計算機模擬教學(xué)在麻醉藥理學(xué)教學(xué)中應用

作者：吳章懷 章卓 李華 李曉冰

【摘要】 計算機模擬教學(xué)具有真實(shí)、安全、模擬疾病情況全面詳細等優(yōu)點(diǎn)，計算機模擬教學(xué)能夠很好模擬臨床使用麻醉藥物情況，值得推廣應用。本文就計算機模擬教學(xué)的類(lèi)型、在麻醉藥理學(xué)中的必要性、應用情況以及注意事項等方面進(jìn)行簡(jiǎn)單討論。

【關(guān)鍵詞】 模擬教學(xué);麻醉藥理學(xué);教學(xué)改革

作者簡(jiǎn)介：吳章懷，從事藥理學(xué)教學(xué)、研究工作。 麻醉藥理學(xué)主要闡明在實(shí)施麻醉過(guò)程中所應用的各種藥物相互作用及其機制，教學(xué)目的是為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習臨床麻醉學(xué)及疼痛診療學(xué)提供基礎理論知識，為順利參與和開(kāi)展臨床麻醉工作奠定基礎[1]。由于涉及藥物在藥動(dòng)學(xué)、藥效學(xué)方面不同于其他藥物，應用環(huán)境亦比較特殊(麻醉生理狀態(tài)下，對麻醉過(guò)程中的變化情況聯(lián)系密切)，因此要學(xué)好麻醉藥理學(xué)比較困難。隨著(zhù)計算機技術(shù)的快速發(fā)展，醫學(xué)教育模式發(fā)生了巨大的改變，計算機模擬教學(xué)的開(kāi)展是臨床醫學(xué)教育的發(fā)展趨勢，也是臨床教學(xué)的客觀(guān)要求。本文就麻醉藥理學(xué)中應用模擬系統進(jìn)行教學(xué)的問(wèn)題進(jìn)行探討。

1 計算機模擬教學(xué)的類(lèi)型

模擬教學(xué)即在規范的技術(shù)路線(xiàn)和參數的控制下模仿(仿真)實(shí)時(shí)情景進(jìn)行教學(xué)的一種方法。最早運用于軍事領(lǐng)域，如軍事演習就是典型的模擬教學(xué)過(guò)程。醫學(xué)領(lǐng)域應用模擬教學(xué)最早是用于解剖教學(xué)，隨著(zhù)計算機技術(shù)的日益強大，模擬教學(xué)已從當初的實(shí)體模擬轉變?yōu)橛嬎銠C交互式模擬以及虛擬系統模擬。通過(guò)計算機虛擬系統，可以利用視、聽(tīng)、觸等感受模擬病人、實(shí)驗室、病房、手術(shù)室、醫院等系統，甚至模擬技能訓練考核，完全改變了傳統教學(xué)及考核方式，對醫學(xué)生的臨床診斷能力和臨床操作水平有全面提高[2]。

計算機模擬系統包括視頻模擬系統(Screenbased computer simulators)和虛擬觸覺(jué)系統(Virtual reality and haptic systerms)。視頻模擬系統是通過(guò)計算機模擬出人體生理學(xué)或者藥理學(xué)變化特征，或模擬所擔當的工作及其環(huán)境，并通過(guò)電腦屏幕演示出來(lái)，人們通過(guò)鍵盤(pán)和鼠標達到人機交換，控制計算機。比如anesoft公司開(kāi)發(fā)的Thevirtual anesthesia machine模擬系統、The anesoft anesthesia simulator模擬系統、The anesoft hemodvnamics simulator模擬系統等。美國METI 模擬系統、Gas man模擬系統等也比較常用[3]。

虛擬觸覺(jué)模擬系統是通過(guò)計算機從視覺(jué)和觸覺(jué)兩方面模擬出正常人能感知到的物體或環(huán)境，因而其自由度更大。從理論上講，虛擬現實(shí)的人機界面更為真實(shí)，它是通過(guò)頭盔上高清晰度的顯示屏給出三維立體物體或者環(huán)境，以觸覺(jué)模擬手套模擬出手摸物體的感覺(jué)，受訓者頭部位置的移動(dòng)可造成受訓者在虛擬環(huán)境中的相對位移，而手上的傳感器將手部操作傳入計算機，計算機將所有信息組合起來(lái)，受訓者本人也是虛擬互動(dòng)系統中的一個(gè)組成部分[4]。如1998年開(kāi)發(fā)的cathsim模擬系統是靜脈穿刺模擬模型，當你抓住一個(gè)手柄狀的附件時(shí)，就象抓住患者的手臂一樣，此時(shí)傳感器就會(huì )將你的每一個(gè)動(dòng)作記錄下來(lái)。當穿刺針慢慢插人時(shí)，計算機會(huì )提供即時(shí)的視覺(jué)和觸覺(jué)信息，從顯示器上可以看到穿插針在虛擬手臂中的位置，模型內部一套由計算機控制的機電裝置則會(huì )通過(guò)穿插針使操作者感受到穿插過(guò)程中所遇到的阻力，包括開(kāi)始很容易穿過(guò)患者的皮膚， 在到達血管壁時(shí)遇到較大的阻力以及當用力穿過(guò)血管壁時(shí)的落空感。同時(shí)從計算機的揚聲器中你甚至可以聽(tīng)到病人發(fā)出“哎呀”的叫聲，更使人產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)[5]。

