使用仿真模型培训临床医生使用床旁超声

Summary

本方案描述了一种理想的解决方案，可以培训新手使用床旁超声设备，以掌握在患者使用床旁超声进行预期的静脉血管插管之前和期间目视评估不同个体解剖血管状况的实用临床技能。

Abstract

临床医生使用床旁超声 （POCUS） 已被证明是一种有益的无创血管通路评估方法，它可以提供视觉和可测量信息的关键要素，这些信息被证明在血管通路插管的情况下是有用的，并结合临床医生的实践技能进行插管。然而，在这种情况下使用 POCUS 是为了实际训练和使使用该技术的新手能够熟练地随后以谨慎和成功的方式对患者执行这项任务。这些血管状况的模拟可能有助于帮助医疗保健专业人员学习、理解、应用和建立安全血管插管的实用技能，以达到预期的结果。该项目旨在通过参加为期半天的研讨会，建立将 POCUS 与仿真模型结合使用并执行特定任务的技能，使临床医生能够在临床实践中使用该方法为患者进行血管通路插管。采用混合方法纵向研究设计来评估床旁超声研讨会对外周静脉插管插入的效果，包括参与者在模拟模型上执行的特定任务。共有 81 人参加了 2021 年和 2022 年的 11 场半天研讨会。提供一个将仿真模型与各种 POCUS 设备结合使用的研讨会有助于在临床医生中建立这种新学到的技能，例如在插管前使用 POCUS 测量静脉的深度、卡尺和方向，为操作者提供基本的解剖学事实，这增加了插管首次成功的可能性。

Introduction

大多数被紧急医院收治的患者至少接受一根外周静脉导管 （PIVC），目的是抽血、输液和/或给药以及诊断目的¹。首次尝试插入失败是很常见的，据报道，高达 50% 的住院患者存在静脉通路困难 （DIVA）²。为了缓解这种情况，使用超声引导下 PIVC 插入 （USGPIVC） 已被证明可以提高插入成功率，并且已建议多个医疗保健专业进行培训和实践教育 ^3,4,5。如今，床边的床旁超声 （POCUS） 更频繁地用于建立血管通路。POCUS 也被描述为增强体格检查教学和学习的有用工具⁶。虽然有几项研究描述了 USGPIVC 的培训可能会提高临床医生的技能 ^7,8,9,10，但尚未详细描述该培训的哪些具体要素是在将 POCUS 应用于 USGPIVC 时实现预期结果的基本组成部分。为了实现这一目标，开发了 POCUS 和 USGPIVC 联合培训课程，涵盖了培训的基本方面，这些方面被认为是 USGPIVC 研讨会的基本方面和学习目标，包括理论背景和实践方面。

在血管通路插管之前和期间培训新手使用 POCUS 需要一个理想的模拟环境，以实现有效的学习成功，从而复制与人体解剖环境中类似的解剖条件¹¹。因此，由鸡胸肉和充满液体的建模球囊创建的仿真模型被发现是理想的，可用于生成这样的仿真模型¹²。这种方法教会学习者观察技能，首先在安全的模拟环境中评估个体患者水平的血管状况，这有助于选择所需套管长度、评估血管深度和宽度以及个体患者的血管方向的整体决策过程。这允许对任何未来患者的个体解剖状况进行严格评估，临床医生可能希望随后决定计划的插管是否可能成功。为了获得这些信息，当 POCUS 获得的图像被正确解释时，通常会提供可靠和关键的信息元素，除了临床医生的经验和手动灵活性外，这些信息还可能导致插管成功。

在第二步中，学习者在这个模拟环境中被教导发展使用超声探头的手部灵巧性，同时在视觉下将套管插入模拟血管的手部技能，观察 POCUS 屏幕和插入部位。这种不断可视化模拟血管并在插入过程中仔细观察针尖的观察技能是该模拟活动总体学习目标中最重要的方面，直到针尖最终放置在感兴趣的解剖区域，在这种情况下位于模拟血管的中心。这个过程对于避免意外和不必要的血管损伤、组织、出血或外渗至关重要，因为该技术旨在随后由参与者在临床环境中用于患者。

