背景：在航天产业中，对于飞行员的训练耗资十分昂贵，操作错误应尽量避免。因此，在飞行员开始真实操作前一般都要利用虚拟现实技术练习手法和技术技巧。在医疗领域，受训者也必须通过大量的操作来熟悉如FFB等的使用技术。现在，FFB和其他内窥镜练习一般都是在真实的病人身上进行。我们假设在虚拟现实技术中心受训的初学者可以迅速的获得基本的技巧，并且与在传统方法下训练出来的高年级学生相比，他们的成果毫不逊色。

方法：我们分别对五位参与肺部和危重护理项目的初级内窥镜使用者进行研究。他们在此中心学习使用虚拟现实纤维支气管镜检查病人情况；在4个小时的集体授课和4个小时的单独练习前后，分别对他们的使用此技术和模拟的气道模型的灵活性、速度和准确性进行两次测试。测试结果会与4位技术熟练的内科医生进行比较，而这几位医生已经在2年间进行过至少200次的内窥镜训练。Student’s T tests??

结果：初学者使用模拟器后大大增加了灵活性和准确性。与训练前相比，在检查过程中遗漏片段的概率大大降低，而触碰支气管壁的情况也越加稀少。是否在观察气管解剖结构时的速度有所提高并没有通过统计数据表明。在训练结束后，初学者的成绩与熟练的内科医生间差距不大，甚至超过了他们。初学者在检查过程中操作的更加全面而且遗漏片段的几率要少的多。

结论：使用虚拟支气管镜进行短期集中的授课和训练使初学者可以获得那些经过多年训练的熟练内科医生所掌握的诊断手法和技术。在传统的气道训练模型上这些技术也发挥效果，因此证明在真实病人身上同样可以

关键词：支气管镜训练；计算机虚拟技术；医学教育；虚拟现实技术
缩写：FFB=flexible fiberoptic branchoscopy; VR=virtual reality

虚拟现实技术是建立在计算机界面上的模拟环境，使用者通过交互式的图形、特殊软件和可以提供视觉、触觉和听觉反馈的技术感受到真实的操作情况。虚拟现实环境便于受训者任意重复操作过程，如果没有其存在，这些训练将耗费巨大的人力和精力。

飞行员的培训是一种公认的虚拟现实训练。在航空、航天和国防工业中，飞行员正式上机前的飞行模拟训练是必不可少的。而且，这种训练一般也被商业客运飞机的飞行员采用以提高飞行技巧。

在如今的医学领域，模拟技术也在不断的帮助学生进行大量训练。有些人会认为这样的大量训练是不合理的，因为病人会变成受害者。而在我们的经验中，在真实病人身上操作却会导致训练过程的延长、反复的诊断、病人持续的不适和医疗风险的增加。

这项研究的目的在于考察受训的初级内科医生（肺部和危重护理受训者）在使用虚拟支气管镜技术中心后可以迅速掌握操作FFB等诊断内窥镜的技术。我们假设初学者在虚拟环境中获得的灵巧性、速度和全面检查支气管解剖结构的能力可以在传统的气道模型中发挥作用，同时我们假设这些受训初学者的能力何以与技术熟练的高级受训者（同一所大学经过三年肺部和危重护理训练的学生）相媲美。

材料和方法

科目和课程设置

在第一年训练的头三个月（如果是初级研究小组，须同时设置1-5的科目？）中，为五位初级肺部和危重护理项目中受训的学生设置8小时的基础FFB操作课程。他们之中没有人接受过相关的训练。

课程的前四个小时包括：（1）一个小时的集体观摩时间，学员可以在网上观看支气管模拟器录像（括号中的内容我没有翻译）；（2）一个小时对支气管解剖结构和FFB检查技术的概述时间，包括FFB的操作、操作姿势、支气管和片段解剖结构的检查。同时对操作录像进行评论并演示其他技术的操作；（3）2小时有导师指导的小组介绍和使用FFB模型单独操作。

训练的后4个小时以单独进行没有指导的操作为主。这种形式的训练要在一个星期内完成，在此之后即是小组训练阶段。每一个受训者都持自己的密码注册使用模拟器。他们会被告知一旦登陆训练，时间和过程会被自动记录。

4位经过三年训练的肺部和危重护理训练的高级学员组成控制小组（科目6-9）。这几位技术熟练的内科医生在学院有超过200次的FFB训练，因此在这方面的技术已经得到了美国国际医疗委员会肺部医疗方面的资格认证。他们每一个人都在以前的训练中使用过支气管模型。

支气管模拟器

这项虚拟现实技术中心由一个虚拟纤维支气管镜、一个计算机交互式界面、一个个人PC机和模拟技术软件。虚拟纤维支气管镜仿照传统的FFB，在虚拟解剖环境中为使用者提供真实的导航图像。计算机交互式界面追踪虚拟镜的动态并反馈给操作者真实的力感。显示器显示从CT数据库中提取的气道图像。为了达到解剖学的正确性，虚拟气道的物理结构也很真实。虚拟病人可以呼吸、咳嗽、流血并在生死关头出现明显变化。

