模拟课堂

  滴、滴、滴……监护仪响起了报警音！

  70岁的患者赵某，因高热、干咳、乏力3日，加重伴胸闷1日入院。发病前有归国人员接触史，体温38.3~39摄氏度，影像学检查双肺多发磨玻璃影，新冠病毒核酸检测阳性。患者心电图监测显示突发室颤，呼吸、血氧波形不规则，请组成抢救团队对患者进行救治。

  穿戴防护装备，进入抢救状态……

  立即胸外按压，请用力一点……

  连接除颤仪，分析心律……

  电量200焦耳，充电，清场，开始除颤……

  开放静脉，注射肾上腺素1毫克、胺碘酮300毫克……

  安装简易呼吸器，开始通气……

  准备气管插管，连接呼吸机，使用机械复苏……

  患者生命体征已平稳，感谢您的救治！

  1 沉浸式体验急救全程

  患者病情危重，抢救节奏紧张却井然有序，这样一场对新发呼吸道传染病心搏骤停患者的紧急救治，在传统心血管急救教学中很难复现，并且临床场景存在较高风险，学生也无法身临其境地体验完整的急救流程。如今，在增强现实（AR）、虚拟现实（VR）、混合现实（MR）等沉浸式扩展现实技术（XR）的支持下，这一切都成为可能。

  在北京大学护理学院开设的本科课程“基于XR技术的多元环境下心血管急救虚拟仿真实验”中，学生只需要戴上AR和VR眼镜，便可在虚实结合的环境下，沉浸式体验急救的全过程。

  课程通过构建虚拟环境，复制真实场景，突出救治重点，引导学生在安全环境中不断探索与挑战，提升应急救治能力、团队协作能力、临床思维能力，以及应对突发公共卫生事件的能力。它作为护理学院本科课程“技能强化训练”的一部分，被安排在学生大三时的临床实习之前，一方面帮助学生们巩固通过课本学习到的知识点，另一方面也为他们进入临床打下基础。

  课程团队的老师从2019年开始进行课程设计。之所以选择心血管急救，是因为我国每年心搏骤停的发生较为普遍，而这也是医学专业的学生必须掌握的技能。该课程于2020年初具规模，2023年被评为国家级虚拟仿真实验教学一流本科课程。

  课程开发需要与人工智能、大数据等方面的专业人员合作。护理学院和一家在业内很有经验的公司合作，组成开发团队。“开发过程中遇到的最大难题是如何通过技术把想法呈现出来。”课程团队成员金晓燕介绍，“对于我们来说，这些操作是非常明确和熟悉的，但是，在与技术人员沟通时，大家常会有一些理解不一致的地方。好在公司在前期做过很多护理方面的虚拟操作项目，而且团队中有医学背景的工作人员会专门负责在研发过程中与技术开发人员开展有效沟通。”

  2 真实“触摸”生命的脉搏

  “这个实验给我留下了深刻的印象，它能让我们更好地沉浸在抢救场景中，这是单纯的理论教学和情景模拟教学无法做到的。”2020级护理学专业本科生李欣蕊对这次课程记忆犹新。

  “不像是打针输液，我们在平时就有很多机会练习。”李欣蕊说，即便现在已经进入医院轮转实习，她也鲜有机会进行这样的急救训练，“我觉得这种模拟和沉浸式的氛围体验还是很必要的。”

  与传统的课堂相比，课程有更多的趣味性，而急救本身的紧张节奏却没有半分削减，反而解决了急救“急不起来”的问题，让学生更有紧迫感。李欣蕊说：“我在操作的时候不会像单纯玩游戏时的心态：赢了很好，输了也无所谓。我们无论如何都希望自己能够把患者救下来。”

  课程有实时的互动和反馈，更有沉浸感和真实感。大二的时候，李欣蕊也曾在课堂上学习过心肺复苏，但实际体验了抢救过程后她才知道，虽然每分钟100~120次的按压频率相对容易保证，但是要达到5~6厘米的按压深度，所需要的力气比想象中更大。“如果没有这种反馈，就是在凭感觉盲按。”李欣蕊说，“我觉得这一点对于我们这样的初学者很重要，可以实时调整，积累手感，才能达到老师们那样专业的程度。”

