48，P<0.01）、提高学习兴趣方面（RR=1.45，95%CI：1.07~1.97，P<0.05）认可均优于LBL组，差异具有统计学意义，如表3所示。

2.4.4 发表偏移

此次研究操作成绩结局指标所涉及文献多于10篇，采用Stata软件Egger线性回归进行发表偏倚检验，结果（t=-0.39，P=0.70），所以纳入的文献不存在发表偏倚，入选的研究具有较好的代表性（如图4所示）。

3 讨论

3.1 高仿真模拟教学可以提高学生理论和操作成绩

结果表明，高仿真模拟教学可以提高学生的理论和操作成绩。麻醉学要求学生具有很强的责任心和果断的判断力，并善于在工作中深入思考，以提高预判能力和应急反应^[29]。而传统教学一般采用演示性教学操作和理论知识灌输，此方式在一定程度上限制了学生的实际动手操作能力。此外，患者或真实的人体是各项麻醉操作技能最好的学习对象，然而大部分医学生操作技术尚未娴熟，操作中的任何一点失误都可能给患者带来灾难性后果。HFS教学利用高仿真模拟技术提供逼真的临床情境，使学生能够身临其境，通过设计典型的、复杂的、真实的病情变化案例，锻炼学生的应变能力^[30]。同时，在高仿真模拟场景中，学生需要将抽象的概念化理论知识和技能转化为临床实践，解决模拟场景中遇到的问题，加深对知识和技能的理解和应用。该结果与王艳杰等^[31]对高仿真模拟教学在护理本科教学中学习效果的研究Meta分析结果一致，皆显示了HFS教学有助于学生掌握知识、提升技能和临床综合能力，而且模拟教学还能全程监控录像，让学员反复回顾操作过程，容易发现操作中忽略的问题，从而提高学员对各项麻醉技术的操作能力，避免医疗事故的发生^[32]。

3.2 高仿真模拟教学可以提高教学满意度、团队协作能力和学习兴趣

研究结果表明，高仿真模拟教学可以提高教学满意度、团队协作能力和学习兴趣。通过高仿真设备，导师可以设置出临床的各种病情变化和突发情况，为受训者提供高度真实的场景和交互体验，提高学员的技能水平，培养学员的临床思维、危机处理能力、团队合作和组织管理能力，将知识与技能转化到临床实践中^[33]，整个过程大大地提高了学生的学习兴趣。高仿真模拟教学后，导师还引导学生进行引导性反馈，帮助其认识模拟实践中的自我表现、临床推断等层面的优势，指出学生实际与期望表现的差距，提出改进建议^[34]，在整个过程中提高了教学满意度。

3.3 优势与局限性

本研究具有一定的优势：一是不仅对高仿真模拟教学在理论和操作成绩中进行分析，而且还分析了教学效果主观评价指标；二是进行了敏感性和发表偏移的检测。然而，研究也有一些局限性：因纳入研究的质量参差不齐，缺乏试验控制条件严谨的研究，盲法和分配隐藏较难实现；另外，研究间的异质性较大，考虑可能与纳入研究的临床教学内容差异（包括危机处理、气道管理、心肺复苏等）及纳入研究的样本量大小悬殊有关；再者，HFS教学在国外麻醉学只开展非随机对照研究，因此本研究只对中文文献进行了分析。

3.4 对未来的展望

研究表明了高仿真模拟教学的优势，然而由于缺乏统一的测评标准，对结局指标的异质性影响较大。因此，开发或使用可靠的、有效的测评工具尤为重要。为了更全面、客观地评价高仿真模拟教学的临床效果，可以开展对临床综合能力、评判性临床思维、自信心等指标的研究。各医学院校可以依据自身条件，尝试在麻醉临床教学中开展HFS教学模式，以培养更多合格的麻醉医学人才；也可以继续探索高仿真模拟教学在其他包括临床、护理等专业中运用的效果，以便进一步推广应用。

4 结束语

现有的研究表明，相较于传统教学，高仿真模拟教学不仅可以提高学生的理论和操作成绩，还可以提高教学满意度、团队协作能力和学习兴趣。然而，为了更好地推广高仿真模拟教学，需要更多高质量、大样本的随机对照试验进一步证明其优势。

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基金资助

2021年广东省本科高校教学质量与教学改革工程项目(粤教高函〔2021〕29号)

2021年度广东医科大学教学质量与教学改革工程项目(PX-102213)