Learning awake fiberoptic intubation: use of a computerized mannequin simulator teaching
Original Article

学习清醒纤支镜插管：使用计算机化人体模型模拟教学

Linda Y. Tang1, Roy Phitayakorn2, Suresh Venkatan3, Jingping Wang4

1Trinity College, Duke University, Durham, NC, USA; 2General and Endocrine Surgery, Surgical Education Research, Massachusetts General Hospital, Boston, MA, USA; 3The Massachusetts General Hospital Learning Laboratory, Boston, MA, USA; 4Department of Anesthesia, Critical Care and Pain Medicine, Massachusetts General Hospital, Boston, MA, USA

Contributions: (I) Conception and design: R Phitayakorn, J Wang; (II) Administrative support: R Phitayakorn, J Wang; (III) Provision of study materials or patients: R Phitayakorn, S Venkatan, J Wang; (IV) Collection and assembly of data: All authors; (V) Data analysis and interpretation: All authors; (VI) Manuscript writing: All authors; (VII) Final approval of manuscript: All authors.

Correspondence to: Jingping Wang, MD, PhD. Associate Professor, Director of Oral and Maxillofacial Surgery Anesthesia, Department of Anesthesia, Critical Care and Pain Medicine, Massachusetts General Hospital, 55 Fruit Street, GRB 444, Boston, MA 02114, USA. Email: jwang23@mgh.harvard.edu.

背景：经鼻气管插管是为口腔颌面手术患者开放气道的最常用方法。纤支镜插管（fiberoptic intubation, FOI）是麻醉医生和急诊科医生的一项基本技能。然而，目前能够进行真正的插管培训的课程和设施存在不足。

方法：在这项单中心、前瞻性的质量改进研究中，我们开发了一项计算机化人体模型模拟教学课程，以协助培训医务人员。该课程通过指导性的视频和讲义向参与者介绍FOI。参与者在带教老师的密切指导和即时反馈下，通过案例研究进行FOI练习。练习结束后，参与者需要对该课程是否有助于临床实践进行评估。

结果：33名参与者完成了该课程，其中30名参与者完成了调查。所有参与者（n=30）都认为模拟训练足够逼真，可以作为学习的一部分。约90%的参与者（n=27）认为模拟练习有助于提高技术能力，所有参与者（n=30）都认为模拟练习适用于临床。77%的学员认为他们会因为这个课程而改变实践操作。

结论：我们的课程在提高麻醉住院医师和注册麻醉护士（certified registered nurse anesthetists, CRNA）对使用FOI知识和技能的信心水平方面取得了初步成功。需要进一步的研究来证明这种教学成果为真实患者带来的益处，并优化该课程。

关键词： 经鼻纤支镜气管插管；口腔颌面手术；计算机化人体模型模拟软件

Received: 16 November 2022; Accepted: 24 March 2023; Published online: 31 March 2023.

doi: 10.21037/joma-22-38

重点

主要发现

• 我们创建了一项教学课程，帮助麻醉住院医师和注册麻醉护士（CRNA）学习清醒纤支镜插管（FOI），使用计算机化人体模型的练习场景和实时反馈。

哪些内容已知，哪些内容是新发现？

• 目前提供正式气道轮训的麻醉住院医师课程数量有限。此外，目前还没有正式的FOI的教学课程或学习目标。

• 我们基于模拟课程成功地帮助麻醉住院医师和CRNA提高了技能水平。学员报告称，这种模拟类似于真实的临床环境，而且课程与临床实践相关。

这意味着什么，现在应该如何改变？

• 我们鼓励其他住院医师课程在培训初期为麻醉学员提供类似的学习机会。

简介

背景

对于接受口腔颌面手术的患者来说，保持开放的气道至关重要。经鼻气管插管是为患者通气最常用的方法，因为与经口气管插管相比，它灵活性更强，且不影响术野[1]。因此，纤支镜插管（FOI）是麻醉医生必须掌握的技能，对于手术过程复杂的口腔颌面外科（OMFS）患者来说，接受经鼻气管插管是必不可少的过程[2,3]。虽然插管通常是在全身麻醉下进行，但对于伴有困难气道的患者，特别是当预计同时出现困难面罩通气时，应考虑行清醒的FOI，因为清醒的FOI可以保留自主呼吸，并有利于观察患者呼吸时喉部声带开合的情况[2-5]。

