智能化戰創傷模擬人在口腔頜面部創傷救治訓練中的應用及效果評價

田磊 雷德林 賈駿麒 王敬夫 劉義聞 孔亮 趙銥民

現代戰爭中大量高能、高爆武器的應用導致戰創傷的復雜和嚴重程度均達到冷戰以來的最高峰[1-2]，這使得對軍事衛勤人員進行戰場急救訓練成為提升我軍遂行多樣化任務衛勤保障能力的迫切需求。為突破國外對我國的技術封鎖，提高我軍的戰場急救水平，空軍軍醫大學軍事口腔醫學國家重點實驗室研制了智能化仿真戰創傷模擬人及戰場急救訓練系統(簡稱模擬人系統，下同)，其涵蓋多個訓練模塊和數據庫，具有仿真性好、智能化程度高，操作便利、成本低廉的優點，并且能夠滿足野戰與惡劣環境下使用的要求。本調查旨在通過采集該模擬人系統在口腔頜面部戰創傷救治訓練中的使用反饋信息，初步評價其應用效果，為進一步完善該模擬人系統的功能提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 資料

參與本調查的各類人員共計89 名。其中，受訓人員74 名，包括某軍隊醫學院校本科三年級學員36 名、研究生軍醫學員38 名；教員15 名。各類人員統計情況見表1。

表1 參與調查人員類別及職稱分布情況表

1.2 培訓工具

1.2.1 智能化高仿真戰創傷模擬人 該模擬人外形和關節運動特點高度仿真、表面覆蓋材料及內部模擬骨骼與真實人體組織物理特性相似。包涵氣道管理、循環系統管理、呼吸系統管理、頭頸部、四肢、腹部戰傷管理、急救技術培訓、運輸培訓等多個訓練模塊和數據庫，具備實時反映生命體征、高度模擬組織器官、能與普通醫療設備通用、可及時記錄搶救措施和建立醫療檔案、監視救治程序、評估治療結果等功能，并且能夠滿足野戰與惡劣環境下使用的要求。

1.2.2 交互式戰場急救訓練系統 該系統是由戰創傷救治教學、智能戰創傷模擬人控制、實時監測、遠程數據訪問服務五部分組成的基于多媒體技術的戰創傷教學平臺。可通過網絡平臺實現分布式的戰創傷救治的教學；采用生理驅動結合人為干預的方法對智能戰創傷模擬人進行控制；對模擬人生命體征表現進行控制并對救治措施效果進行實時反饋；通過無線通訊技術收集戰創傷模擬人采集的數據，對救治全過程的數據進行檢測、回放和考核；采用基于WCF通訊協議的遠程數據訪問服務，對所有數據進行集中存儲、管理、分析(圖1)。

1.3 方法

1.3.1 示教和練習 示教包括視頻示教和現場示教兩部分：示教視頻由空軍軍醫大學軍事口腔醫學國家重點實驗室組織專家拍攝(圖2)，重點講解模擬人系統的基本構成、基本原理和簡要操作方法；現場示教由多名先期獲得培訓資質的創傷外科教員在模擬人上進行，示教重點在于模擬人系統在應用過程中的具體操作方法、要點和臨床思辨輔導。所有參訓人員在示教后均安排有不少于2 h/人次的實操練習時間，練習科目選用該系統內置的上頜骨骨折病例(圖1)。

圖1 智能化仿真戰創傷模擬人與戰場急救訓練系統軟件界面

1.3.2 客觀評分 分別將36 名軍隊醫學院校本科學員和38 名研究生學員隨機均等分為2 組(n=37)，男女不限。其中，實驗組采用模擬人系統進行訓練，對照組采用傳統的課本講授、相互練習方法進行訓練，實驗組和對照組所訓練內容、訓練學時和練習學時需保持一致。

對所有參訓學員進行考核，評估訓練效果。考核內容包括基礎理論知識筆試和實操技能專家考評，其中基礎理論筆試以閉卷筆答客觀題的形式進行考核，實操技能考試以學員間相互操作為主進行，并由同一專家組成員依據預設得分點進行評分。筆試和技能考試均采取100 分制，及格線均為60 分；筆試成績和技能考試成績分別加權0.3和0.7后累計為總成績，如筆試或技能考試任何一項出現不及格則記為總成績不及格。

