一种新型模拟手术室教学系统的构建

朱锋杰（通信作者），陈长骏，黄天海，褚永华

浙江大学医学院附属第二医院临床医学工程部 （浙江杭州 310009）

在医学临床教学过程中，一些书本内容抽象，难以理解，医学生只有通过临床实践才能掌握理论知识，提高临床技能，完善临床思维[1-3]。然而，由于现今患者维权意识和自我保护意识增强，传统的临床实践教学模式已经不再完全适用，医学临床教学事业的发展受到严重制约。如何加强医学生临床基本技能和解决临床实践问题的能力，提高教学质量已成为当前医学教育改革、提高临床教学质量的重要课题和研究方向[4-5]。

模拟教学的出现，很大程度解决了这一问题。模拟教学与传统的临床实践教学相比，第一，具备安全性，即不会影响患者安全，可允许学生犯错。第二，具备可重复性，学生可以通过反复训练提高临床技能；通过角色体验和操作模拟，可以将理论应用到实际操作中，进一步加强理论知识。第三，通过情景教学，有助于学生建立临床批判思维。传统的模拟教学模式由于场地限制和学生人数众多，每次参加模拟的学生只有3～5名，未扮演模拟角色的学生通常无法清楚观察到模拟过程，并且无法有效进行交互训练，从而无法达到期待的教学效果。

现基于现代通信技术和IP网络技术，设计了一套新型模拟手术室教学系统。该系统分为模拟手术室、控制室和示教室3个部分，可以对手术室危机管理的各个场景进行模拟，在保证学生在安全的前提下，进行角色体验和临床操作模拟。通过IP网络实时转播进行交互式教学，使未参与模拟的学生更加清楚观察整个过程。经过模拟、回顾、总结，加深学生临床技能的掌握，提高教学质量。

1 模拟手术室模型的建立

基于现代通信技术和IP网络技术，设计模拟手术室教学系统，其拓扑结构如图1。模拟手术室教学系统主要由模拟手术室、控制室、示教室3个部分组成。其中，模拟手术室包括手术室常用设备、模拟人设备及高清摄像设备。控制室包括控制台和机柜，控制台包含模拟人控制设备和语音控制设备；机柜包括磁盘阵列和录播服务器，磁盘阵列可以按照要求选择所需视音频信号，录播服务器可以全程录像，以备今后随时查阅。示教室包括示教工作站、显示屏及语音设备。以上3个部分通过医院IP网络实现视音频信号的实时传输，完成模拟教学。

图1 模拟手术室教学系统拓扑结构

根据拓扑结构予以设计实施方案（图2）。由图2可知，计划于模拟手术室中安装3个高清半球摄像头与1个彩色半球摄像头用于全方位记录模拟手术室中的方案模拟过程。各个摄像头、模拟人的波形界面通过编解码和IP网络传输至各个显示终端并予以显示。同时，高清音视频硬盘刻录机进行各路信号的刻录。

图2 模拟手术室教学系统实施方案

2 模拟手术室的实现

模拟手术室主要包含医用吊塔、中心供氧、负压吸引、手术床及无影灯，完全模拟了现代手术室环境条件，同时配备了麻醉机、监护仪及模拟人设备，实际布置如图3。

图3 模拟手术室的结构布置

控制室建于模拟手术间隔壁，通过单面透视镜隔离。其主要包括控制台与机柜2个部分。如图4所示，控制台主要设有模拟人控制设备、摄像头控制设备和调音台。模拟开始后，负责操作的导师按照初始模拟场景，调节各个摄像头至最佳拍摄角度，设置模拟人的波形参数，并通过图3中的悬吊屏幕予以显示。模拟病例运行后，导师通过模拟手术间的吊顶音响宣读模拟场景。

图4 控制台实物布置

在模拟术中过程时，学生通过无线麦克风边操作边口述给药数据等参数。导师透过单面透视镜实时观察学生的实际动态操作，并根据学生口述给药数据，实时改变模拟人的波形参数（图5）。同时，导师可以在调音台切换输出，分别对除模拟学员外的其他人员单独发出指令从而达到手术过程停电及设备故障等其他手术室危机管理各个场景的模拟。

示教室设有2个液晶显示屏及1个投影仪，可以用于模拟场景的实时转播及讲解，可以设置为单屏显示或多屏显示，如图6所示，从各个角度更加直接、清晰地观察到模拟手术室的状况。并且通过控制室调音台的切换，导师可以将所需视音信号传输至示教室，让示教室的观看人员体验不同的模拟场景。在模拟结束后，参与人员与演员回到示教室，进行场景回顾及自我评价，展开补充发言和建议，充分应用debriefing技巧，巩固理论知识。

图5 模拟人波形参数

图6 示教室显示屏

3 总结

模拟手术室教学系统具备安全性高、重复性强等优点，学生通过模拟案例中的角色体验，理论联系实际，有助于巩固理论知识和培养人文精神。然而，该系统有一定的局限性，如投入资金高，并存在学生安全意识降低的风险，且对于腔镜、显微镜手术的操作模拟有待完善。