评估基于模拟的方法在大规模快速提升重症监护能力方面的有效性和影响

《Simulation in Healthcare》：Assessing the Efficacy and Impact of Using a Simulation-Based Approach for Rapid Critical Care Capacity Development at Scale

　　摘要
由于COVID-19病例的增加和医护人员短缺，阿迦汗大学医院（AKUH）意识到需要提升重症监护能力。我们设计并实施了一系列基于模拟的面对面培训研讨会，以快速提升巴基斯坦医护人员的专业技能。这些研讨会的主要目标是培训医疗工作者，以便在需要时能够补充重症监护室（ICU）的医护人员。共举办了19次面对面研讨会，针对来自巴基斯坦各地的医生、护士和相关医疗人员。通过使用高保真医疗模拟技术，这些研讨会提供了实践机会，并涵盖了具体的学习内容，如COVID-19患者的诊断与治疗、休克、心律失常、呼吸衰竭、氧气调节与非侵入性通气、机械通气、重症监护药学、动脉血气分析、紧急情况应对模拟、俯卧位安置、中心静脉导管插入以及视频喉镜检查等。

常见问题解答
COVID-19大流行的出现揭示了全球医疗系统在提供重症监护服务方面的巨大缺口，尤其是在训练有素的重症监护人员方面。即使在美国，像纽约市这样的疫情中心在疫情高峰期也面临重症监护医生严重短缺的问题。为应对这一短缺，实施了分层的人员配置结构，但这导致由专业程度较低的医护人员提供的护理质量下降。为了弥补这些不足，采取了替代策略，例如部署执业护士、非重症监护医生和非医师医疗提供者来支持重症监护团队。这些辅助人员需要接受关于如何管理重症监护患者的培训，通常通过模拟重症监护场景来进行。然而，这些措施凸显了重症监护医生和其他重症监护室（ICU）专业人员数量不足的系统性问题。在低收入和中等收入国家（LMICs），这一问题尤为明显。最近在巴基斯坦的研究显示，重症监护基础设施和服务提供存在显著缺陷：只有大约三分之一的医院（30%–36.79%）的重症监护室和儿科重症监护室配备了合格的重症监护医生，且只有半数（47%–54.8%）的医院达到了1:2的理想护士与患者比例。这些数据强调了加强培训项目和资源分配的紧迫性，以提升巴基斯坦的重症监护服务水平。

从2020年2月25日至2022年12月16日，巴基斯坦报告了1,577,411例COVID-19病例。ICU床位资源有限，大多数国家（包括巴基斯坦）每10万人平均仅有0至2.8张床位。这种情况促使我们迅速开发针对现有和重新调配医护人员的培训技术。这需要全球医学教育界的共同努力，采用创新策略来快速提升重症监护人员的专业能力。为了促进体验式学习，许多机构利用先进技术提供基于模拟的医学教育。这种方法利用技术和模拟人来重现临床场景，让学生和受训者在无需真实患者的情况下练习临床和沟通技能。基于模拟的学习减少了患者受伤的风险，提供了反复练习的机会以识别和纠正不足，并提供了接触罕见临床情况的机会。研究表明，这种方法有助于提高技能转移能力，并使医护人员熟悉医疗设备和器械。此外，使用模拟人和任务训练器有助于防止病毒传播。

为解决巴基斯坦重症监护人员短缺的问题，阿迦汗大学利用高保真医疗模拟技术和在线课程开发了一系列教育干预措施。这些培训课程独特之处在于，它们利用巴基斯坦各地医疗机构（包括公立和私立医院）现有的资源，提供了关于如何管理COVID-19患者的指导。这些机构在复杂性、人力资源分配和物资供应方面存在差异。我们的研讨会旨在培训在COVID ICU和高依赖性病房工作的医生、护士及相关医疗人员。本报告详细介绍了两种基于模拟的培训研讨会的设计与实施过程，并通过调查和反馈分析评估了培训前后的知识变化。