一些作者之前曾建议使用低成本的模拟模型和小型教学小组¹³ 将超声实施并整合到医学院课程中。其他人建议制定结构化的培训计划，然后在模拟环境中进行实践课程¹⁴。还描述说，使用超声有助于手术成功，并可能降低患者的风险¹⁵。其他人观察到，使用 POCUS 和 USGPIVC 培训急诊科 （ED） 的临床医生在短期内增加了这种方法的使用。尽管如此，血管通路的正式教育计划也可能缺乏一致性 ^7,16,17。相比之下，其他人描述说，正规的血管通路培训可以提高对 PIVC 插入最佳实践的依从性¹¹。

这种教育方法的目的是为学习者模拟类似的视觉和灵巧体验，以便他们能够在临床环境和将来的患者中复制和应用这项技能。选择了一种观察性纵向混合方法研究方法，并使用电子调查来评估使用超声 （POCUS） 与外周静脉插管相关的研讨会参与者的信心水平。这些调查首先用于模拟模型，随后用于入院患者的研讨会参与者的临床专业。

研讨会分为三个部分。首先，向参与者介绍了在交互式学习环境中在血管通路插管空间使用超声的一些基本原理和理论。在第二种方法中，研讨会主持人使用模拟器演示了血管通路评估方法，并创建了模拟的人工血管，演示了通过横向和纵向视图以及使用 POCUS 进行观察来观察血管深度、大小和方向。随后通过研讨会主持人使用 POCUS 和模拟器进行了演示插管，然后邀请参与者在他们的个人模拟器上自己练习这项任务。在研讨会结束时，参与者在模拟器中使用横向和纵向视图识别和测量血管大小、深度和方向的技能进行了单独评估，然后对模拟血管进行超声引导插管。参加研讨会后，参与者被邀请在电子调查中评估他们对使用 USPIVC 的信心技能。在参加研讨会后 8 周，参与者再次被邀请在电子调查中回答他们是否在个人临床环境中应用了这项采用的技能。

Protocol

这项研究得到了埃迪斯科文大学人类研究伦理委员会的批准，参考编号 REMS 2021-02489-STEINWANDEL。从研讨会参与者那里获得了知情同意，并提供了参与者信息表的副本。只有在 2021 年至 2022 年的交付期间参加过其中一个超声研讨会的研讨会参与者才被邀请参加并纳入本研究。2023 年和 2024 年的所有后续研讨会参与者均被排除在本研究之外。

1. 创建和准备仿真模型¹²

1. 用锋利的菜刀水平切一块普通的生鸡胸肉，以允许插入三个或更多充满液体的人工血管，这将在本实验中模拟人体血管。
2. 人工血管的准备
   1. 使用 260 mL 导管尖端注射器用冷玫瑰果茶或用红色食用色素制备的水填充造型气球（260Q 号）。用准备好的液体填充建模气球，并去除气球中多余的空气。
   2. 将液体推入气球，同时通过反复将注射器推入和推出建模气球来去除任何气泡。当这个重复的过程完成后，气球必须没有气泡并略微加压。
   3. 用一个结拧紧建模气球，以避免任何液体泄漏。
3. 将充满液体的造型气球放在鸡胸肉的下半部分。将另一块鸡胸肉对折（放在上面）。用透明薄膜包裹这个鸡胸肉模拟模型，并将其放在托盘上（图 1）。

图 1:仿真模型。 仿真模型由生鸡胸肉和充满液体的建模气球 （260Q） 创建。 请单击此处查看此图的较大版本。

2. 模拟血管通路插管

1. 将带有线性探头和探头盖的带电 POCUS 设备（便携式或固定式）放在步骤 1 中准备的患者组织的模拟模型上。
2. 将一些超声凝胶涂抹在仿真模型中的感兴趣区域。戴上一双未消毒的手套。