部分患者可能出现插管困难的情况，插管失败可导致严重的后果，如缺氧，甚至危及患者的生命[3,6]。插管的并发症包括声带损伤、食管穿孔、咽后水肿、支气管插管和/或神经损伤，如迷走神经和舌下神经损伤[7,8]。减少插管尝试的次数并建立及时的操作退出机制可以将对患者的伤害降到最低[9]。应教会医护人员根据患者的情况预测插管过程中的困难和可能的并发症[10]。

理论依据和知识鸿沟

教学课程可以用来帮助学习者练习标准化的操作程序和应急管理技术，以帮助降低插管的并发症发生率[6,11-14]。然而，这方面的正式培训设施是有限的。在美国和加拿大，只有大约一半的麻醉住院医师课程涉及正式的气道轮训，只有不到一半的教师负责培训[13]。此外，没有建立操作能力的标准，不同培训课程的插管练习目标也不同[11-17]。目前，还没有数据概述评估气道管理能力和建立信心所需的最低标准[10,12]。模拟是指导和评估气道教育课程的一个理想工具。文献中对健康代表、动物、真实患者或人类患者模拟软件都有描述[14-18]。一般来说，较为仿真的模拟软件可能增加学员对困难气道管理的信心，因为先进的模拟软件可以模仿多种气道状况，并可接受重复尝试和不同策略[15,17,18]。

目标

在这项研究中，我们创建了一个培训课程，为麻醉住院医师和注册麻醉护士（CRNA）提供学习机会，使用可即时反馈的教学技术和标准化的能力评估系统学习清醒FOI。我们收集了学员的反馈意见，以评估使用计算机化人体模型模拟训练对操作者舒适度和执行清醒FOI的能力提升的有效性。

方法

结果

主要结果是评估使用计算机化人体模型模拟培训对操作者舒适度和执行清醒FOI的能力提升的有效性。次要结果是：（Ⅰ）评估培训对操作者信心、知识和清醒FOI技能的影响；（Ⅱ）从操作者的角度评估培训方法的可接受性和可行性。

教学课程

这项单中心、前瞻性的质量改进研究在麻省总医院（Massachusetts General Hospital, MGH）进行。我们的课程包含四个不同的阶段（图1）。第一阶段是指导阶段，重点是观看指导性的清醒FOI视频、熟悉教学讲义和介绍模拟环境。视频侧重于FOI的概述，特别是清醒FOI。教学讲义包括对专注于操作方法整体步骤的材料、设备以及预期与真实情况的差异（人体模型的局限性、如何呼叫援助，等等）的模拟环境介绍。教学计划还包括尽量减少鼻出血风险的技术和策略，如使用Afrin鼻腔喷雾剂和在插管前用温水冲洗鼻管以软化鼻腔。

图1
图1 模拟训练课程总览。FOI，纤支镜插管。

第二阶段是实践阶段，这一阶段让学员学员有机会在计算机化的成人人体模型上复习和练习基本技能。人体模型放置在MGH模拟手术室（图2）[19]。基于人体模型的模拟软件实现了自主呼吸的真实功能，实时显示电子监测信息[血压（blood pressure, BP）、心电图（electrocardiogram, ECG）和SpO2]，可进行语音交流，并且可以通过鼻腔和口腔路径进行插管。这些人体模型由模拟专家运行，对学员可能应用的多种不同的临床策略作出反应。任务训练器的特色是可持续的口腔和鼻腔气道，可供重复练习，同时还有专家教授的指导。

图2
图2 MGH模拟OR的观察舱。可供相关人员在高处对手术台进行观察。OR，手术室；MGH，麻省总医院。

第三阶段是案例研究阶段，这一阶段会向学员提供一个详细的案例情景。要求学员综合患者的病史和气道评估结果，设计一个插管预案。然后，学员与老师就这一方法进行讨论，就像在手术室面对真正的患者时一样。在老师的直接监督下，学员在计算机化的人体模型上进行清醒的FOI，而这些模型已被修改为具有困难气道情景的模型。情景包括气道狭窄（通过在人体模型的气道外部周向绑上电池来创造）和严重的焦虑（由模拟专家通过人体模型的扬声器标识来创造）。在整个课程中，我们确保每组学员（8名参与者）有3名带教老师，在基于模拟的培训课程中提供个性化的指导和反馈。我们还密切监测这一过程，以确保每个学习者都得到带教老师的充分关注和支持。