2計算機模擬教學(xué)在麻醉藥理學(xué)教學(xué)中的必要性

2.1 模擬教學(xué)具有無(wú)可比擬的安全性和真實(shí)性 醫學(xué)是一門(mén)經(jīng)驗性很強的學(xué)科，如果醫學(xué)生在沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗下貿然在病人身上學(xué)習，必定會(huì )給病人帶來(lái)不便甚至危害。而且病人數量有限也不能完全滿(mǎn)足學(xué)習的要求，加上為了減少醫療糾紛和保證醫療質(zhì)量， 有的教學(xué)醫院可能會(huì )在某種程度上忽視甚至犧牲臨床見(jiàn)習和實(shí)習教學(xué)，于是醫學(xué)理論和技術(shù)的結合與提高便一直是困擾醫學(xué)生學(xué)習的難題。因此通過(guò)在理論課學(xué)習過(guò)程中運用計算機模擬系統，提供一個(gè)近似于真實(shí)但是又安全的人體環(huán)境，既可以不損害病人利益，又可以在沒(méi)有任何危險的前提下為醫學(xué)生觀(guān)察藥物的作用和不良反應提供平臺，提高醫學(xué)水平。比如美國METI 模擬系統對“模擬人”治療的演練過(guò)程既不存在治療失誤的危險性，又可反復為各種病例的診斷與治療演示出準確的效果[6]。

2.2 模擬教學(xué)溶知識性、趣味性、場(chǎng)景性于一體，有利于學(xué)生多方面能力的培養。麻醉藥理學(xué)涉及的藥物種類(lèi)繁多，作用機制復雜，多數學(xué)生認為難學(xué)難記。模擬教學(xué)運用聲音、圖象、觸覺(jué)等多種教學(xué)手段，在理論學(xué)習和臨床實(shí)踐之間架起了一座橋梁，情景的逼真和角色的進(jìn)入，不僅使學(xué)生的思維能力、組織能力以及運用知識解決實(shí)際問(wèn)題的能力得到提高， 而且使學(xué)生的心理素質(zhì)得到鍛煉， 增加了其心理承受能力，這對其盡快地適應臨床、走向臨床是十分有益的。

2.3 模擬疾病情況全面詳細，有利于增加學(xué)生知識范圍和對藥物的理解。對于一些偶發(fā)而嚴重的事件， 比如麻醉過(guò)程中發(fā)生的過(guò)敏性休克、惡性高熱、心力衰竭、心搏驟停等， 醫學(xué)生在見(jiàn)習和實(shí)習階段都可能遇不到，因此到臨床后缺乏及時(shí)正確識別和處理能力。模擬教學(xué)可以模擬出各種臨床事件，學(xué)生可以在老師的指導下在模擬器上反復地進(jìn)行訓練直至掌握該事件的處理，也可以有意識地進(jìn)行錯誤的操作或治療以觀(guān)察其后果，從而加深對該事件正確處理的理解。比如The anesoft anesthesia simulator模擬系統預存了各種病人在進(jìn)行全麻、局麻、心血管、神經(jīng)外科、兒科、產(chǎn)科等麻醉時(shí)的不同情況， 并預存了正常人群和并發(fā)各種常見(jiàn)疾病的人群對100多種藥物的藥代、藥效反應，還可以模擬出惡性高熱、空氣栓塞等特殊病例[7]。該系統通過(guò)電腦屏幕顯示出麻醉病人及麻醉機和監護儀的參數、數據，受訓者通過(guò)鼠標和菜單檢查病人情況，控制病人的呼吸道和通氣，并給予相應的液體和藥物，系統自動(dòng)記錄受訓者診斷和治療的全過(guò)程。受訓者可以通過(guò)查看幫助菜單了解最佳處理方案。

3 計算機模擬教學(xué)在麻醉藥理學(xué)教學(xué)中的應用

3.1 模擬教學(xué)的課程安排 麻醉藥理學(xué)模擬教學(xué)課程應該可以集中安排在基礎理論課結束后(即集中見(jiàn)習)，也可以在每一章節授課過(guò)程中(即分散見(jiàn)習) 進(jìn)行，兩種方式的安排都各有優(yōu)點(diǎn)。