3. 测量容器的深度和卡尺

1. 在仿真模型中模拟血管的横向视图中，通过将超声探头放在仿真模型的顶部，并将血管视图居中在超声设备屏幕的中间，使模拟血管可视化并实现感兴趣血管的良好视野，在那里它将显示为黑色圆形结构。确保可以识别出合理尺寸的容器，至少占据^{屏幕的 1} /3。
2. 通过在仿真模型上移动超声探头，将该血管放置在 POCUS 设备屏幕的中央，以便可以看到整个血管结构。如果需要，调整超声设备上的图像大小和对比度设置，以获得血管和周围组织的最佳视野，以区分血管空间和周围组织。按超声设备上的 Freeze 功能按钮冻结图像。
3. 在冻结的图像上，放置数字标记，以指示血管中心的深度。放置数字标记以测量容器的直径（卡尺）（图 2）。
   注意:此信息有助于观察者对所需套管的大小和长度做出关键决定，这可能适合可能到达该特定血管并实现成功插管。

图 2:容器测量。 在超声屏幕上测量模拟血管（横视图）。 请单击此处查看此图的较大版本。

4. 观察船舶方向

1. 将超声探头旋转 90° 以获得血管的纵向视图。该视图允许观察者对容器的方向和预期的插管做出决定，在实际插管的后续过程之前提供关键信息。
2. 观察血管与超声探头对齐的方向。一旦观察到血管方向，使用它来决定插管放置的方向可能有用并且对于插管的插入和放置也很成功，即使血管可能看起来更深并且可能无法触及或从外部看到（图 3）。

图 3:模拟船舶的纵视图。请单击此处查看此图的较大版本。

5. 深血管插管

注意:结合所有这些信息，在观察者的脑海中创建了一个该容器的虚拟画面;随后是血管插管的过程。

1. 将线性探针置于血管的横向视图中。取下 PIVC 套管的保护针盖以开始插管程序。
2. 将血管的横视装置放在 POCUS 设备的屏幕上中央。在线性探针的中间以大约 40° 的角度缓慢小心地插管（垂直）模拟模型，并瞄准血管的顶部（上端）。
3. 将针尖推进到模拟模型的组织中并瞄准血管。尝试在 POCUS 设备穿过组织时通过同时推进针头但用超声探头跟随针尖来目视识别 POCUS 设备屏幕上的针尖（图 4）。
4. 使用 POCUS 最终放置套管
   1. 进一步将针头穿过组织推向血管，然后缓慢跟随超声探头，针尖与针头推进同时进行相同的运动。
      注意:通过这种方式，临床医生可以确保针尖在模拟模型组织内的所需解剖空间中始终可见，然后向血管内空间移动。
   2. 可视化针尖进入血管内空间，然后将针头调平到较浅的角度，并进一步推进针头，最后将其放在模拟模型血管的中心（最终目的地）。
   3. 使用 POCUS 设备验证针尖的位置，方法是通过改变超声探头的角度或以小 （mm） 的增量来来回移动超声，直到针尖在屏幕上视觉上消失/重新出现。
   4. 观察 PIVC 的另一端是否有红色液体的一些证据，以确认放置正确。从 PIVC 中取出管心针（视频 1）。

图 4:模拟船舶的横视图。请点击此处查看此图的较大版本。

视频 1:套管推进到血管中心。请点击此处下载此视频。

Results

2021 年至 2022 年期间，共有 81 人参加了 11 次为期半天的研讨会。大多数参与者是住院医务人员 （n=43， 53%），其次是员工发展/临床护士和临床护士顾问 （n=19， 25.3%），平均具有 8 年的临床经验。一半的参与者 （n=40， 49%） 只有 2 年或更短的临床经验。还有一些其他研讨会参与者，例如核医学技术专家、牙科镇静师和诊断放射科医生。近四分之一的参与者受雇于卫星血液透析 （HD） 诊所。几乎所有工作场所都有超声设备 （n=75， 92.6%）。大多数参与者 （n=55,67.9%） 是女性，平均年龄为 35.7 岁（表 1）。

研讨会参与者遵循研讨会主持人的指示，能够在一些理论指导和观察主持人在仿真模型中演示任务后，使用 POCUS 设备与所描述的仿真模型一起逐步成功执行相同的插管过程。