课程开发
2020年10月至2022年3月期间，我们设计了一系列重复的面对面模拟研讨会，以提高巴基斯坦各地接受过重症监护培训的医护人员的专业能力。我们设计了两种不同的专业研讨会：一种针对医生，另一种针对护士及相关医疗人员（包括技术员、急救人员、物理治疗师和呼吸治疗师）。课程设计和实施遵循了Miller金字塔模型，该模型概述了能力发展的四个关键步骤：(a) 了解知识；(b) 知道如何应用知识；(c) 展示如何应用知识；(d) 实际操作。我们采用了改良的Delphi方法来制定课程大纲，并组建了一个专家小组，成员来自麻醉学、心脏病学、重症监护学、内科学、营养学、护理学、药学和肺病学等领域。课程目标、结构和教学方法由课程协调员与AKU教育发展部门共同制定。这一过程包括识别和讨论培训中的潜在弱点或差距，并参考了AKUH之前进行的大规模在线培训的经验。我们还根据国际重症监护医学协会、欧洲重症监护医学协会、澳大利亚和新西兰重症监护协会以及巴基斯坦医师外科医学院等机构的现有重症监护课程进行了调整。我们根据这些讨论的反馈以及第一次研讨会的即时反馈进一步完善了课程内容。课程内容、目标和教学方法的详细信息见表1和表2。

表1 - 医生的课程内容、目标和教学方法
| 课程内容 | 目标 | 教学方法 |
|---------|------|---------|
| COVID-19患者的诊断与治疗 | 识别并管理医院中的轻度至中度COVID-19病例 | 互动案例讨论 |
| 脓毒性休克与呼吸衰竭的诊断与治疗 | 了解脓毒症、脓毒性休克和呼吸衰竭的早期管理原则 | 互动案例讨论 |
| 机械通气 | 了解通气技能，学习如何进行通气及故障排除 | 基于模拟的机械通气讨论 |
| 重症监护药学 | 学习如何在重症监护环境中使用常用药物，包括剂量调整、升压药、镇静剂和抗生素及其副作用 | 互动案例讨论 |
| 动脉血气分析 | 掌握基本酸碱平衡分析方法 | 互动案例讨论 |
| 重症监护中的心律失常 | 了解心律失常类型及其管理方法 | 使用ECG模拟器进行的大规模代码模拟讨论 |

表2 - 护士及相关医疗人员的课程内容、目标和教学方法
| 课程内容 | 目标 | 教学方法 |
|---------|------|---------|
| 急性呼吸窘迫综合征（ARDS） | 讨论ARDS、脓毒症和COVID-19患者的护理 | 包括40–45分钟讲座及15–20分钟问答环节的现场互动授课 |
| 机械与非机械通气 | 讨论患者管理、并发症及机械和非机械通气机的故障排除 | 互动案例讨论 |
| 呼吸衰竭与氧气调节 | 安全提供非侵入性和侵入性呼吸支持，包括氧气调节 | 使用RA Trainer进行互动案例讨论 |
| 紧急情况应对模拟 | 学习如何在COVID-19疫情期间执行紧急响应 | 使用SimMan 3G进行模拟讨论 |
| 俯卧位安置 | 学习如何安全地对插管和未插管患者进行俯卧位安置 | 使用RA Trainer和模拟患者进行模拟讨论 |
| 中心静脉导管与视频喉镜检查 | 学习如何进行中心静脉导管插入和视频喉镜检查 | 使用Task Trainer进行模拟讨论 |

研讨会设置
阿迦汗大学的医学院（获得继续医学教育认证委员会ACCME的认证）与护理学院合作开展了这项培训计划。研讨会设在配备高保真和低保真模拟技术及设备的医学教育创新中心。最后两次研讨会在开伯尔-普赫图赫瓦省的白沙瓦市研究生医学研究所举行。每次研讨会约有30–35名参与者，以确保他们能够充分使用模拟设备和设施，同时遵守COVID-19社交距离规定。

