第二节　医学模拟技术的产生与发展

医学模拟技术最早起源于解剖学的兴起，即通过解剖教学挂图（图谱）、真实解剖标本及解剖示教模型。早在古代中国的宋朝，就有关于针灸铜人的发明记录。该模型仿造中医概念中人体的300多处穴位，主要用于针灸教学与考试。人们可将穴位用泥土堵住，并在该铜人体腔内注水，若学生扎针准确，拔针后，液体就可以从对应穴位流出。该模型对于工艺要求较高，在当时社会并没有铺开使用，但在中外模拟医学历史上均占有较高的地位。近些年我国的考古发现，可能此类针灸穴位“模拟人”可以推至更早的汉朝的经脉漆雕人和经穴漆木人。

而随着医学教育培训内容的不断扩展，内涵不断丰富。同时，几次工业革命带来了制造工艺、电子技术水平的提升，为现代模拟教学设备的产生提供了技术保障，具备不同仿真度的各类型模拟技术与设备先后涌现。

现代医学模拟技术通常认为开始于20世纪60年代。在那时候，对于心肺复苏的研究开始真正意义上严谨化、学术化。而为了培养和普及心肺复苏技术，被誉为现代心肺复苏之父的美国匹兹堡大学麻醉学系Peter Safar教授与挪威的玩具制造商Asmund S. Laerdal先生一起合作研制出了最早的心肺复苏模型，即复苏安妮（Resusci Anne）（图1-2-1）。复苏安妮模型来源于历史上著名的“塞纳河的未名少女”（L’lnconnue de la Seine），因该模型的面容造型来源于19世纪80年代塞纳河上漂浮的女尸。因该女尸的面部表情平静安宁，无任何痛苦挣扎，而且面容姣好，设计者希望通过这样一种美丽的、能激发人同情感的模拟受害人，鼓励当时的大众练习复苏技能。最初的设计仅用于练习口对口人工呼吸，而后发展到了在胸部植入弹簧，用作练习心肺复苏。复苏安妮甚至有“全世界被吻最多的女性”称号。可以说复苏安妮的诞生是模拟医学史上一个划时代的重大事件。

图1-2-1　复苏安妮

1963年，美国南加利福尼亚大学的Howard Barrows医生借助所在地靠近好莱坞的地理优势，聘用当地女演员扮演多发性硬化疾病的女性患者，在神经病学课堂上让医学生面对该“患者”进行接诊和处理，培养医学生病史采集、体格检查、医患沟通和临床思维的能力。这种形式，最初被Howard Barrows医生及其同事Stephen Abrahamson博士称为“程序化病人”（programmed patient），因该演员会按照既定的程序进行表演，帮助教学；后改名为“标准化病人”（standardized patient）或“模拟病人”（simulated patient）。在国际上，目前更倾向于将二者合并，直接使用其缩写，即SP，避免不必要的混淆。SP这种模拟方法因与客观结构化临床考试（objective structured clinical examination，OSCE）结合，能够很好地考察医务工作者的实践能力而得到推广。目前，SP已用于加拿大、美国等国家和地区的医师执照考试中，并且得到了进一步的推广。而SP方法也于1991年起进入我国医学教育人员视野，逐步开展SP相关培训工作，并最早于1993年投入医学教育课程与考核中来，而后得到了缓慢推广。在国家层面，我国自2015年起在医师资格考试分阶段考试的实证研究中正式应用了SP手段进行医学生临床实践能力考核。国际上也有专门针对借助SP进行相关教学培训的人员（含专门培训SP的人员）所形成的组织，成立于2001年，称为标准化病人教育者协会（Association for Standardized Patient Educators，ASPE），推动着SP方法的学术化发展。

20世纪70—80年代，除SP这种形式以外，模拟设备主要以类似于复苏安妮的局部任务训练器（part task trainer，PTT）为主，主要强调针对某一种操作技术或技能进行培训。而后，在SP的共同发明人Stephen Abrahamson和其他人努力下研发了SimOne麻醉模拟人，被誉为第一个高仿真模拟人（high-fidelity simulation）。但由于没有结合很好的培训课程，SimOne并未得到很好的推广与应用。同时期，美国迈阿密大学的Michael Gordon教授根据他们的医护人员培训需求，研发了第一台计算机驱动的心肺综合听诊模拟人，即哈维（Harvey）模拟人。在当时，由于技术条件限制，其不仅十分笨重，而且每一台哈维模拟人只能模拟一种心脏疾病情况。哈维模拟人首次在美国心脏协会的学术年会上展出时，吸引了不少学者的眼球。而后哈维模拟人经过几代的改进，现在已经可以在较为轻便、小体积的模型上呈现几十种心肺疾病。值得注意的是，哈维模拟人并未将心肺触诊、听诊的体征分开模拟，而是以疾病为单元进行组合，再结合对应的同样由迈阿密大学研发的针对性多媒体课程，能够很好地提升医学生的临床能力，该效果已得到多个学术机构的研究结果证实。在随后的几十年里，更多训练模型不断出现，而随着原材料、制作工艺等方面的不断改进，此类模型的制作成本不断下降，用于技能培训的模拟设备得到了大幅度的推广。