研讨会参与者被邀请在研讨会之前和研讨会结束时直接完成一项电子调查，表明他们对使用 POCUS for USGPIVC 的信心水平。这些调查包括 11 个封闭式问题和 3 个开放式问题，参与者能够使用超声对他们的个人技能进行评分，同时按照 10 分制评分量表进行评分，范围从 0 = 不太熟练到 10 = 非常熟练。研讨会结束八周后，参与者再次被邀请完成一项最终调查，以表明他们当前技能在临床实践中采用和使用新学到的技能的任何进展。在最后一项调查中，询问了 9 个封闭式问题和 2 个开放式问题，这些问题涉及他们自我评估的 USGPIVC 技能。使用 SPSS 统计进行数据分析。分析了在三个时间点使用三个不同电子调查得出的 POCUS 的个体自我评估插管技能，并使用应用了 Bonferroni 校正的 Wilcoxon 符号排名测试进行 Friedman 检验和事后分析。< 0.05 的 p 值被认为具有统计学意义，并对开放式问题的回答进行了内容分析（图 5，表 2）。

自我评估的插管技能在三个时间段内表现出具有统计学意义的变化 （p < 0.001）。事后分析揭示了研讨会前自我评估的插管熟练度的统计差异，与研讨会后立即 （p < 0.001） 和研讨会后 8 周 （p < 0.001） 形成鲜明对比。然而，在研讨会后立即和 8 周随访之间，未观察到使用 POCUS 进行自我评估的插管技能存在显着差异 （p=.722）。一些研讨会参与者报告了研讨会的结论，在他们的工作场所，管理层只允许在插管前使用超声，以帮助临床医生观察血管，并在尝试插管之前让操作者对特定的个体血管状况有更好的印象和理解。

大多数研讨会参与者声称，使用模拟模型参加研讨会提高了他们使用超声显着插管静脉血管的临床技能，并且在研讨会结束时他们对使用这项技术更有信心，在将这项技术应用于他们的临床环境后，该技术进一步进步。在研讨会结束后 8 周，参与者再次被邀请完成另一个电子版调查。大多数参与者随后能够在他们的临床环境中与患者一起练习这项新学到的技能，并且与他们的大多数临床机构一样，POCUS 设备可用（表 3; 表 4）。

图 5:插管技能的自我评估。 参与者在研讨会之前、之后（结束时）和研讨会后 8 周提供的自我评估的插管技能水平。在研讨会之前，中位数为 1，IQR:0 到 3;研讨会结束后，中位数为 6，IQR:5 至 7;8 周后，中位数:6，IQR:4 至 8。n 数字是研讨会前 81 个，研讨会后 80 个，之后 8 周为 43。此数字已从⁸ 修改。 请单击此处查看此图的较大版本。

表 1:基线人口统计数据。 此表已从⁸ 修改而来。 请点击此处下载此表格。

表 2:插管技能的自我评估。 参与者在研讨会之前、之后和之后 8 周自我评估的插管技能的 p 值 n 值是研讨会前 81 分，研讨会后 80 分，讲习班后 8 周为 43。此数字已从⁸ 修改。 请点击此处下载此表格。

表 3:研讨会后评估。 此表已从⁸ 修改而来。 请点击此处下载此表格。

表 4:研讨会完成后 8 周的评估。 此数字已从⁸ 修改。 请点击此处下载此表格。

Discussion

困难静脉疾病的血管通路插管需要经验、手部灵活性以及在套管穿过人体组织进入血管内间隙时持续观察针尖位置的进展¹⁸。虽然超声在静脉通路困难的患者² 中的使用变得更加普遍，但初级临床医生和新手也有必要熟悉超声在血管通路空间中的使用，并接受足够的培训 17,19,20.在使用 POCUS 和 USGPIVC 的培训中，没有详细报道要教授、理解和实践哪些具体的基本要素。为了实现充分的培训，使用了¹² 提出的高保真模拟模型，并且有可能证明在参加之前出版物中的研讨会后，研讨会参与者使用超声与血管通路插管相关的信心水平有所提高⁸。因此，可以假设，当使用类似方法时，在执行这些培训和教育课程的仿真模型中使用超声的类似方法可能会在其他地方取得成功。