医生研讨会
每场医生研讨会持续两天（每天8小时），包含11个独立环节，涵盖巴基斯坦COVID-19患者诊断与治疗的各个方面。其中7个环节采用模拟活动，4个环节为互动案例讨论。每个环节约持续1小时，由相关领域的专家教授。这些研讨会获得了ACCME的认证，参与者完成培训后可获得12.0小时的AMA PRA 1类继续医学教育学分。

护士及相关医疗人员研讨会
护士及相关医疗人员的研讨会为期三天（每天8小时），前两天侧重于互动案例讨论，第三天进行高保真模拟实践。研讨会内容由相关领域的护士教授。

实施与机构/政府支持
为推动这一计划，我们与联邦和省级管理机构签署了谅解备忘录，以招募参与者。这种合作使我们能够与巴基斯坦所有五个省份（信德省、旁遮普省、开伯尔-普赫图赫瓦省、俾路支省和吉尔吉特-巴尔蒂斯坦省）的医学教育机构进行沟通。参与者由他们的上级推荐，我们通过Facebook宣传了这些研讨会。我们根据他们之前参加过大学提供的在线重症监护课程的情况挑选了一些参与者。只选择了那些负责管理COVID-19患者并且目前在高依赖病房或ICU工作的医疗保健工作者。

**评估和数据收集**

1. **注册**：我们要求所有参与者在线注册。
2. **前测和后测**：我们使用多项选择题前测作为诊断性评估，以衡量参与者的基础知识水平。后测问卷则用于评估完成研讨会后知识水平的提高情况。多项选择题前测包含30个与研讨会内容相关的问题，并且是当面进行的。我们没有采用负分制。
3. **反馈调查**：在课程结束后，我们分发反馈调查问卷，作为总结性评估，以评价课程内容、教学方法的效率以及教学材料在临床环境中的有效性。
4. **培训后评估调查**：我们在参与者完成培训至少30天后，向他们发放了在线培训后评估调查问卷。该调查评估了课程的影响、教学方法的有效性、参与者对重症监护工作认知的变化，以及教学材料在临床环境中的适用性。课程负责人认为30天的时间足够让参与者将培训中学到的知识和技能应用到临床实践中。我们使用Google Forms创建了这份评估问卷，并通过电子邮件在线分发。

**统计分析**：我们通过配对t检验分析了参与者知识水平的提高情况。我们还进行了独立样本t检验，以评估后测与前测结果之间知识分数平均变化的统计显著性。所有分析的统计显著性标准设定为P < 0.05。我们使用RStudio 4.1.2（R统计计算基金会）进行了数据分析。

**实施成本**：我们收集了以下实施成本：
- **模拟研讨会成本**：场地费用、培训材料、办公用品/IT设备/视听服务费用、CME认证费用（每位患者）、激励费用（每位参与者）以及茶点费用；
- **本地交通费用**：城市间航空旅行和地面交通费用；
- **住宿和餐饮费用**。

**图1**：展示了基于模拟的研讨会开发和实施的过程流程。

**评估结果**：共有569名医疗保健工作者参加了2020年10月至2022年3月期间举办的19次高保真度、基于模拟的实践研讨会。其中，13次研讨会是为医生设计的（n = 380人），6次是为护士和辅助医疗专业人员设计的（n = 189人）。在380名医生参与者中，大多数是男性（68.9%），47.3%的年龄在30岁以下，30-39岁的占38.0%，40岁及以上的占14.7%（n = 334人）。从专业身份来看，46.3%是非培训阶段的普通医生，38.4%是住院医师或研究员，15.0%是顾问医生。内科是最常见的专业（31.7%），其次是麻醉学（21.9%）和重症监护（17.1%）。参与者来自巴基斯坦30个城市中的83家医疗机构，其中大多数隶属于三级医疗机构（83.7%）（见表3）。