尽管模拟设备因为制作成本的下降而得到推广，但此类设备主要限于以塑料、橡胶、硅胶等为主要材质的训练设备模型。而诸如SimOne这样的高仿真模拟人，一方面制作成本难以下降，另一方面不方便移动，难以得到真正意义上推广。20世纪90年代，航天航空领域的迅速发展带来了模拟设备在该领域中的广泛应用。而为了保障航天航空任务过程中的安全，该领域的专家研发了团队资源管理（crew resource management，CRM）课程，也有称危机资源管理（crisis resource management，CRM）。而随着航天航空相关模拟理念进入医学领域，医学模拟技术取得了重大进步。被誉为模拟医学之父的美国斯坦福大学麻醉学系David Gaba教授，与工程师合作研发了真正意义上的高仿真模拟人，并根据航天航空领域的培训研发了主要针对麻醉医师的CRM课程，此类课程主要以还原若干具体案例进行培训，给受训人员提供了物力层面和心理层面的沉浸感，极大地提高了高仿真模拟人的使用率。目前，各医学模拟设备生产厂商均有类似的高仿真模拟人的研发与销售，配合CRM课程，各类型模拟设备得到的真正意义上的推广。值得注意的是，David Gaba教授研发高仿真模拟人和推广医学CRM课程的最主要需求都是为了保证医疗过程中的安全。这种临床上的需求，是模拟医学保持生命力的最主要依靠。

随着计算机软硬件技术的成熟。各类型的基于显示屏幕的模拟（screen-based simulation）也得到了一定的发展。诸如各类型的虚拟病人（virtual patient）软件，还有用于腔镜、内窥镜练习的训练箱，以及近几年随着虚拟现实技术不断成熟的虚拟现实（virtual reality，VR）和增强现实（augmented reality，AR）技术，都可由归为基于显示屏幕的模拟这一类，也可称为虚拟模拟（virtual simulation）或虚拟现实模拟（virtual reality simulation），其区别主要是对应模拟技术或设备可以带来的沉浸程度（degree of immersion）。关于虚拟技术的发展与应用，相关内容在后续章节会有详细描述。

当前，世界各地都在积极地建立或已经成立了模拟医学中心。此类模拟医学中心面向各专业、各层次的培训人员开发，包括但不限于临床、护理、药学专业，涵盖本科、毕业后、继续教育等多个学习阶段。在模拟医学中心里，学员不仅能接受技能训练，也能够学习如何进行医患和/或专业人员之间的沟通、团队合作、态势感知（situational awareness）等“软技能”的培养，以及如何进行跨专业教育（inter-professional education，IPE）等，这些培训都是以课程（course）或课程体系（curriculum）的形式开展，而不是传统意义上的一个个单项技能。同时，近些年来，许多模拟医学中心在研发和承担教师发展（faculty development）课程，希望通过这种方式培养出更多能够执行模拟教学、设计模拟教学案例的合格模拟医学教师。美国匹兹堡大学医学中心于1994年成立的怀特模拟、教育与研究研究所（Winter Institute for Simulation，Education and Research，WISER）与迈阿密大学成立的戈登医学教育研究中心（Gordon Center for Research in Medical Education，GCRME）联合开发的iSIM系列课程，以及主要由哈佛大学医学院的教职人员组成的波士顿医学模拟中心（Boston Center for Medical Simulation，CMS）的模拟综合导师课程等都是闻名世界的模拟教师发展课程，在全世界范围内培养了一大批优秀的模拟医学教师。近几年，我国也有一些医学教师通过国内外会议、师资培训课程，逐步了解和熟悉了模拟教学方法，并在尝试研发属于中国人自己的模拟教师发展课程。

随着模拟医学从业人员的不断增多，世界范围内也有若干国际性、区域性的专业协会成立。除了前文提到的标准化病人教育者协会ASPE，影响力最广的要数国际模拟医学协会SSH，以及欧洲模拟医学协会SESAM。各国也在陆续成立属于自己国家和地区的模拟组织。这些协会机构都在通过各类型会议、倡议活动等在推动着模拟医学的学术化、专业化发展。在医学专业数据库（如MEDLINE等）能搜索到模拟医学相关文章数量，在2004年之后迎来了爆发性的增长，这与国际模拟医学协会SSH于2004年在David Gaba教授等人的努力下，从美国麻醉学会独立成为一个学术组织的时间点相吻合。事实上，国际医学学术界越来越重视模拟医学领域。目前，已有少数国家将模拟医学作为毕业后医学教育的一个专业方向，如模拟医学的硕士、博士研究生课程和模拟医学规范化培训进修项目。模拟医学的从业人员也不再局限于医务人员、医学教育人员，越来越多的管理专业、系统工程学专业人员也加入到了模拟医学的行列中来。