已经为超声在血管通路程序中的应用制定了几项临床指南^21,22。同时，据报道，在过去几年中，临床领域可用的超声设备数量有所增加。初级医生在使用这项技术方面需要足够的实践教育，使用模拟模型的面对面教学可能是将专业知识传授给新手的最合适方法²³.在当地机构举办的一系列为期半天的研讨会，每个研讨会持续 4 小时，已经表明，在对模拟模型进行充分培训并在经验丰富的辅导员的指导下，初学者可以在他们的临床领域成功应用这项技术⁸。这种方法表明，一旦这种方法用于患者，研讨会主持人在指导参与者完成 POCUS 引导插管期间的每一个观察步骤，所采用的循序渐进的方法可能是成功获得插管结果的关键因素。由于之前在多项研究中已描述高度复杂患者的困难血管通路条件 （DIVA） 普遍增加 24,25,26,27,28，因此使用 POCUS 和 USGPIVC 可能提供合适的解决方案来解决各种临床环境中首次尝试时插管失败的问题。

在研讨会期间，首先对这种循序渐进的方法进行了理论解释和讨论，然后向参与者进行了实际演示，然后他们在提供的仿真模型上单独练习相同的方法。这些教育课程以最多 15 名参与者的小组形式进行，每个参与者都获得了自己的个人模拟模型和 POCUS 设备，以多次练习该程序。每个仿真模型至少插入了三个仿真血管，这些血管既无法触及，也无法从外部看到。此功能允许每个单独的研讨会参与者进行多次插管尝试，以防第一次插管尝试导致模拟模型中的血管泄漏，因为只有重复使用 USGPIVC 才能增加对该技术用户的信心。在研讨会结束时，评估了参与者在仿真模型中识别血管、测量血管深度、卡尺和方向的能力，还评估了他们是否能够在横向（平面外）视图中插管血管。几乎所有参与者都能够在所有研讨会结束时展示这种能力，并声称这项练习对他们有用。

虽然该研讨会最初针对来自不同临床领域的广泛和普通临床医生，旨在提供对在建立血管通路空间中使用超声原理的基本理解，但将来可能有必要为特定临床领域创建更具体的教学方法。以前建议将 USGPIVC 培训纳入医学本科课程³，现在可能还必须考虑在各种临床环境中工作的临床医生实际教授的不同技能要求，并且他们需要不同的专业技能来使用超声插入插管。很明显，与在儿科环境中工作的麻醉师²⁹ 或护士³⁰ 相比，照顾慢性肾病患者的临床医生很可能会在直径较大的血管中使用大口径插管。在设计课程时需要考虑培训要求的这些不同方面，在设计用于培训的模拟模型时也需要考虑它们，因为较小的船只需要更加复杂，尽可能真实地进行模拟，并与临床现实进行比较。需要开发和设计量身定制的具体课程，旨在为各种环境中的临床医生建立良好的 USGPIVC 技能，以实现学习者的最佳结果，并最终改善临床结果。这最终可能导致在血管通路插管的最佳临床实践领域建立超声的使用。

研讨会参与者报告的方法表明，在一些临床领域，超声可用，但仅在插管之前用于可视化，而不是用于插管本身，这可能是对课程开发的有用建议。如果在未来的研讨会中将这种方法用作工作场所的初始教育计划，以在临床环境中考虑血管通路时增加超声的使用和采用，则可能会为更普遍地接受这种技术铺平道路，即 USGPIVC，作为长期最佳实践。这也可能包括并影响未来版本的输液治疗实践标准²⁷。此外，基于模拟的掌握学习 （SBML） 并将 USGPIVC 包含在这些概念中可能有助于共享和分发这种方法的知识^31,32。尽管已经开发了一些教育计划并在今天应用了³³，但没有明确描述哪些特定要素对于学习 USGPIVC 成功至关重要。这是否与操作者有关血管深度和大小的关键信息有关？它是关于血管方向的信息吗？是关于操作员重复和熟练地执行这项任务的手动灵巧性吗？是视觉观察和手工灵巧的结合导致了 USGPIVC 的最终成功吗？很明显，这些要素需要进一步的研究以及明确的识别和描述，以指导该领域未来成功的教育方法，并为该领域的目标课程建立共同原则，这应该是全球通用的标准做法。临床医生采用并理解通过使用基于模拟的学习³⁴ 首次尝试插管被认为是最佳临床实践，这一点也很重要。这之前也已在系统评价中得到证实¹⁴。

