医学模拟训练设备类型及发展趋势

李 檬，罗泰来，陈伯华，牛 振

医学模拟训练使用的模型从最初的人体骨骼模型到局部功能模型，从单一病种的模拟到标准化患者模型，有了巨大的发展。特别是计算机辅助技术和虚拟现实技术的应用，更使模拟训练设备能够模拟各种环境以及各种病症，供操作者进行实操练习。本文就医学模拟训练设备的种类和发展作一简要论述。

1 医学模拟训练器的历史

模拟训练最早出现在飞行员的培训中，Edwin是第1台飞行模拟器的发明者，早在1929年就制造了第1台飞行模拟器“blue box”，并取得了专利。飞行模拟器最开始并不受重视，仅仅只是在游乐场中供人娱乐使用。美军在经历了几次灾难性的训练事故后，认识到了模拟训练的重要性，开始应用模拟训练器培训飞行员。二战期间，美军对飞行员的培训需要大量先进的模拟训练设备，促使了飞行模拟训练器快速的发展。与此同时，美军还将模拟训练的思想引入到了医学训练中，促进了医学模拟训练设备的研发。

最早进行医学模拟训练的是挪度(Laerdal)公司。1958年，挪度公司开始研发嘴对嘴人工呼吸模拟训练器。1960年，第1个复苏模型人安妮诞生了。此后，针对心肺复苏和急救技能，挪度公司开发了一系列模拟训练模型。随着计算机技术的发展以及在模拟训练模型中的应用，医学模拟训练模型朝着越来越专业化以及多功能方向发展。

2 模拟训练设备

模拟训练设备可分为手术虚拟训练系列、急救训练设备、器官仿真模拟设备等，也可分为局部模型、半身模拟人和全身模拟人等。

2.1 手术虚拟训练系统 美国依默森(Immersion)公司生产的腹腔镜微创手术虚拟训练系统，利用计算机软件技术在监视器上创造出可以完全互动的腹部微创手术环境，使受训者有身临其景的感受，并结合虚拟触觉感知技术和力反馈技术产生的真实手感，使操作者能真实感受到腹腔镜手术操作的顺应性、组织的粘性和工具对组织的牵拉感等各种触觉信息。德国VRmagic公司生产的眼科显微手术模拟器是一个由计算机驱动在模拟眼上进行手术训练的系统，包括模拟显微镜、模型眼、模拟显微器械及计算机系统，通过它可以进行显微镜下的基本操作训练、白内障手术和玻璃体手术训练。其优点是能把一个手术分步骤、按不同难度反复进行训练，并能重新演示学习者的操作过程，以便教师指出学习者在操作中存在的问题。

2.2 局部模拟训练模型 局部模拟训练模型有气道管理模型、气管插管模型、环甲膜穿刺和切开模型、梗塞训练模型、气胸训练模型、十二导联技能训练器、血压测量训练手臂、注射训练手臂、外周中心导管插入模型、胸部注射模型、婴儿注射模型、婴儿腰穿模型等。局部模拟训练模型能模拟多种技能的训练，这些技能多是有一定的难度，需要反复练习，而现实中难以使用真实患者反复练习的。模拟训练模型给医务人员带来真实的感觉，提高技能水平以及熟练度。

2.3 心肺复苏和除颤模型 心肺复苏和除颤模型包含有复苏安妮、复苏少年、复苏婴儿等。复苏安妮模型人带有电子显示器或者电脑报告仪，能提供基础生命支持(basic life support，BLS)的综合性训练，如心肺复苏(cardiopulmonary resuscritation，CPR)、气管插管、除颤训练等。培训教师能对模型进行多种组合以进行不同的情景设计，如心肺复苏术的综合训练或急救综合训练。复苏安妮模型人具有准确的解剖标志和真实的按压手感，使CPR技术的掌握更加准确;正确的头后仰、压额抬下颌动作才可打开气管;使用的除颤仪，自动产生颈动脉脉动，且与心电图同步，可选择不同心律，模型能作出动态回馈;显示器能显示吹气以及按压的准确性，如吹气正确、吹气过量、吹气过快、按压深度正确、按压过深、手法错误等。复苏少年和复苏婴儿则根据少年和婴儿的体型进行设计制造，调整了相应的按压、吹气手法参数，更适合少年和婴儿的真实急救情况。

