高仿真模拟器在感染性疾病中的应用

Application of high-fidelity simulators in infectious disease training

摘要

医学模拟教育在医学教育中至关重要，为医学生和临床医生提供了一个无风险、重复性高的实践平台，方便其进行反复操作。感染性疾病涵盖多种病原体，其临床诊疗及疾病管理与其他疾病显著不同。感染性疾病的传统教学模式面临诸多挑战，而高仿真模拟器通过实时反馈和多维互动，允许学习者在无感染风险的环境中进行练习，促进理论与实践的结合。随着对感染性疾病认识加深，高仿真模拟器在感染性疾病教学中的应用将更加广泛。本文总结了高仿真模拟器在感染性疾病临床教学中的作用及应用价值，以帮助医学教育工作者更好地利用这一工具，培养高素质临床医生。

Abstract

Medical simulation plays a pivotal role in education by providing students and clinicians a platform for hands-on practice in a safe, controlled, and repeatable environment. Infectious diseases involve diverse pathogens, leading to distinct clinical diagnosis and treatment and disease and management compared to other conditions. Traditional teaching methods in this area face several challenges; however, high-fidelity simulators allow learners to practice in a risk-free environment with real-time feedback and multidimensional interaction, enhancing the integration of theory and practice. With the deepening of the understanding of infectious diseases, the application of high-fidelity simulators in teaching will continue to expand. This article reviews the role and value of high-fidelity simulators in clinical education for infectious diseases, aiming to support medical educators in effectively leveraging this tool to cultivate highly skilled clinicians.

关键词

医学模拟教育 / 高仿真模拟器 / 临床教学 / 感染性疾病教学

Key words

medical simulation / high-fidelity simulators / clinical education / infectious disease training

医学模拟教育在医学教育中具有至关重要的作用，它为医学生和临床医生提供了一个能够无风险、反复操作的实践平台^［1］。高仿真模拟人凭借其高度仿真的人体生理及病理状态，能够为医学生和临床医生提供一个安全、可控的训练环境，学习者可以在接近真实的临床环境中训练和提高诊断、治疗和决策能力，正逐渐成为一种重要的临床教学手段。感染性疾病本身疾病谱非常广泛，它包含传染病及其他各类病原体导致的感染性疾病，部分疾病常常存在潜在传染性、急性起病、全身反应重、病原体多样、诊断治疗复杂，甚至会危及公共卫生系统，这使其在临床处理上与其他疾病有显著不同。

在感染性疾病的教学过程中，传统教学模式也面临诸多挑战。如由于部分感染性疾病的传染性和急性病程特点，学生在实际临床中获得丰富的经验机会有限；随着新发和再发感染性疾病的出现，教育内容往往无法及时更新，导致学生在面对新型病原体时缺乏足够的知识储备。而高仿真模拟器可以弥补这些难点，通过高仿真模拟器实时反馈和多维互动，使学习者在不受感染风险影响的前提下进行反复练习，促进理论与实践的结合。随着社会对感染性疾病认识的深入和对全球健康的重视，高仿真模拟器在感染性疾病教学中的应用将更加广泛和深入。本文将高仿真模拟器在感染性疾病临床教学中的作用及应用价值进行文献综述，以便更多从事医学教育工作者更好地利用高仿真模拟器进行感染性疾病的临床教学，培养更多高素质临床医生。

1 感染性疾病仍是威胁人类健康的巨大挑战

感染性疾病是全球公共卫生的一个持久挑战，许多传染病，如艾滋病、疟疾、结核病等，依然在全球范围内造成巨大的疾病负担^［2］。在现代医学高度发达的今天，感染性疾病依然是许多发展中国家和低收入国家的主要死亡原因。感染性疾病通常需要快速诊断和及时治疗，以防止个体病情恶化和群体疾病传播。医学生是医疗卫生领域未来的重要储备力量，如果在学习阶段就接受了充分的感染病学知识与技能的培训，他们进入工作岗位后将能更快适应复杂的临床实战，从而提升医疗系统整体的应急能力、缓解医疗系统压力。此外，针对传染病防控方面的医学教育，还有助于医学生理解并执行公共卫生策略，培养他们在未来公共卫生危机中的领导和执行能力。