最后一个阶段是评估阶段，学员在此阶段获得反馈。我们采用适时的教学方法，将教学重点放在学员在完成情景模拟后认为最困难的内容上。在情景教学结束后，我们采用标准化的评价对该环节进行客观的评估（表S1）。在分发评估调查表之前，我们根据培训项目的学习目的和目标制作了书面调查问题。我们对这些问题进行了试点测试，以确保其清晰和有效。学员需评价这种学习方法对现实的帮助，以及这种模拟对他们临床实践的适用性，并提供反馈意见。

人体模型模拟软件

研究中使用的人体模型模拟软件是Laerdal SimMan Classic（Laderal Medical，Stavanger, Norway），使用的软件是Legacy软件（Stavanger, Norway）。我们选择这一人体模型模拟软件是因为它是对气道的解剖学和生理学的高度仿真模拟，也应用于MGH学习实验室中。

参与者

项目学员的人员构成见表1。图3展现了参与者在模拟课程中练习FOI的情景。

表1
表1 项目学员的人员构成。CA，临床麻醉；CRNA，注册麻醉护士。
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图3
图3 学员在计算机化人体模型上练习FOI。FOI，纤支镜插管。

结果

评价回答

表2列出了项目参与者的评价结果。在完成项目的学员中，所有的学员都至少在某种程度上认同模拟具有足够逼真的效果，可以帮助他们参与学习，并且在临床上适用于他们未来的实践。大约90%的学员认为模拟练习至少在一定程度上帮助他们提高了技术能力，77%的学员认为他们会因为这个课程而改变自己的实践。学员提供的详细评价意见见表S1。

表2
表2 课程学员的评价回答
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讨论

主要发现

清醒FOI是麻醉学中对OMFS患者进行困难气道管理的一项基本技能。我们创建了一个培训课程，帮助MGH的麻醉住院医师和CRNA提高清醒FOI的熟练程度。在我们的课程中，学员们制订了气道管理计划，并在严密的监督下，根据计算机化人体模型的案例情景进行清醒的FOI。评估结果显示，模拟提供了一个真实的临床环境，从而提供了有效学习清醒FOI技能的条件，学员们对此感到满意。学员们指出，在完成这一课程后，他们对自己的能力更有信心，并希望在住院轮训期间能更早地获得这种学习机会。

优势和局限性

与医学教育中使用的其他各种教学方法，如传统的讲座、指导方法、翻转课堂和苏格拉底方法相比，模拟训练涉及使用高保真人体模型、虚拟现实技术或标准化患者来模拟真实的场景，让学员练习他们的技能和决策能力。它提供了实践经验，为学员提供了一个安全和可控的环境，允许学员犯错并从中学习，同时避免将真实的患者置于危险之中。其局限性包括实施成本高、仅限于特定场景、可能无法提供对患者管理和护理的全面理解等。特别是，在人体模型上进行FOI与在真实患者身上进行FOI仍有区别。例如，在上气道狭窄的情况下，清醒FOI可能存在困难，而模拟软件很难真实地呈现这种情况[6]。事实上，我们项目中的一些学员指出，由于人体模型干燥且气道结构僵硬，在人体模型上插管更容易，并建议减少课程教学阶段的长度，以留下更多的时间来练习技能和提供实时反馈。此外，一些参与者也提供了有帮助的建议，使模拟手术与手术室环境能够结合得更紧密，如练习给患者用药和让其他手术室人员在场。我们根据参与者的反馈修改了场景和模拟形式，以改善学习体验。

与类似研究的比较

随着基于模拟的培训越来越多地被纳入医疗和麻醉教育中，许多项目可以帮助培训医护人员提高气道管理技能。根据最近的研究，基于模拟工具的学习已被证明能有效地提高常规临床技能的表现[14,18,20]。然而，模拟工具中气道的整体保真度或真实性仍处于研究中[18]，一些项目参与者也指出了这一问题。根据荟萃分析的证据，基于模拟工具的培训未必优于非模拟的培训，主要是因为在真实患者身上完成插管的成功率很难计算[14]。最近，有几项课程尝试了创新的方法，以提供更逼真的人类气道进行培训。一组研究人员创建了一个模拟咽旁脓肿的尸体模型，以帮助住院医师学习如何处理解剖结构扭曲和通道狭窄的困难气道[20]。同样，我们可以为学员提供更多机会，让他们更好地了解和学习困难气道的管理。德国的另一组研究人员使用大型动物模型（猪）来帮助住院医师练习插管，这对新手学员来说是一种安全和易懂的方法[17]。夏博士及其同事开发了一种新型的多模态气管插管辅助装置（multimodal endotracheal intubation assistant device, MEIAD），当遇到分泌物或痰液造成视野不清晰时，利用气管内导管顶端的采样管收集的呼气末二氧化碳（ETCO2）来引导插管[21]。这一工具被证明可以提高FOI的成功率，并减少住院医师在人体模型上的插管时间[21]。在未来，其他培训课程可以考虑纳入类似MEIAD[2,21-23]的创新工具，以协助住院医师进行插管。

