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方法文章

使用模拟模型培训临床医生进行床旁超声检查

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DOI：

10.3791/66905

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2024年8月9日

1School of Nursing and Midwifery, Edith Cowan University

本文内容

摘要

本方案描述了一种理想的培训方法，用于指导初学者在患者床旁超声引导下进行静脉血管穿刺前及穿刺过程中，运用床旁超声设备直观评估特定个体解剖血管状况的临床实践技能。

摘要

床旁超声（POCUS）已被临床医生证实为一种有益的无创血管通路评估方法，能够提供可视化的和可测量的关键信息，在血管通路置管操作中具有重要价值，尤其结合执行置管操作的临床医生的实际操作技能时更为显著。然而，在此背景下使用POCUS的主要目的，是实际培训并帮助那些初次接触该技术的人员逐步掌握技能，使其随后能够在患者身上谨慎而成功地实施该操作。通过模拟这些血管状况，可能有助于医疗专业人员学习、理解、应用并安全地建立血管置管所需的实践技能，以实现预期的临床效果。本项目旨在通过参加为期半天的工作坊，帮助学员建立将POCUS与模拟模型结合使用的能力，并完成特定操作任务，从而使临床医生能够在临床实践中为患者实施血管通路置管时有效应用该技术。本研究采用混合方法的纵向研究设计，评估了针对外周静脉导管置入的床旁超声工作坊的效果，其中包括要求参与者在模拟模型上完成的具体操作任务。在2021年和2022年期间，共有81名参与者参加了11场半天的工作坊。提供结合多种POCUS设备与模拟模型的工作坊，有助于临床医生掌握新技能，例如在置管前使用POCUS测量静脉深度、直径及走向，为操作者提供重要的解剖学信息，从而提高首次置管成功的可能性。

引言

大多数入住急性病医院的患者都会接受至少一根外周静脉导管（PIVC）置入，用于采血、输注液体和/或药物，以及诊断目的1。首次尝试置管失败的情况较为常见，据报道，高达50%的住院患者存在静脉通路困难（DIVA）2。为缓解这一问题，超声引导下外周静脉导管置入（USGPIVC）已被证实可提高置管成功率，且已有建议针对多种医疗专业人员开展相关培训和实践教育3,4,5。如今，床旁即时超声（POCUS）越来越多地用于建立血管通路。POCUS还被描述为增强体格检查教学与学习的有用工具6。尽管已有若干研究指出，USGPIVC培训可能提升临床医生的操作技能7,8,9,10，但目前尚未详细阐明在应用POCUS进行USGPIVC时，哪些具体的培训内容是实现预期效果的关键组成部分。为此，本研究开发了一套整合的POCUS与USGPIVC培训课程，涵盖培训中的核心内容，这些内容被视为USGPIVC培训工作坊的基本要素和学习目标，包括理论基础和实践操作环节。

在进行血管通路穿刺操作之前和过程中，对初学者进行POCUS使用培训，需要一个理想的模拟环境，以实现有效的学习效果，并重现与人体解剖环境相似的解剖条件11。因此，采用鸡胸肉和充液造型气球构建的模拟模型被证明是理想的选择，可用于建立此类模拟模型12。该方法首先在安全的模拟环境中培养学习者评估个体患者血管状况的观察能力，有助于临床医生在选择所需导管长度、评估血管深度与宽度以及判断血管走向时做出整体决策。这使得临床医生能够对今后任何患者的个体解剖条件进行关键性评估，进而判断计划中的穿刺操作是否可能成功。为了获取这些信息，正确解读POCUS所获得的图像通常能提供可靠且关键的信息，结合临床医生的经验和技术操作能力，有望提高穿刺成功率。

在第二步中，学习者将在这一模拟环境中，学习如何在视觉引导下，同时运用超声探头并手动插入导管，以培养手部操作的灵巧性，同时观察POCUS屏幕和穿刺部位，将穿刺针插入模拟血管。在整个模拟训练的学习目标中，最关键的部分是持续观察模拟血管，并在穿刺过程中仔细监控针尖的位置，直至针尖最终准确置于目标解剖区域——在此情况下，即模拟血管的中心位置。这一观察能力至关重要，可避免对血管、周围组织造成意外或不必要的损伤，防止出血或液体外渗。该技术旨在后续由学员在临床环境中实际应用于患者。