圖2 模擬人系統示教視頻截圖及學員實際操作

1.3.3 主觀評分 同樣采用示教-練習-考核的方法，然后分別對參訓學員及教員共計89 人開展問卷調查(表2)。調查內容包括基礎理論知識、實戰操作技能、易上手程度、列裝必要性等。每項最低分1 分，最高分10 分。

1.4 統計學方法

2 結 果

2.1 客觀評分

2 組考核結果見表3。統計學分析實驗組和對照組總體及格率無統計學差異，總體平均分以及基礎理論和實操技能平均分的差異具有統計學意義。

2.2 主觀評分

問卷回收率100%，對調查問卷進行統計，結果見表4。可見教員及研究生學員相較于本科學員更加認為該模擬人系統有利于對基礎知識和實戰操作技能的掌握；職稱較高的人員相較于低職稱人員更傾向于認為該模擬人系統對基礎知識掌握更有利、更易上手；所有參與調查人員普遍認為該模擬人系統有列裝必要。

表3 不同方法訓練的學員客觀考核成績表

Tab 3 The objective results of practitioners trained with different methods

注： ①組間比較，P<0.05

表4 各類別人員對本模擬人系統使用效果主觀感受評分表

Tab 4 Subjective perception scores of participants on the use of this simulator system

高級職稱中級職稱初級職稱無職稱基礎理論知識9.8±0.49.8±0.49.6±0.49.5±0.4實戰操作技能9.6±0.39.4±0.79.2±0.88.8±0.5易上手程度8.6±0.38.2±0.77.9±0.49.2±0.7列裝必要性9.9±0.69.4±0.49.6±0.39.8±0.6

3 討 論

目前，已有西方發達國家軍隊采用生理驅動醫學模擬人作為戰創傷救治訓練的工具，其優勢在于訓練的真實性、安全性和多樣性[3]。反觀我軍，由于當前仍處于從機械化向信息化部隊的轉型期，且缺乏大規模現代化戰爭的實戰經驗，造成我軍的戰場救護水平較先進國家仍有相當差距。此外，我國目前還沒有適用于戰創傷訓練的智能化醫學模擬人，而國外此類產品的價格高昂、且對我國保密，難以購買，無法滿足大量基層醫務人員和一線官兵的戰場救治訓練需要。所以，為突破國外技術封鎖，提高我軍的戰場急救訓練水平，空軍軍醫大學軍事口腔醫學國家重點實驗室聯合空軍軍醫大學西京醫院、空軍軍醫大學預防醫學系等多家單位研制了智能化高仿真戰創傷模擬人及戰場急救訓練系統，填補了我國在這一領域的空白，為提高我軍衛勤保障能力的提升提供了物質基礎。

目前世界上主要使用的戰創傷模擬人有SimMan[4]、Gaumard[5]、Caesar[6]。每種戰創傷模擬人都有不同的側重點，利用某個類型或幾種類型配合可以用于：①單兵自救互救的急救醫療基礎；②小組合作強化的訓練；③醫院戰時危機管理能力，戰時創傷救護、戰時手術準備和操作的訓練[7]。國內目前相關企業的研發水平較低，主要以模仿國外產品為主，所生產的模型功能比較單一，用途也較單一，目前僅僅局限于國內醫學院教學，并無針對軍事醫療訓練用的產品[8]。本模擬人系統以智能化戰創傷模擬人為基礎，囊括多個戰創傷訓練模塊和數據收集分析系統，具備實時反映生命體征、高度模擬組織器官、醫療設備通用性好、可實時記錄和建立操作檔案、全程監視救治程序、考核與評估治療結果、制定個性化教學計劃等功能，并且能夠滿足野戰與惡劣環境下的使用要求[9]。與國外同類產品相比，除具備常規功能功能之外，還可進行實現無線通信、出血模擬、骨折模擬等功能，具有更好地實用性和軍用特點。尤為關鍵的是，本系統具有完全自主知識產權，打破了西方國家技術封鎖，為我國、我軍戰創傷救治人才的培養事業爭取了主動。