**表3 - 2020年10月至2022年3月参加研讨会的医生的人口统计特征（n = 380）**

| 变量 | n (%) |
|--------------|-----------|
| 年龄* | 334 |
| <30 | 158 |
| 30–39 | 127 |
| ≥40 | 49 |
| 工作经验年数? | 329 |
| ≤1 | 121 |
| 2–5 | 130 |
| 6–10 | 44 |
| 11–15 | 19 |
| 16–20 | 6 |
| >20 | 9 |
| 性别 | 男性 | 262 |
| 女性 | 118 |
| 职称 | 顾问医生 | 57 |
| 教练/讲师 | 1 |
| 非培训阶段普通医生 | 176 |
| 住院医师/研究员 | 146 |
| 专业? | 麻醉学 | 81 |
| 心脏病学 | 4 |
| 重症监护 | 63 |
| 急诊医学 | 19 |
| 产科和妇科 | 7 |
| 内科 | 117 |
| 儿科 | 5 |
| 肺科 | 49 |
| 外科 | 16 |
| 其他 | 8 |

**表4 - 2020年10月至2022年3月参加研讨会的护士和辅助医疗工作人员的人口统计特征（n = 189）**

| 变量 | n (%) |
|--------------|-----------|
| 性别 | 男性 | 111 |
| 女性 | 78 |
| 职称 | 助理/副教授 | 2 |
| 教练/讲师 | 14 |
| 注册护士 | 143 |
| 呼吸治疗师 | 8 |
| 技术人员 | 22 |
| 专业? | 麻醉学 | 4 |
| 心脏病学 | 25 |
| 重症监护 | 64 |
| 急诊医学 | 5 |
| 一般护理和护士教育 | 18 |
| 妇科 | 8 |
| 内科 | 13 |
| 肾病学和泌尿学 | 4 |
| 儿科 | 10 |
| 外科 | 7 |
| 其他 | 5 |

**分析结果**：
- 医生的知识水平在前测和后测之间提高了31.6%（从15.2 ± 4.4分提高到20.0 ± 4.4分），平均差异为4.78分（P < 0.001）。
- 护士和辅助医疗工作人员的知识水平也提高了32.5%（从16.0 ± 6.0分提高到21.2 ± 4.9分），平均差异为5.27分（P < 0.001）。
- 在所有专业和地点中都观察到了统计学上显著的分数提升。

参与者在研讨会第一天和第二天后填写的反馈表中回答了16个问题（详见补充数字内容1中的反馈表问题，链接：https://links.lww.com/SIH/B166）。绝大多数医生、护士和辅助医疗工作人员认为该计划“非常好”或“优秀”，在6点李克特量表上的平均评分分别为5.39分和5.57分。
在培训后30天的评估调查中，超过90%的参与者表示“同意”或“非常同意”研讨会有助于“提高知识”、“增强信心”、“直接影响重症患者的管理”以及“在临床实践中应用知识和技能”。在受访者中，有386人（98.7%）回答了“您目前在临床实践中应用了研讨会的哪些主题？”这个问题。最常应用的主题是“脓毒性休克”（13.3%）、COVID-19患者的诊断和管理（12.6%）以及“易位体位”（12.1%）。此外，261人（66.7%）报告在临床实践中应用了多个研讨会上教授的主题。在受访者中，有366人（93.6%）表示在参加研讨会后平均管理了6141名COVID-19患者，其中包括管理3641-5279名COVID-19患者的医生和1375-1987名COVID-19患者的护士及辅助医疗工作人员（见表5）。

**表5 - 参与者在30天评估调查中报告管理的COVID-19患者数量**

| 培训后管理的COVID-19患者数量 | 受访者数量 |
|-----------------|-----------|
| 1–10 | 128 |
| 11–20 | 38 |
| 21–30 | 16 |
| 21–30 | 17 |
| >30 | 89 |
| 总计受访者数量 | 366 |