一些作者此前建议将超声技术引入医学院课程，采用低成本模拟模型和小班教学方式13。另一些作者建议先开展结构化培训项目，随后在模拟环境中进行实践操作14。已有研究指出，使用超声有助于提高操作成功率，并可能降低患者风险15。还有研究观察到，在急诊科（ED）利用POCUS和USGPIVC培训临床医生，可在短期内提高该技术的应用率。然而，在血管通路的规范化教育培训方面，仍可能存在不足之处7,16,17。相比之下，也有研究指出，规范化的血管通路培训有助于提高外周静脉导管（PIVC）置入过程中对最佳实践的依从性 11。

这种教学方法的目的是为学习者模拟一种类似的视觉和操作体验，使他们能够在未来的临床环境和患者身上复制并应用这项技能。本研究采用观察性纵向混合方法研究设计，并通过电子问卷评估培训学员在进行外周静脉导管置入时使用超声（POCUS）的信心水平。这些问卷首先在模拟模型中使用，随后应用于培训学员所在临床专业收治的住院患者中。

本次培训分为三个部分。首先，参与者在互动式学习环境中了解了超声在血管通路穿刺领域应用的一些基本原理和理论。在第二部分中，培训指导者使用模拟器进行演示，该模拟器包含一个构建的模拟人工血管，展示了如何通过横向和纵向视图以及使用POCUS观察血管的深度、大小和走向。随后，培训指导者示范了基于POCUS和模拟器的穿刺操作，之后邀请参与者在各自的模拟器上亲自练习该操作。培训结束时，对每位参与者进行了评估，内容包括其在模拟器上使用横向和纵向视图识别并测量血管大小、深度和走向的能力，以及超声引导下对模拟血管的穿刺能力。培训结束后，参与者被邀请通过电子问卷评估自己在使用超声引导外周静脉导管置入（USPIVC）方面的信心水平。在培训结束8周后，再次邀请参与者通过电子问卷反馈，说明他们是否已在各自的临床实践中应用了所掌握的这项技能。

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方案

本研究已获得伊迪斯考恩大学人类研究伦理委员会的批准，参考编号为 REMS 2021-02489-STEINWANDEL。已从工作坊参与者处获得知情同意，并向其提供了一份参与者信息表副本。仅邀请并纳入了在2021年至2022年期间参加过其中一次超声工作坊的参与者。2023年及2024年所有后续工作坊的参与者均被排除在本研究之外。

1. 创建和准备模拟模型12

  1. 用一把锋利的厨房刀将一块普通的生鸡胸肉水平切开，以便插入三根或更多充满液体的人工血管，以在此实验中模拟人体血管。
  2. 人工血管的制备
    1. 使用带有导管头的 50 mL 注射器，将山楂茶或添加红色食用色素的水注入造型气球（型号 260Q）中。将配制好的液体注入造型气球，并排出气球内所有多余空气。
    2. 通过反复将注射器推入和拔出造型气球，推动气球内的液体，同时去除所有气泡。当此重复操作完成后，气球内必须无气泡，并保持轻微加压状态。
    3. 将造型气球打结扎紧，以防止液体泄漏。
  3. 将装有液体的造型气球放置在鸡胸肉的下半部分上。将另一块鸡胸肉覆盖在其上方并折叠闭合。用透明薄膜包裹该鸡胸肉模拟模型，并将其置于托盘中（图 1）。

在食品包装科学实验中，带有模拟动脉的鸡胸肉。
图 1：模拟模型。 该模拟模型由生鸡胸肉和充满液体的造型气球（260Q）制成。请点击此处查看此图的放大版本。

2. 模拟血管通路穿刺

  1. 将带有线性探头和探头套的已开机POCUS设备（便携式或固定式）放置于步骤1中准备好的患者组织模拟模型上。
  2. 在模拟模型的目标区域涂抹适量超声耦合剂。戴上一副非无菌手套。

3. 测量血管的深度和卡尺直径

  1. 在模拟模型中以横切面观察模拟血管时，将超声探头置于模拟模型上方，调整位置使目标血管位于超声设备屏幕中央，呈现为黑色圆形结构，从而清晰显示模拟血管并获得良好的观察视野。确保可识别出合理大小的血管，其直径至少占据屏幕的1/3rd 屏幕的
  2. 将超声探头在模拟模型上移动，使该血管结构位于POCUS设备屏幕中央，确保整个血管结构清晰可见。根据需要调整超声设备的图像大小和对比度设置，以获得血管及周围组织的最佳视野，清晰区分血管腔与周围组织。按下按钮冻结图像 冷冻 超声设备上的功能按钮
  3. 在冻结的图像上放置数字标记，以指示血管中心的深度。同时放置数字标记以测量血管的直径（卡尺）图2).
    注意：这些信息有助于观察者确定所需套管的尺寸和长度，从而选择适合的套管，以有效到达该特定血管并实现成功插管。