3.2 模擬教學(xué)內容的安排 麻醉藥理學(xué)涵蓋12個(gè)章節，涉及數十種藥物。計算機模擬教學(xué)可以應用于麻醉藥理教學(xué)的各個(gè)方面。(1)內容上可以將一些具有共同特點(diǎn)和內在聯(lián)系的藥物放在一起進(jìn)行，如鎮靜催眠藥、阿片類(lèi)鎮痛藥、某些局麻藥都能通過(guò)靜脈途徑給藥，將這幾類(lèi)藥捆綁式地“組裝”起來(lái)，構成特定的場(chǎng)景，通過(guò)啟用視屏模擬系統，使學(xué)生能對這幾種藥的藥效動(dòng)力學(xué)和藥代動(dòng)力學(xué)進(jìn)行比較，發(fā)現它們的不同之處，尋找共同點(diǎn)，達到強化理論知識的目的。(2)可以利用模擬系統中的特定數據模擬成臨床病例展開(kāi)用藥討論。比如要了解吸入麻醉藥在肺泡及體內其他組織中的分布情況，可以通過(guò)Gas man模擬系統軟件， 模擬吸入麻醉藥的溶解度、揮發(fā)性等物理特性對其麻醉效能的影響， 還可以通過(guò)視屏形象地體會(huì )出低流量、循環(huán)緊閉式麻醉方式對吸人麻醉藥藥效動(dòng)力學(xué)和藥代動(dòng)力學(xué)的影響[8]。relax模擬系統則可以模擬肌松藥在臨床上的使用， 它結合實(shí)例介紹肌松藥使用和監測的重要原則，顯示肌松監測儀的連接方式， 而且以動(dòng)畫(huà)的方式演示肌松藥在神經(jīng)肌肉接頭處的作用原理以及肌松藥在體內分布、降解、排泄等藥代動(dòng)力學(xué)方面的內容[9]。The anesoft sedation simulator模擬系統可以指導受訓者如何在特殊環(huán)境下正確使用鎮靜藥物、進(jìn)行必要的監測和處理常見(jiàn)的問(wèn)題[4]。

3.3 在麻醉藥理學(xué)考試中的應用 模擬系統具有可重復性和可標準化性，因此通過(guò)模擬系統將以知識記憶為評分標準的傳統考試改成以檢測臨床能力為主要目標的現代考試模式，即Stillman等學(xué)者所倡導的以臨床模擬問(wèn)題為基礎的模擬考試模型。模擬系統不但可以考察學(xué)生對知識的理解程度和實(shí)際動(dòng)手能力，還可以考察學(xué)生在具體場(chǎng)景中組織管理、溝通交流、觀(guān)察和應變的能力。比如通過(guò)以一個(gè)病人整個(gè)麻醉處理過(guò)程中的問(wèn)題讓學(xué)生參與回答，按照模擬系統顯示的正確與否評分。

4 模擬教學(xué)在麻醉藥理學(xué)教學(xué)中應用注意事項

4.1 應堅持實(shí)事求是， 從實(shí)踐出發(fā)的原則。由于模擬教學(xué)軟件系統昂貴，我國國情決定不可能每個(gè)科室都配備模擬教學(xué)系統，可以采用共用資源，與CAI教學(xué)有機結合等辦法解決資源不足的問(wèn)題。比如在以培養思維能力為主時(shí)結合授課可以使用CAI，輔以標準化模擬體或模擬人，而在演練操作技能時(shí)則以模擬化教學(xué)輔以CAI。而對那些含實(shí)踐內容較多的章節則就直接實(shí)行模擬教學(xué)， 融理論與實(shí)踐于一爐。

4.2 編輯時(shí)注意修正數據：由于模擬系統軟件是依照美國臨床病人的生理和病理生理特點(diǎn)設計的，有些數據不符合國人狀態(tài)，因此在病例編輯時(shí)對某些數據要進(jìn)行修正。另外“模擬人”畢竟不是真人，不能完全反映出真實(shí)人體的復雜性以及無(wú)法互動(dòng)實(shí)時(shí)交流，虛擬技術(shù)還需進(jìn)一步完善和提高。

總之，計算機模擬教學(xué)能夠很好模擬麻醉藥物在應用中的情況，值得推廣應用，雖然目前麻醉藥理學(xué)模擬教學(xué)尚處于起步階段，落后與國外，但由于模擬教學(xué)顯而易見(jiàn)的優(yōu)點(diǎn)，肯定今后教學(xué)的必然手段。相信隨著(zhù)模擬教育的不斷深入發(fā)展，將更大地發(fā)揮教學(xué)的優(yōu)勢，提高教學(xué)質(zhì)量，并將取得更滿(mǎn)意的教學(xué)效果，為社會(huì )培養出綜合素質(zhì)更高的麻醉學(xué)人才。