图形模拟器视觉和功能的真实性可便于操作者检查鼻咽、喉、气管和支气管。滴注虚拟的局部麻醉药剂和盐溶液可以通过踩踏板或启动鼠标来实现。当碰触到虚拟气管壁时病人即会咳嗽，窥镜头部如果粘上模拟体液会使窥镜进入气道时屏幕边的发白或发红。这些在真正操作发生错误时会表现出来。

使用者可以在三个从真实病例提取的病人情况中选择一个。这三个包括：检查正常气道、下支气管肿瘤、下支气管活组织切片brushing?and BAL.为了达到研究的目的，所有的讲解、训练操作和测试都被限制在了咽气管镜检的情景中。诊断性的工具如钳子和刷子都不会使用。

为操作FFB，模拟支气管镜被人工插入一个塑料模型面孔的鼻孔内（图一）。踩动踏板对气道进行局部麻醉。在检查过程中，使用者可以观察到鼻咽、声带、和支气管树，利用特殊的路径特征来识别解剖结构（图二）。 当窥镜在气管内吸痰或改变位置时，虚拟系统会做出相应的如咳嗽或分泌液体等反应。模拟器自动记录下操作过程、局部麻醉使用的次数、观测到的支气管片段的数量和顺序、与支气管壁碰触的次数、红视（由于支气管镜过度嵌入、与管壁碰撞或失去方向而造成的气道解剖结构观测不清）的情况。

模拟支气管模型

这个带有头部和胸部模型（括号里的没有翻译）包括塑料的喉和支气管树，可以让使用者充分观察气道上部和下部结构。支气管镜从鼻腔或口腔进入。在做镜检时，操作者并不能看到胸内部的支气管树。一个在胸壁前侧用链子连着的嵌板可以移动，为模型气道提供了一个可以从外部观测的渠道。

FFB模拟器显示在一个支气管镜录像带（）中。过程由研究者录制见证，他在监视屏幕上通过升起的胸壁外嵌板观察操作过程。

研究协议

研究对象训练前测试：在小组授课部分结束后，初级受训者先后使用模拟器和模型来练习观察喉气管的解剖结构。因为他们先前没有使用过模型，允许在测试之前有十分钟熟悉录象和和模型。他们被教导完成一个完成的过程比如为一个咳血的病人寻找病源。在训练之前，受训者也会被要求在模拟器和模型上进行一 次操作。

研究对象训练后测试：在完成了4个小时单独、无指导的训练后，受训者仍然利用先前使用的喉气管解剖结构窥镜场景进行测试。然后再在模型上进行测试。他们其中没有一个人在先前的时间中使用过模型。在训练后期测试中使用的授课方法和研究方法与训练前的一样。受训者再次在FFB模拟器上完成操作。

控制小组：在30分钟有指导的内窥镜模型练习后，熟练的内科医生也在模拟器和模型上进行测试，使用和初学者一样的协议。尽管他们在以前进行过类似的训练但10分钟的准备时间可以使他们更加熟悉使用模拟器和模型这两个过程。

结果测量

使用VR支气管镜模拟器时，计算机会生成一个表示技术技巧的记录，这些技术包括：（1）灵活性：FFB每分钟碰触气管支气管壁的次数和红视的次数；（2）准确性：从遗漏的支气管片段中可以测量出检查的完整性；（3）速度：从开始使用FFB到结束所用的时间。在模型上，速度（所用的时间）和准确性（遗漏支气管片段的数量）由一个监视屏幕的研究者测量，而另一个研究者通过升起的锁链连接的嵌板来观察测量。所有在模型上所做的操作都被录制下来供研究者衡量其精确性。

统计分析

学生的测试成绩往往拿来与研究中的平均成绩和模型/模拟器控制小组比较。训练前的成绩和训练后的成绩比较通过PAIRED T test 来完成。

结果

所有初级受训者都完成了单独的，没有指导参与的训练课程。4个研究科目占240分钟，而另一个项目占210分钟。每一个单独训练的部分平均是78分钟（30到160分钟之间）。在这项研究之前，受训者很少接触到FFB，平均参加过10次左右（0到15次）各种形式的训练。

受训者在两个模拟训练中极大的改进了灵活度和准确性（参考表1和2），与训练前相比，在训练后遗漏更少的片段，并且与气管壁接触次数减少。这些改进的地方还不包括速度的提高（参考表1和2）。由于气管红视而观察不到气道解剖情况的时间却没有改变。

在熟练的内科医生和接受训练的学生所得的分数之间没有显示明显差距。另外，与熟练的内科医生比较初学者在训练过后可以进行更加全面的检查，遗漏更少的片段（参考表3和4）。然而在速度、与气管壁接触和红视方面的改进趋势由技术熟练的内科医生表现出来。