超声扫描，血管成像，解剖测量，医学诊断工具，0.569cm 距离。
图 2：血管测量。 超声屏幕上模拟血管（横断面视图）的测量。 请点击此处查看此图的放大版本。

4. 观察血管的方向

  1. 将超声探头旋转90°，以获得血管的纵向视图。该视图可帮助观察者判断血管走向及预期穿刺方向，为后续实际穿刺操作提供关键信息。
  2. 观察血管与超声探头的对齐方向。一旦确定血管走向，即可据此判断导管置入的方向是否可能有效且成功，即使血管位置较深、无法从体表触及或肉眼可见时亦可进行决策（图3）。

超声成像设置、凝胶应用、操作示意图、医学培训、实时屏幕观察。
图3：模拟血管的纵向视图。 请点击此处查看此图的放大版本。

5. 深部血管插管

注意：综合以上所有信息，观察者脑海中将形成该血管的虚拟图像；随后将进行血管插管操作。

  1. 将线性探头置于血管的横向视图中。取下外周静脉导管（PIVC）针头的保护套，开始置管操作。
  2. 在POCUS设备屏幕上将血管的横向图像居中显示。缓慢而谨慎地以约40°的角度，垂直于线性探头的中心位置穿刺模拟模型，并对准血管的顶部（上端）进行穿刺。
  3. 将针尖推进至模拟模型的组织内，并对准血管方向。在推进针的同时，通过POCUS设备屏幕实时观察针尖位置，并同步移动超声探头以持续追踪针尖行进路径（图4）。
  4. 使用POCUS完成导管最终定位
    1. 继续将针穿过组织朝向血管推进，同时以与针推进相同的方向缓慢移动超声探头，持续追踪针尖位置。
      ​注意：通过此方法，临床操作者可确保针尖始终位于模拟模型组织内的目标解剖空间中，并逐步进入血管腔内。
    2. 在屏幕上观察到针尖进入血管腔后，将针调整为更浅的角度，继续推进针，直至其最终停留在模拟模型血管的中心位置（目标位置）。
    3. 通过POCUS设备确认针尖位置：在屏幕上观察针尖，轻微改变超声探头的角度，或前后移动探头数毫米，使针尖在视野中出现或消失，从而验证其位置是否准确。
    4. 观察PIVC另一端是否有红色液体流出，以确认位置正确。随后从PIVC中取出导丝（视频1）。

使用手持设备进行超声培训，医学影像操作，诊断设备。
图 4：模拟血管的横断面视图。 请点击此处查看此图的放大版本。

视频 1：将套管推进至血管中心。 请点击此处下载该视频。

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结果

2021年至2022年间，共有81人参加了11场半天的培训研讨会。大多数参与者为住院医师（n=43，53%），其次是职员发展/临床护士和临床护理顾问（n=19，25.3%），平均具有8年临床经验。半数参与者（n=40，49%）的临床经验仅为2年或更少。此外还有一些其他类型的研讨会参与者，例如核医学技术员、牙科镇静医师和诊断放射科医师。近四分之一的参与者就职于卫星血液透析（HD）诊所。几乎所有工作场所均配备超声设备（n=75，92.6%）。大多数参与者为女性（n=55，67.9%），平均年龄为35.7岁（表1）。

在工作坊指导者的指导下，参与者在听取了相关理论讲解并观察指导者使用模拟模型演示操作后，能够成功地利用POCUS设备，按照所述模拟模型的步骤逐步完成相同的穿刺过程。

邀请参加培训的学员在培训开始前及培训结束时立即完成一份电子问卷，以评估其在使用POCUS进行超声引导下外周静脉置管（USGPIVC）时的信心水平。该问卷包含11个封闭式问题和3个开放式问题，学员可使用10分制评分量表对其在超...

