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虚拟现实作为本科一年级医学生复苏训练教学方法的随机对照试验

期刊:Scandinavian Journal of Trauma, Resuscitation and Emergency MedicineDOI:10.1186/s13049-021-00836-y

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告:


虚拟现实作为心肺复苏教学方法的随机对照试验:一项针对本科一年级医学生的研究

作者及发表信息
本研究由德国汉堡-埃彭多夫大学医学中心麻醉学系的Malte Issleib、Alina Kromer等团队完成,合作作者包括生物统计学专家Hans O. Pinnschmidt。研究于2021年发表在*Scandinavian Journal of Trauma, Resuscitation and Emergency Medicine*(《斯堪的纳维亚创伤、复苏与急诊医学杂志》),遵循开放获取协议(Creative Commons Attribution 4.0)。


学术背景
研究领域为医学教育技术,聚焦心肺复苏(Cardiopulmonary Resuscitation, CPR)培训的创新方法。背景基于两大现实问题:
1. 临床需求:心脏骤停患者的生存率与旁观者实施高质量CPR直接相关,而传统培训存在技能遗忘快(6-9个月内)的缺陷(欧洲复苏委员会2015指南)。
2. 技术潜力:虚拟现实(Virtual Reality, VR)因其高沉浸性和交互性,已在腹腔镜手术等领域证明可提升技术操作能力(Aim et al., 2016),但尚未在CPR培训中系统验证。

研究目标包括:
- 验证VR培训在“无血流时间”(no flow time,CPR中断时长)指标上不劣于传统教学(非劣效性检验);
- 证明VR在主观学习收益(subjective learning gain)上的优越性。


研究设计与方法
1. 研究对象与分组
- 样本量:160名一年级医学生,随机分为干预组(VR培训,n=56)和对照组(传统培训,n=104)。
- 排除标准:无。两组在年龄、性别、既往CPR或VR经验上无显著差异(p>0.05)。

2. 干预措施
- VR组
- 硬件:使用VR头显及控制器,搭配Laerdal® QCPR人体模型(触觉反馈)。
- 软件:定制开发的VR-BLS课程(与Vireed公司合作),分为两部分:
- 第一部分:分步骤演示标准BLS流程,用户需主动完成每个步骤(如识别心脏骤停、呼叫急救);
- 第二部分:实时CPR场景,用户对虚拟患者实施胸外按压,系统提供实时视觉反馈(按压深度、频率等)。
- 补充训练:因VR无法模拟球囊面罩通气,额外安排15分钟实体操作训练。
- 对照组
- 45分钟理论讲座(ERC指南内容) + 1小时实体人模操作训练(4:1学员/人模比例)。

3. 评估方法
- 主要结局:最终3分钟CPR测试中的无血流时间(通过Laerdal® SkillReporter软件记录)。
- 次要结局
- 学习收益:采用比较性自我评估(Comparative Self-Assessment, CSA)问卷(11项Likert量表问题),计算学习增益百分比。
- 用户体验:系统可用性量表(System Usability Score, SUS)。
- 统计方法:广义线性混合效应模型(IBM SPSS 26),控制年龄、性别等协变量。


主要结果
1. 无血流时间
对照组显著优于VR组(均值:82秒 vs. 93秒,p=0.000),差异达12%,未达到非劣效性阈值(预设10%)。
- 原因分析:VR组在AED(自动体外除颤器)使用环节表现较差(仅虚拟操作,缺乏实体设备训练)。

2. 学习收益
VR组在6/11项CSA问题中增益显著更高(p<0.05),例如:
- “识别心脏骤停的信心”增益88.7%(对照组70.85%,p=0.014);
- “提供BLS的信心”增益97.04%。

3. 用户体验
96%参与者认可VR易用性(SUS评分),无晕动症等不良反应。


结论与价值
1. 技术局限性:VR在操作技能(如AED使用)教学上仍需结合实体训练(“混合课程”)。
2. 教育优势:VR显著提升学习者的自信心和知识整合能力,可能更适合情感化目标(如应急反应意识培养)。
3. 应用方向:建议将VR作为传统CPR培训的补充,例如用于前期理论教学或高频复训。


研究亮点
- 创新方法:首次将定制化VR-BLS课程与实体人模数据联动,实现实时反馈。
- 双重评估:同时量化操作性能(无血流时间)与主观学习收益,弥补了既往研究偏重单一指标的不足。
- 转化潜力:为VR在非技术性医疗培训(如团队协作、决策训练)中的应用提供范式。

其他发现
- 性别差异:未发现性别对结果的影响(p>0.05),支持VR的普适性。
- 长期影响:需进一步研究VR培训的技能保留率是否优于传统方法。


此研究为医学教育技术的优化提供了实证依据,尤其对资源有限地区(如远程教学)具有潜在推广价值。

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