**成本计算**：
这些研讨会的成本以巴基斯坦卢比（PKR）计算，并根据2021年的汇率1 USD = 163 PKR转换为美元（USD）：
- 在AKUH进行的医生现场研讨会的成本为每场17,197美元；
- 在KPK进行的医生非现场研讨会的成本为每场13,768美元。
- 医生现场研讨会的每位参与者成本为582美元，非现场研讨会的每位参与者成本为424美元；
- 护士和辅助医疗工作人员的每位参与者成本为685美元。
- 每位患者的治疗成本为：医生现场58–38美元，医生非现场39–234美元，护士和辅助医疗工作人员33–47美元。

**表6 - 医生现场和非现场研讨会以及护士和辅助医疗工作人员实践研讨会的成本明细**

| 成本项目 | 金额（PKR/USD） |
|-----------------|-----------------|
| 场地费用 | 175,000/17,197 |
| 培训材料 | 1,000/1,000 |
| 办公用品/IT设备 | 30,000/3,000 |
| CME认证费用 | 500/500 |
| 激励费用 | 25,000/25,000 |
| 茶点费用 | 2,000/1,200 |
| 城市间航空旅行 | 45,000/45,000 |
| 城市间地面交通 | 15,000/15,000 |
| 住宿和餐饮 | 8,500/8,500 |
| 总直接成本 | 78,340/13,768 |