2 传统教育模式在感染性疾病的教学中存在短板

传统医学教育通常更侧重于基础医学、内科、外科等学科，对感染性疾病的专门课程设置相对较少且师资力量不足^［3］。这可能导致学生对感染性疾病的病理生理过程、疾病特点、诊疗模式等方面的理解不够深入，难以形成系统的知识体系；同时由于感染性疾病的复杂性和部分疾病存在传染性，学生在临床见/实习过程中直接接触感染性疾病患者的机会较少，大大限制了他们的实际操作能力和经验积累。此外，传统的医学教学方法以讲授和书本学习为主，缺乏互动和实践，单调的教学方法难以培养学生的疾病应对能力。

3 高仿真全身模拟器在临床教学中的应用

临床各种疾病的复杂性和多样性给医学教育带来了诸多挑战，高仿真模拟技术可部分弥补传统教育的短板。目前根据不同的需求，高仿真模拟器包含任务训练器（侧重于特定技能）、虚拟患者系统（侧重于模拟病例及症状）、手术模拟器（侧重于训练手术操作）、产科模拟器（侧重于产科技能训练）以及全身模拟器（侧重于复杂病例模拟训练）。在医学教育中还原较为复杂的临床疾病场景时，大多使用全身模拟器，它能够联动在一台模拟器上完成一例复杂病例的诊疗过程模拟，为学生提供了安全的实践场地。

目前常见的高仿真全身模拟器有以下几种，挪度（Laerdal）的SimMan®模拟人用于高级生命支持、创伤护理和多系统疾病综合管理；科玛（Gaumard）的HAL®听诊模拟人能够模拟多种病理生理状态，适用于急救和创伤培训；加拿大航空电子设备公司医疗服务（Canada Aviation Electronics Inc. Healthcare， CAE Healthcare）的iStan®智能综合生理模拟人用于急诊和重症监护培训，模拟呼吸、循环等多个系统的生理状态；CAE Healthcare METIman®生理驱动高仿真电脑模拟人用于麻醉、急救和综合性病患管理的模拟训练；运用到疾病本身较为多见的是由挪威的Laerdal 公司开发的SimMan®高仿真全身模拟人。随着医学教育需求的增长和临床技能培训复杂性的增加，Laerdal公司认识到需要一种更先进的模拟器来满足全面的培训需求。2001年，SimMan®模拟器首次推出，旨在提供一个高度仿真、可编程的培训工具，帮助医护人员在无风险的环境中进行复杂的临床技能训练^［4］。SimMan®是一种高仿真全身模拟器，能够模拟多种生理反应和病理状况，并且可通过编程实现不同的临床场景。自推出以来，挪度SimMan®系列经过多次升级，目前最新版本是挪度SimMan®Vascular，每次升级都引入了新的功能以提高其教学效果。

4 高仿真全身模拟器在感染性疾病中的应用

国外诸多教学机构已将高仿真全身模拟器SimMan®在部分感染性疾病中应用，在医学教育和培训中发挥重要作用。目前主要应用领域为：①败血症和脓毒症模拟教学^［5-7］。模拟全身性炎症反应综合征和败血症，帮助学生理解和应对这些急性、危及生命的感染性疾病。通过模拟多器官衰竭和生理参数的变化，学生可以练习早期识别、抗生素使用以及紧急干预策略。②呼吸道感染性疾病模拟教学。高仿真全身模拟器被广泛用于模拟呼吸窘迫、低氧血症和机械通气管理的场景，在帮助医学生和医护人员熟悉呼吸机的使用、氧疗方案的选择，以及复杂呼吸道感染患者的综合管理等方面凸显优势^［8-9］。③护理模拟教学。高仿真全身模拟器被用于传染性疾病护理、复杂感染性病例护理管理等多方面的培训，研究^［10］表明，采用高仿真模拟教学后，学生对多种传染病的知晓率显著提高，特别是对病原体的知晓率从教学前的15.4%上升至55.8%，诊断标准的知晓率从17.3%上升到50.0%，并发症的知晓率从23.1%上升至57.7%。总结已有的教学经验，可以看到高仿真模拟器教学在感染性疾病教学中的优势，具体体现为能够逼真地再现感染性疾病的临床症状和体征，有助于学生在面对真实临床情境时具备更高的应对能力；支持多学科团队合作训练，提高临床决策和团队协作的效率；具备重复性和反馈功能，逐步提高学生感染性疾病的诊疗技能。无风险的环境，让学生能够在不影响真实患者的情况下反复练习处理复杂感染病例，特别是在高传染性或高风险的案例中优势更为突出。