在口腔頜面外科創傷訓練領域，由于所涉區域解剖結構復雜、功能重要，以及對傷患容貌、咀嚼、發音乃至心理等影響較大，在既往的臨床訓練中更加側重于由教員單方面進行操作、學員從旁觀看的臨床見習模式，或學員在尸體、模型上操作進行，實際動手機會少、對基礎知識向臨床技能的轉化不夠直觀、對臨床操作要點的把握不夠準確和全面，不可避免地造成了訓練效率的低下[10]。本模擬人系統在現有技術條件下最大程度上實現了對真實人體結構的模擬，配有多種疾病、傷情模塊，基本實現了口腔頜面部乃至全身各種傷情的全覆蓋。在軟件方面，所配套戰場急救系統由全國各相關領域專家帶頭編制，采取病例分析形式，每個病例都設置特定情境，并可根據操作的正確性、準確性和及時性作出相應轉歸。系統可在全自動考評模式和導師考評模式之間隨時切換，所有評價指標均進行充分量化[9]。上述特點確保了本模擬人系統在教學應用中的真實性、全面性和客觀性。

從調查結果來看，客觀評分方面，在隨機分組的參訓本科和研究生學員中，采用模擬人系統訓練的學員無論在總成績、基礎理論成績和實操技能成績方面均高于采用傳統方法的參訓學員。這說明本模擬人系統在應用于教學訓練方面較傳統方法在教學過程客觀性、考核標準量化性、知識點涵蓋全面性、臨床情境真實性等方面所具有的優勢可在一定程度上提高學員考試成績，有助于在短期之內較好地掌握相應知識。本次調查中2 組學員之間總體及格率未體現統計學差異，可能是由于用于本次調查的試卷目的主要為考核學員對相應知識點的掌握程度，卷面難度設置不高，未能有效體現出兩組學員之間知識掌握水平的定性差距。

主觀評價方面，我們發現相對于本科學員而言，具有較好醫學實踐經歷以及專科工作經驗的軍醫研究生學員和教員更傾向于認為本模擬人系統有助于對基礎知識和實操技能的掌握，而本科學員則更傾向于認為本模擬人系統較易上手。分析原因可能是：其一，更為系統和完整的醫學教育背景，以及更為完善的醫學實踐經歷有助于在使用本模擬人系統的過程中對既往知識形成良好的復現作用。而未有系統臨床工作經驗的本科學員在使用中則更多地是相當于一個對臨床技能初次學習的過程，未能在已學理論知識與臨床應用之間搭建起有效橋梁，這在一定程度上會降低其學習效率。其二，不同于本科學員，研究生學員和教員在臨床實踐中已經具備一定的臨床經驗，而本模擬人系統在現有技術條件下仍無法實現對人體的全真模擬。故研究生和教員在使用本系統過程中不可避免地產生一定的不適應感，這種不適感在教員群體中體現得尤為明顯。而本科學員由于其本身尚缺乏臨床經歷，這種不適應感明顯較上述兩者低。

此外，還發現在參與調查人員中，職稱相對較高者對于本模擬人系統在基礎知識、實操技能和易上手程度上的表現給予了更高的評價。其原因可能是職稱相對較高者其理論水平和臨床經驗均相對較高，在使用過程中更能做到心中有數、游刃有余，對本模擬人系統中存在的一些缺陷與不足的寬容度相對較高。經過對走訪記錄的總結，發現參與調查人員對本模擬人系統提出的改進意見主要集中在材料質感、人機互動等幾個方面，這將是我們通過應用最新的材料、技術進行進一步改進的重點方向。所有的參與調查人員均認為本模擬人系統有列裝的必要性,說明本模擬人系統在本次調查群體中獲得了普遍認可，在口腔頜面部創傷教育訓練中具備較高的應用價值。

綜合本調查結果，無論用于院校的本科、研究生教學，還是用于醫院、部隊的軍醫訓練，本模擬人系統均取得了較理想的效果，較傳統訓練方法有著明顯的優勢。同時，在本調查中反饋到的本模擬人系統的一些值得改進的方向， 也為進一步研發工作指明了方向。總而言之，智能化高仿真戰創傷模擬人以戰場急救訓練系統在未來軍事醫學教育及戰場急救訓練方面有著廣闊的應用前景。