**总结**：
我们的急性重症监护培训与公共医疗部门合作进行，签署了谅解备忘录，吸引了来自巴基斯坦所有5个省份的医疗机构的参与者。研讨会包括互动式小组案例讨论和高保真模拟环节，涵盖了广泛的临床相关主题。参与者的多样性凸显了全国对重症监护培训的需求。值得注意的是，最大的参与者群体来自信德省，那里的交通便利性更好，确诊的COVID-19病例数量也最多。此外，我们还在白沙瓦和KPK地区举办了研讨会，证明了我们的培训模式不仅可扩展，而且在地理上也非常灵活。这些努力展示了该计划的适应性和全国重症监护教育的重要性。在像巴基斯坦这样的低收入和中等收入国家，由于资源限制，研讨会的成本可能成为广泛培训和传播的障碍。我们工作坊的每位参与者成本与其他面对面的工作坊相当，这可以通过面对面教学的详细后勤安排、交通费用以及提供给专家医生的津贴来解释。课程内容由各领域的专业医生讲授，他们的报酬与其临床工作的机会成本相匹配，从而确保了他们的参与度，并体现了对其专业能力的重视。尽管说服专家们参与这些为期超过两年的系列工作坊颇具挑战性，但这些津贴有助于保证他们的持续参与。这项投资得到了工作坊实际效果和成效的验证。就每位患者管理的成本而言，我们的工作坊在性价比和效果方面表现突出。值得注意的是，目前缺乏关于基于模拟工作坊计算出的每位患者成本的文献，这突显了我们工作坊的独特性，并提供了一个具有实际应用价值的框架。此外，基于模拟的培训在公共卫生危机（如COVID-19大流行期间）中的益处已有充分记录。然而，许多低收入和中等收入国家的医疗工作者表示在管理COVID-19患者方面缺乏信心。体验式学习理论强调了实践应用对于培养临床技能和知识的重要性，研究表明基于模拟的培训通过反复练习显著提升了医疗工作者的自信。我们工作坊的评估体现了这种向实践性、基于模拟的学习方式的转变，不仅提供了理论知识，还显著增强了医疗工作者的信心，这一点使我们的培训方法区别于传统方法。尽管巴基斯坦拥有举办工作坊的丰富经验，但疫情导致了出席率下降和远程学习方面的困难，这促使我们重新评估工作坊设计以改善学习效果。通过收集反馈，我们解决了不足之处，确保内容保持相关性和影响力。这一迭代过程强调了持续改进文化的重要性，即结合体验式学习和定期反馈可以帮助医疗工作者更好地应对新兴的临床挑战。在工作坊设计中，另一个关键考虑因素是根据医生和护士的不同角色、教育需求以及机构结构（更不用说当地的社会文化规范）来分别组织工作坊。医生和护士在医院内承担不同的任务——医生专注于诊断和医疗管理，而护士则提供直接面对患者的护理服务。这种差异要求为每个群体提供定制化的内容。我们机构的结构——阿迦汗大学医学院培训医生，而护理与助产学院培训护士——进一步强调了分别举办工作坊的必要性，因为这两个学院是独立运作的。此外，医生的工作坊获得了ACCME认证，并提供了继续医学教育学分，而护士的工作坊则没有这一优势，这也进一步区分了两者。医生的工作坊为期两天，重点在于临床决策；护士的工作坊则持续三天，以便有更多实践机会。尽管存在这些差异，但两个工作坊都包含了核心模块（如机械通气），并使用了相同的高保真模拟实验室和设备，确保了资源使用的公平性。这种方法使我们能够根据每个群体的具体专业需求定制内容，而不是采用跨学科的方法，从而突出了针对性、角色特定的培训在提升医疗服务质量方面的价值。在我们的工作坊中，医生对培训的满意度高于护士和其他医疗专业人员，这一点从统计上显著的高反馈分数中可以看出。这表明护士和其他医疗专业人员可能觉得内容、结构和参与机会更符合他们的需求，这可能是因为在巴基斯坦，除了医生之外，其他医疗专业人员很少有这样的定制化培训。护士对工作坊节奏、内容与工作的相关性以及推荐他人参加的意愿评价较高，这可能是由于工作坊时间较长且增加了更多基于模拟的环节。虽然医生的课程设计完善且经过多次修订，满意度很高，知识收获也很大，但这些发现表明仍有进一步调整和改进的空间。对于需要特定技能和深入理解的亚专科培训来说，像我们这样的基于情境的相关工作坊仍然是最有效的策略。未来应进一步探索医生和护士之间的跨学科合作方法，特别是在与临床护理相关的主题上。未来需要开展更多研究，关注可接受性、情境适用性、相关性和后勤考虑因素以及有效性，特别是在资源和社会文化规范不同的国际环境中。

**局限性**
我们的研究存在一些局限性，我们计划在未来的研究中加以解决。首先，工作坊的参与范围仅限于能够暂时离开临床工作的医疗工作者，这限制了参与者的多样性和知识分享的范围。为了提高可及性，我们在各省开展了现场工作坊，以便当地人员能够参与并扩大参与度。其次，尽管课程内容是双语的，但材料仅提供英文版本，因此需要 Urdu 语言的翻译来克服语言障碍并提高可及性。另一个局限性是许多学术机构由于成本和资源限制，缺乏高保真模拟资源。此外，一些医生派来了不从事临床工作的资深同事，这促使我们增加了前线的实践机会。30天反馈调查的响应率较低，因为参与者在转到其他机构后往往难以联系。招募护士也带来了额外的挑战。最初与护士协会的沟通以及与阿迦汗大学校友、护理学院院长之间的合作对于招募工作至关重要，因为通常派来的是管理人员而非最受益的护士。允许护士自己组织工作坊是有益的，但未来的工作可以从护士和医生互相教学的更协作方式中受益。最后，由于护士需要额外一天来处理设备，因此他们的工作坊成本更高。

**结论**
我们的研究结果表明，将基于模拟的培训与案例讨论相结合可以有效提升巴基斯坦重症监护人员的能力和技能。这为未来通过模拟方式提供医学教育带来了乐观的前景，并可以作为在类似医疗环境中开展重症监护及其他专科工作坊的示范模型。