这项研究也有一些局限性。首先，每个仿真模型的每个仿真模型都有不同数量的三个充满流体的建模气球。预计在第一次插管尝试后，每个球囊（血管）都会泄漏和放气，可能无法重复使用。因此，我们在每个模拟器中放置了三艘船，以便在不同的船只中进行多次尝试，为个人提供重复和相似的体验，并提高操作员的技能。

其次，充满液体的建模球囊（尺寸 260Q）可实现的最小血管尺寸为 0.6 厘米，这肯定不能反映临床医生在现实生活中可能遇到的情况，尤其是在儿科环境中，但这是在给定情况下在车间设置和可用材料中可以达到的最小血管尺寸。研讨会的主要教学目标是传授理论和实践知识以及使用超声对血管通路插管的基本理解，在插管过程中始终观察针尖，以避免意外的血管损伤、外渗或组织损伤。

研究结果可能仅限于西澳大利亚 （WA） 地理环境中的学习者和临床医生，因为全球其他地区可能有不同的教育方法或指南来实现类似的结果。此外，研究结果可能部分存在偏差，因为参与者是热衷于学习的人，并有意选择（自愿自行注册）参加研讨会，这可能有助于积极的学习成果。需要未来的研究来评估持续时间较长（一整天或几天）的研讨会是否提供更好的学习成果。调查 USGPIVC 研讨会的哪些教学要素对于实现预期的学习成果至关重要也可能特别有趣。此外，需要更多的研究来揭示高级临床医生对采用新型血管通路方法的态度，例如通过 USGIPVC，因为在这项研究中，只有初级临床医生参与（自我登记），没有高级临床医生自行登记。发生这种情况是因为高级临床医生已经具备 USGC 的技能吗？或者高级临床医生在日常实践中不需要这项任务？标志性插管方法在高级临床医生中是否更常见，由于他们的长期临床经验，他们是否总是成功地使用这种方法？此外，了解和更多地了解临床医生的批判性观点和考虑，即在使用 POCUS 观察个体的血管状况后，结合所需或计划的治疗干预措施，例如所需的静脉注射药物或较小或较大量的静脉输液（较大尺寸的插管，用于较大容量的液体）。

正如本研究所证明的那样，将插管练习与床旁超声 （POCUS） 指导相结合的模拟教学方法在研讨会期间提高了参与者的技能水平，并在之后保持了改进。一些参与者随后能够在他们的临床环境中应用这项技能。当患者出现静脉通路困难 （DIVA） 情况时，这项教育活动可能会促进临床医生采用这种新方法，因为一些研讨会参与者可能倾向于与同事分享他们的积极经验。初级医生占所有参与者的一半，这凸显了在一线医护人员在提供患者护理时遇到 DIVA 情况的情况下，显然有必要进行高级培训。此外，创建和整合专门针对使用 POCUS 进行血管通路的循证临床指南将非常有益。通过将能力途径和临床指南相结合，医疗机构可以在将 POCUS 用于血管通路程序时培养卓越文化、患者安全和改善结果。

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
BD Insyte Autogard BC Pro 带护盾静脉导管 采用血液控制技术 （PIVC）BD		318054
导管尖端注射器 30 或 50 ml	BD Plastipak	301229,300865
Celeste 丁腈无粉检查手套尺寸 S/M/L（非无菌）	Celeste	CLS121
Goliath粘附包裹	Goliath
造型气球260 Q	Qualatex	99321
床旁超声设备，例如。飞利浦 Lumify 或 Vscan Air	飞利浦或 GE Healthcare		https://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC989605450382/lumify-c5-2-curved-array-transducer
飞利浦 lumify 飞利浦的探头套	，		https://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC989605450382/lumify-c5-2-curved-array-transducer
生鸡胸肉
Sunsonic 超声传输凝胶 250 毫升	Sunsonic	LG250
美味草药浸液玫瑰果茶	美味
Victorinox Fibrox 厨师刀 20 厘米	Victorinox	40520