  在创新课程中，学生可以戴上AR眼镜，通过“智能虚拟导师”的自助指引以及实时可视化反馈，虚实结合，在模拟人上进行操作。在此过程中，操作者的视野中会有指导操作的全息影像，操作者可以根据“智能虚拟导师”的语音提示、可视化图像指导，完成胸外按压、人工呼吸和AED除颤。胸外按压反馈仪会实时收集按压数据（按压深度、按压频率、按压时长），并对每一步操作进行可视化反馈和打分，操作者可以随时根据语音提示进行纠错和自助练习，直到完全掌握为止。

  系统在操作中的每一个环节都设计了倒计时，操作的流畅度会影响到最后的评分。虽然经历过课前的线上操作，但是大部分同学在刚开始时，还是需要一个熟悉的过程。李欣蕊说，第一次在模拟场景下做心肺复苏，难免会手忙脚乱。但是当最后把“患者”成功抢救过来时，大家都感到很兴奋、很有成就感。

  3 让学习变得更加主动

  课程的高级生命支持模块2021年在国家虚拟仿真实验教学课程共享平台上线。课前，学生可通过网页版虚拟仿真实验项目进行预习，掌握心肺复苏操作流程，了解新发呼吸道传染病基础知识和专科知识，形成理论基础。此外，其他医学院校和临床医院的学生也可以在线上进行自主学习，通过鼠标和键盘进行相应的操作。截至目前，课程浏览近万人次，实验完成率100%，通过率92.9%，200多人给出了“五星好评”。

  课堂上，学生由易到难地进行单一操作技能实训、单角色虚拟训练和多人协同虚拟练习，在沉浸式虚拟现实场景中，将理论知识应用于现实案例，进一步熟悉实践要点。课程注重培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维，帮助他们提升护理专业素养，引导学生从临床护士的角度对临床问题进行深入探究，培养他们收集资料、查阅文献、人际沟通能力，帮助他们形成临床思维。

  “课程中不仅涉及护理的操作，还涵盖了很多医疗方面的内容，学生不是单纯地遵医嘱给药，而是要进行临床思维的判断和团队间的合作。”金晓燕介绍，在课程中，大屏会同步显示急救操作者的第一视角和第三视角画面，其余的学生可以观察并记录操作要点和问题，并填写观察性评价表。

  实验结束后，老师会组织学生回顾整个操作过程，引导学生通过思维导图对过程中涉及的流程、细节，结合评价表进行深入讨论，提交实验报告。教师可通过服务器记录学生在操作过程中知识点学习情况和操作中测试题回答情况，并统计团队成绩，形成考核报告。授课教师侯罗娅介绍：“老师需要帮助学生梳理整个流程。实验中涉及的急救、心血管、传染病等知识，此前学生们是分开学习的，老师需要在课堂上帮助他们融会贯通。”

  “我们在动手时更多关注每一个步骤的各项操作，而老师在总结时会告诉我们这些操作背后的临床思维，让我们不是死记硬背，而是从大局上理解每个角色的任务。”李欣蕊说。

  在课程的设计中，也融入了医学人文的因素，从判断患者意识时的称呼、拍打的手法，到施救完成后整理患者的衣服，人文关怀贯穿始终。另外，课程还非常重视推广性和普适性，“我们在设计时严格遵循指南和共识。这样一来，课程就不局限于本校使用，而是可以辐射到更广的范围，也是一种对资源的合理利用。”金晓燕介绍，课程的基础生命支持模块在使用时不需要有导师在场，也不需要固定的场地、时间，学生随时可以进行自助式的培训和考核。

  目前，团队正在进行成果转化和推广，设备也从1.0升级到2.0，增加了部分模块的自主考核和反馈。团队期待，未来能让一个从未参加过急救培训的人，在需要时通过“智能虚拟导师”的指导，能够在院外完成一场高质量的心血管急救培训，充分发挥课程的辐射和带动作用，以提高全民心血管急救普及率。