讨论：

FFB是一个常用的内窥镜工具用于诊断和治疗各种气道和肺部异常。每年肺科、耳鼻喉科、麻醉科和胸科医生都会进行超过500000次的内窥镜操作。一般推测在传统的研究生专业训练后可获得操作FFB的能力。但对于肺部医生来说，在内部药理学实习后，还需要2到3年的时间来进行训练。

在训练期内，初级内窥镜使用者学习如操作FFB或支气管录像（这些敏感的仪器的造价是16000到20000美元之间），先观察导师的动作方法，然后在指导下进行操作。动手能力随着不断的操作而逐渐进步，而解释说明的技巧在交互反应、病人护理和全国性的授课中获得。

尽管诊断性纤维支气管的使用在全国范围内是很普遍的，但是基本技能技巧却没有有一个统一固定的衡量标准，因此没办法统一规范的指导先进的诊断性纤维支气管技术的发展，如（这两个词没有翻译？）。近期由美国支气管协会发起的一项研究显示：在被调查的肺病医生中，有87%的人认为一半以上的基础FFB训练过程对于培养一个合格的内科医生是很必要的，这个数据大大超过了10年前61%的数据。另外，有超过50%的受访者认为他们所接受的诊断性内窥镜训练，如（），是不足的。

H……近期报道了高级肺病护理受训者对于训练的看法。尽管过程中的可变性十分显著，大部分受训者还是给予了很高的评价。在熟练程度方面的高度自我评价往往来源于老师手把手的训练。作者相信“努力改进并评价支气管镜操作训练的质量是有必要的。”需要“不断增强技术技巧和保证病人的安全”，这一点也是肺病和危急护理训练项目负责人反复倡导和强调的。

在如支气管镜检等大量的操作过程中获得相关的能力技术首先要求操作者具备灵活性、全面检查的技术和迅速轻柔的手法；因为病人一般是在完全清醒或使用轻微镇静剂的情况下参与的。内窥镜使用者要保证病人、仪器和操作者的安全，同时获取有效信息并做出正确决策。

在传统的训练中，技术与能力会伴随着操作数量的增多而获得。这些技术可以在工作中得掌握，也可以在动物实验室或使用气道模型等过程中学会。然而这些学习方法并不能给学生提供建设性的评价和改正错误操作的机会，除非老师在场进行手把手的指导，指出学生操作的是否合适。另外，质地坚硬的模型往往损坏敏感昂贵的仪器设备，比如FFB或支气管录像镜。更重要的是，不可能在动物实验室或模型身上模仿许多病症，如呼吸运动、声带阻塞、气道分泌物阻塞、血液动力……和其他危急情况。

虚拟环境解决了所有的这些不利之处。实际上，尽管存在一些小的问题，我们研究的结果仍然显示使用虚拟内窥镜模拟器进行短期集中的授课和训练可以使初级受训者掌握操作诊断性内窥镜的技术。并且，接受虚拟技术训练的学生可与经过多年临床内窥镜操作的医生相媲美。在虚拟环境中获得的技术同样可以使用在传统的模型上，而且可以大大提高操作技术，这点说明在真实病人身上也会达到良好的效果。

这些结论对近期公布的一项研究进行了补充，即某些学者提出支气管模拟器可以对初学者和技术熟练的内窥镜操作者分级。有经验者和初学者在内窥镜操作时间、红视出现数量和与气道壁碰撞次数上的数值在两个研究中是相似的。我们的研究清楚的表明灵活性、速度和检查的全面性的技术技巧可以迅速的在计算机虚拟环境中获得。

在医疗和外科领域，如心脏病学、腹外科和麻醉学等方面，都提倡使用许迷技术进行技术训练和测评。使用鹰眼（CEA……）或训练评价腹腔镜技巧的McGill模拟系统（……），学生的临床操作技术得到了大大的改进。目前所进行的讨论集中在，与传统教学相比较，模拟训练是否有助于更多的获取并记住知识。

研究结果使我们坚信在内窥镜训练中结合虚拟技术会在肺部治疗中产生革命性的作用。与正统的观察、教授和操作训练相比，使用虚拟技术可以更加迅速的获得操作技术。在这种环境下，训练变的更加容易，允许有准备好的行动、反应、重复操作、改正失误的机会和单独学习的过程，这些都是教育过程必须具备的关键部分。在训练过程中无须导师在场计算时间，因为受训者可以根据自己的情况选择不同的情景反复操作。操作的反馈性评论可以在记录或录像中浏览，充分的对一对一的互动式教学进行的补充。

Haponik et al对虚拟教学表示了越来越多的关注，因为它提供了一种可以同时评价和提高内窥镜训练质量的途径。这项技术不仅会极大改变内窥镜操作者训练的方法，还会最终用来作为医疗水平的评价标准，相当于飞行模拟技术在商业飞行员的训练中起到的作用一样。