5 高仿真全身模拟器教学在临床应用中的挑战

模拟教学一定要服务于教学目标，避免为模拟而模拟的现象。一个成功的模拟教学不取决于临床场景的复杂性，而是对教学目标的贯彻执行以及对目标执行效果的评价（图1）。以埃博拉病毒导致的高传染性疾病为例，借助高仿真全身模拟人进行模拟教学，需要根据教学目标设定不同的临床场景，反复尝试后验证为可实施的成功教学案例。该案例均涵盖了图1中的所有关键环节，且在实际应用中逐一被检验，模拟训练时长达1 000 h以上，掌握了个人防护设备的正确使用、患者评估和团队合作等关键技能^［11］。

目前运用高仿真全身模拟器教学在国内外尚未见到有大规模较好的教学成果体现，分析主要原因有以下几个方面：①模拟教学设备费用高昂限制了模拟器的使用；②模拟教学缺乏高质量临床案例脚本；③高仿真模拟教具本身还存在不足，培训过程中出现失真情况，导致无法最大化体现教学效果^［12］。目前上述3个方面中，教案设计实为关键环节，也是最富有技术含量的限速步骤。目前比较困难的是如何设置成功的模拟教学案例脚本并评估运行过程的教学效果，从而发挥高仿真全身模拟器的最大效能。笔者认为未来的教学过程中需要注重对模拟教学的师资培训，重点研发与高仿真模拟器融合度高的临床案例脚本，合理筛选可重复性高且教学效果好的教学案例范本，为提高学生知识水平和临床技能以及对真实临床环境的适应性提供新型的教案素材。此外，伴随生物学及材料学的不断进步，高仿真模拟器的研发也需要与时俱进，让它更加逼近真实临床场景。

6 高仿真全身模拟器在感染性疾病学科教学中的未来发展方向

高仿真全身模拟器可应用于各感染性疾病学科教学：①致死性感染性疾病的模拟教学，如中枢神经系统感染模拟教学，学生可以在安全的模拟环境中进行临床症状及脑脊液穿刺和病理分析，学习如何准确诊断和紧急处理这种致死率高的感染；②传染性疾病的模拟教学，如模拟HIV感染及其相关的机会性感染的长期管理，包括抗逆转录病毒治疗、患者教育以及复杂病例的管理，对学员从知识技能、核心胜任力、心理建设等多维度进行模拟教学；③院内感染防控模拟教学，如医院环境中预防和控制感染的技能，包括隔离措施、个人防护装备的正确使用以及处理传染性病原体暴露的标准操作程序。

高仿真全身模拟器可与生成式人工智能相结合，未来的高仿真模拟器将结合人工智能技术，提供个性化的学习体验，如根据学生的表现和学习进度，动态调整模拟场景的难度和内容，使训练更加贴近实际临床环境^［13］。由于感染性疾病往往涉及多个器官系统，未来的模拟器将进一步增强多系统交互功能，使学生能够在同一场景中处理复杂的综合病例，而不是片面地只模仿疾病的某一个临床阶段；同时，未来的模拟器将集成更强大的数据收集与分析功能，通过实时监控和评估学生的表现，提供针对性的反馈和教学改进建议。此外，感染性疾病的管理往往需要多学科团队的合作^［14-15］，未来的模拟器将支持多学科协作训练，包括与流行病学、公共卫生、药学、院内感染控制、内科学、外科学、儿科学等领域的专业人员共同参与的综合性模拟场景^［16］。而远程教育技术的发展将使高仿真模拟器能够支持跨区域的协作培训，帮助全球各地的医学生和医护人员共享资源。

7 结 语

面对日益复杂的全球公共卫生问题的挑战，培养具备感染性疾病相关临床问题应战能力的专业素养医学生迫在眉睫。高仿真全身模拟器以其独特的自身属性，将会在感染性疾病教学中发挥重要的作用。以合适的教学目标为导向的多样性、标准化的临床案例脚本构建仍是高仿真全身模拟器发挥效能的重要前提。

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