2.4 急救、抢救类模型 急救、抢救类模型具有多种功能与型号，如抢救模型、撞伤模型、全功能创伤模型、损伤组合模型等。抢救模型有挪度公司的Tuff Kelly系列、复苏安妮系列等。Tuff Kelly系列有45、70、80 kg等重量型号，具有真实的重量，适宜抢救训练;抢救Kelly模型符合解剖学特征，可用于急救、搬运、固定训练;撞伤Kelly模型带有可插管的头部、逼真的可活动关节和气道，可用于口鼻插管和右主干插管，也可作吸引技术的训练;全功能创伤模型带有3个可互换头部，分别为标准头部、创伤插管头部和Hurt创伤头部模型，能模拟不同的头部创伤情况以及产生动脉搏动，还具有撕裂的耳朵、割裂的眼睛、唇、颈和头皮，不等大的瞳孔和流血的鼻子，脸颊刺穿物，断裂的牙齿和脸部挫伤等。Tuff Kelly系列模型都配备了多种创伤模块，如基本创伤生命支持(basic trauma life support，BTLS)、创伤模块、核生化模块、天花、出血控制模块等，能模拟多种病人真实特征。创伤模块包含了创伤头部、汽车安全带挫伤模块;复合型锁骨骨折、桡骨骨折、大腿骨骨折模块;手臂Ⅰ°、Ⅱ°、Ⅲ°烧伤模块;皮裂伤手掌、足部粉碎性骨折模块;断趾、暴露骨头、暴露内脏腹部和不同口径枪弹伤等。各种模块与模型人相结合再配合虚拟现实技术，能模拟各类型创伤现场如战场、车祸、地震等，供学员实地训练使用。

2.5 Vitalsim生命体征模拟器 生命体征模拟器设计用以作真实性的急救及护理医学方面的培训。它可以与不同的模拟人一起使用以模拟不同生命参数，如呼吸率、脉搏、血压、心电图、心音、呼吸声及肠鸣音等，亦可使模拟人发声，如咳嗽、呻吟、呕吐、尖叫、短促呼吸等。

2.6 Megacode系列全身模型人 挪威挪度公司的Megacode系列全身模型人的型号包括 Megacode Kelly和Megacode Kid。Megacode Kelly是一个全身模拟患者，设计的模拟心肺复苏病例，包括训练气道管理、除颤监护、静脉注射、量度无创血压以及听诊及识别心音、呼吸音及肠鸣音等，尤其适合现场训练。Megacode Kid是1个6岁儿童模型，其余功能与Kelly相同，带有Vitalsim系统并能连接到计算机，还可配备儿童创伤模块，进行儿童创伤的现场抢救训练。

2.7 生理驱动模型人 美国METI公司生产的代表目前最高端医学模拟培训技术的生理驱动高仿真模拟人——HPS(human patient simulator)和 ECS(emergency care simulator)，通过在外形和真人一样的模拟人身上模拟患者的各种生理和病理学特征，对“医生”使用的药物和进行的治疗操作产生相应的生理反应，并在与模拟人连接的监护仪器中显示各种生理参数，加之治疗环境和方式的全面模拟，可以创造出一种交互式的教学情景，实现临床真实场景下对患者的治疗处理。挪度公司生产的Simman 3G也是1个高端全功能模拟患者，它包含能编程的自动模式和预先编程的生理驱动模式，由全身高级模拟患者、导师计算机、患者监护仪、操纵者计算机等设备组成，能自行编程模拟病例，提供全方位的模拟训练。导师模式可以将导师的知识、技能结合起来并直接控制病例以帮组学生学习。SimMan 3G的控制完全无线，能实现自我控制，能在各类模拟环境中使用，如医院、救护车、战场等。生理驱动模型人不仅可以使“医生”了解“患者”的生理状态，判断“患者”的病理变化和对药物或治疗措施的反应，练习使用各种抢救仪器设备，还能在小组模拟抢救中锻炼提高非技术性能力，真正达到培训“医生”临床思维、实际动手和相互配合等综合能力的目的。

3 医学模拟训练设备的优点与发展趋势

医学模拟训练是一门利用模拟技术创设高仿真模拟患者和临床情景来代替真实患者进行临床医学教学的学科，倡导以尽可能贴近临床真实环境和更符合医学伦理学的方式开展教学考核。其具有不与任何法律、法规产生冲突，可控制性和可重复性，训练考核便捷，培训具有高针对性，训练过程可记录和可回放性以及培训考核高认可性等优势。医学模拟训练各种功能的实现离不开训练模型的作用。而医学模拟训练设备最主要的优势在于可以完全复制临床事件并且对患者没有危险。通过使用模拟设备进行训练，可以在安全和可控制环境中去认识和处理急危重症患者，加强对书本知识的理解，提高发现问题、解决问题的能力，掌握处理问题的优化程序，加强团队合作与沟通能力。更重要的是，在这种训练过程中允许学生犯错误，而这种情况在真实操作中是绝对不允许的。同时，通过模拟人和真实模拟环境下的人机互动，可以训练他们的团队精神、领导能力和沟通能力，更提高他们珍视生命的观念。

医学模拟训练设备正朝着专业化、多功能化、虚拟化方向发展。目前手术模拟训练设备已包含了脑科手术模拟器、眼科手术模拟器、腹腔镜模拟训练器、口腔手术模拟器、麻醉训练模拟器等。将来，多功能模拟人搭载不同的疾病模块后，再结合仿生技术、计算机技术、网络技术以及虚拟现实技术，各类手术均能实现各种场景下的模拟训练。各类医学模拟训练的综合开展，能使学习者在获得知识和技能的同时，增长经验，增强自信心。

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