研究意义和需要采取的行动

我们的研究表明，模拟课程在有效指导学员学习清醒FOI知识和技能方面，显示了初步的成功。我们的团队希望，通过收集学员意见和其他基于模拟的FOI培训课程的反馈改进我们的课程，并平衡课程整体的真实性，优化培训所需的资源。在未来，我们希望实施复习课程，开发一个FOI验证的评估工具，并使用定性评估方法进一步研究我们的即时教学技术。最终，我们希望将这一课程的结果与实际的患者接触联系起来，观察这一课程在面对真实的患者时效果如何。虽然我们在这项研究中特别关注麻醉住院医师和CRNA的培训，但我们开发这个计算机化人体模型模拟教学课程的目的是协助所有医疗服务提供者的培训。我们致力于继续完善我们的培训策略，以确保所有医护人员都能够有机会接受我们的培训课程，并且取得一定效果。我们鼓励其他住院医师项目也开发类似课程，以帮助麻醉学员熟练掌握FOI。

结论

总之，我们开发的这项基于模拟的课程项目成功地帮助麻醉住院医师和CRNA提高了实施清醒FOI的熟练程度和自信心。我们能够通过计算机化人体模型和练习场景再现真实的临床环境。我们鼓励其他住院医师项目纳入基于模拟的培训课程，从而帮助住院医师提高FOI技能。

Acknowledgments

Funding: None.

Footnote

Provenance and Peer Review: This article was commissioned by the editorial office, Journal of Oral and Maxillofacial Anesthesia, for the series “Opioid-free Anesthesia and Opioid-sparing Anesthesia in OMF Surgery”. The article has undergone external peer review.

Data Sharing Statement: Available at https://joma.amegroups.com/article/view/10.21037/joma-22-38/dss

Peer Review File: Available at https://joma.amegroups.com/article/view/10.21037/joma-22-38/prf

Conflicts of Interest: All authors have completed the ICMJE uniform disclosure form (available at https://joma.amegroups.com/article/view/10.21037/joma-22-38/coif). The series “Opioid-free Anesthesia and Opioid-sparing Anesthesia in OMF Surgery” was commissioned by the editorial office without any funding or sponsorship. JW serves as an unpaid editorial board member of Journal of Oral and Maxillofacial Anesthesia from August 2021 to July 2023 and served as the unpaid Guest Editor of the series. The authors have no other conflicts of interest to declare.

Ethical Statement: The authors are accountable for all aspects of the work in ensuring that questions related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.

Open Access Statement: This is an Open Access article distributed in accordance with the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International License (CC BY-NC-ND 4.0), which permits the non-commercial replication and distribution of the article with the strict proviso that no changes or edits are made and the original work is properly cited (including links to both the formal publication through the relevant DOI and the license). See: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.

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译者介绍
金晨昱
上海交通大学医学院博士研究生在读，现就职于上海交通大学医学院附属第九人民医院。（更新时间：2023-04-21）
审校介绍
夏明
上海交通大学医学院附属第九人民医院麻醉科副主任医师，副教授，硕士研究生导师，人工智能课题组长。Journal of Medical Artificial Intelligence（JMAI）主编，Journal of Oral and Maxillofacial Anesthesia（JOMA）执行主编，中华口腔医学会口腔麻醉专业委员会全国常务委员，中华口腔医学会镇静镇痛专委会全国常务委员，中国康复医学会疼痛康复专委会全国委员。（更新时间：2023-04-21）

（本译文仅供学术交流，实际内容请以英文原文为准。）

doi: 10.21037/joma-22-38
Cite this article as: Tang LY, Phitayakorn R, Venkatan S, Wang J. Learning awake fiberoptic intubation: use of a computerized mannequin simulator teaching. J Oral Maxillofac Anesth 2023;2:2.

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