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二、医学模拟技术产生和发展的历史
在医学发展史上,最早的模拟教学方法源于解剖学的兴起。最先使用的教学模型是用于解剖教学的挂图和模具,这些至今仍然在基础医学教学中发挥着重要的作用。随着医学教学内容的不断拓展,现代制造工艺、电子技术的水平也不断提升,医学模拟技术在功能性和仿真性方面日趋完善。
现代医学模拟技术开始于50年前。1960年,现代心肺复苏之父——美国匹兹堡大学麻醉系Peter Safer教授与挪威玩具制造商Asmund S.Laerdal合作研制了最早的心肺复苏模型安妮(Resusci Anne)。挪度公司的这个产品是医学模拟史上第一个划时代的重大事件,最初设计时用作练习口对口的人工呼吸。安妮的面孔源自塞恩河死亡面具的故事,主人公是一个在法国家喻户晓的溺水身亡的女孩。挪度公司想通过设计一个美丽的、引人同情的模拟受害者,鼓励人们练习复苏的技能。安妮后来发展到在胸部置入弹簧,用作练习心肺复苏。
20世纪70~80年代,模拟设备主要以局部功能训练模型为主,如迈阿密大学研发的Harvey心脏听诊模型等。一些高端的模拟人只是在麻醉领域应用比较广泛,如Sim One麻醉模型等。随后几十年间,更多的用于复苏练习、身体检查和其他技能的塑料模型不断出现。随着制作成本的下降,人体模型才得到真正意义上的广泛应用。
20世纪90年代,模拟设备被引入到医学领域,医学模拟技术取得了重大进步。模拟教学之父——美国斯坦福大学麻醉系David Gaba教授与工程师合作开发了第一个真正意义上的模拟人。随后,一些智能化高级综合模拟人被相继研发用于模拟患者。Jaron Lanier发明了一个简化后的可视化腹腔解剖模型,帮助学生实践胆囊切除术。1993年,KISMET虚拟系统出现,使得远程模拟手术成为可能。1994年,美国国家医学图书馆完成了可视化人体工程,使用真实人类尸体的可视化数据实现了三维解剖操作功能。医学模拟技术逐渐成为医学教育和研究中的重要方法,并逐渐演化成5种类型:基础解剖模型、局部功能性训练模型、计算机辅助模型、虚拟培训系统、生理驱动型模拟系统。
加州大学设计的Sleeper软件,集合了复杂的生理性和药理学原理动态,如今已发展成著名的BodySim软件系统。直到1983年,世界上才有了第一款用于人体复苏操作训练的软件。1986年Mad Scientist软件问世,其研发团队之后又开发了许多优秀的急诊医学动态模拟软件。1992年,Rhythm and Pluse软件问世,其升级版本Anesthesia Simulator Consultant(ASC)模拟器成为了当时麻醉人员紧急训练时的主流模拟工具。后来出现的带有多媒体特性的Micro Sim,也是专门为急诊部门用于人员复苏训练和管理而设计的。2002年Program Ace设计的模拟器,已经实现了三维画面的高真实性动态模拟过程,突出体现了时间参数是模拟过程中的关键因素,而这既是未来动态模拟技术的发展方向,也是动态模拟技术能够在医疗领域发挥作用的主要原因。
从1963年起,美国南加州大学就开始引入患者演员,向三年级的医学实习生教授神经学。随后,标准化患者(Standardized Patients,SP)的设计被提上日程,1993年才由加拿大医学委员会首次引入到医生资质考核中,到2004年,SP考核成为了美国医学生拿到医师职业资格必备条件之一。伴随着这些标准的发展,包括急诊科医生在内的医学从业人员才逐渐在学习和实践中开始接受正规化的模拟训练。
世界各地都积极地成立了医学模拟中心。1994—1995年,美国匹兹堡大学和斯坦福大学率先建立了医学模拟中心,将模拟设备用于医学教育。此后美国大部分医学院和教学医院先后建立了医学模拟中心,Sim Man、SimBaby等高仿真模拟人被广泛应用于这些模拟中心。1997年,英国Bristol医学模拟中心成立,该中心引进了当时世界上最为高端的综合模拟系统,通过讲座和培训班的方式吸引了英国乃至欧洲的医学专家和医学生,尤其是它的重症监护模拟病房颇具特色。在中国,2001年以前,对医学模拟教育知之甚少。从2003年开始,医学模拟教育理念开始为大家所熟悉和传播,同济大学附属同济医院举办了首届“现代科技在医学模拟教育中的应用”国际研讨会,推动了其在我国医学教育中的应用。