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讨论

在静脉条件困难的情况下进行血管通路穿刺，需要操作者具备经验、娴熟的手法，并在导管穿过人体组织进入血管腔的过程中，持续观察针尖位置的进展18。尽管超声技术在困难静脉通路患者中的应用已日益普遍2，但初级临床医生和初学者仍有必要熟悉超声在血管通路操作中的应用，并接受充分的培训17,19,20。目前尚无任何文献详细报道在POCUS（床旁超声）和USGPIVC（超声引导下外周静脉置管）培训过程中，具体应教授、理解和练习哪些核心要素。为了实现有效的培训，本研究采用了文献12所建议的高保真模拟模型，并在先前的一项研究中证实，参加培训工作坊后，学员在超声引导下进行血管通路穿刺时的信心水平显著提升8。因此，可以推断，在其他机构若采用类似方法，即在模拟模型上结合超声进行培训和教学，也...

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披露

作者声明不存在利益冲突。

致谢

作者谨感谢西澳大利亚州内德兰兹市查尔斯·加德纳爵士医院的超声医师 James Rippey 博士，感谢他在本实验所用模拟模型的构建过程中提供的指导与建议。本项目未获得任何机构的经费支持。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
BD Insyte Autogard BC Pro 带血液控制技术的防护型静脉留置导管（PIVC）BD318054
导管末端注射器，30 或 50 mlBD Plastipak 301229, 300865
Celeste 无粉腈类检查手套，尺码 S/M/L（非无菌）CelesteCLS121
Goliath 保鲜膜Goliath
260 Q 型模型气球Qualatex 99321
床旁超声设备，例如 Philips Lumify 或 Vscan AirPhilips 或 GE Healthcarehttps://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC989605450382/lumify-c5-2-curved-array-transducer
Philips Lumify 探头保护套Philips  https://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC989605450382/lumify-c5-2-curved-array-transducer
生鸡胸肉
Sunsonic 超声传导凝胶 250 mlSunsonicLG250
Tasty 草本玫瑰果茶Tasty
Victorinox Fibrox 厨师刀 20 cmVictorinox40520

参考文献

  1. Higgins, N., Iu, P., Carr, P., Ware, R., Van Zundert, A. Techniques to select site of insertion for a peripheral intravenous catheter with vessel locating devices using light, sounds or tactile actions (or palpations). J Clin Nurs. 30 (7-8), 1091-1098 (2021).
  2. Schults, J. A., et al. Peripheral intravenous catheter insertion and use of ultrasound in patients with difficult intravenous access: Australian patient and practitioner perspectives to inform future implementation strategies. PLoS One. 17 (6), e0269788(2022).
  3. Armson, A. M., Moynihan, R., Stafford, N., Jacobs, C. Ultrasound-guided cannulation for medical students. Clin Teach. 18 (3), 295-300 (2021).
  4. Burton, S. O., et al. Use of point of care ultrasound (pocus) by intensive care paramedics to achieve peripheral intravenous access in patients predicted to be difficult: An out-of-hospital pilot study. Australas Emerg Care. 26 (2), 164-168 (2023).
  5. Dornhofer, K., et al. Evaluation of a point-of-care ultrasound curriculum taught by medical students for physicians, nurses, and midwives in rural Indonesia. J Clin Ultrasound. 48 (3), 145-151 (2020).
  6. JoVE Science Education Database. Physical Examination IV. , JoVE. Cambridge, MA. (2024).
  7. Archer-Jones, A., et al. Evaluating an ultrasound-guided peripheral intravenous cannulation training program for emergency clinicians: An Australian perspective. Australas Emerg Care. 23 (3), 151-156 (2020).
  8. Steinwandel, U., Coventry, L. L., Kheirkhah, H. Evaluation of a point-of-care ultrasound (pocus) workshop for peripheral intravenous cannulation. BMC Med Educ. 23 (1), 451(2023).
  9. Feinsmith, S., Huebinger, R., Pitts, M., Baran, E., Haas, S. Outcomes of a simplified ultrasound-guided intravenous training course for emergency nurses. J Emerg Nurs. 44 (2), 169-175.e2 (2018).
  10. Feinsmith, S. E., et al. Performance of peripheral catheters inserted with ultrasound guidance versus landmark technique after a simulation-based mastery learning intervention. J Vasc Access. 24 (4), 630-638 (2023).
  11. Bahl, A., et al. A standardized educational program to improve peripheral vascular access outcomes in the emergency department: A quasi-experimental pre-post trial. J Vasc Access. 0 (0), 11297298231219776(2024).
  12. Rippey, J. C., Blanco, P., Carr, P. J. An affordable and easily constructed model for training in ultrasound-guided vascular access. J Vasc Access. 16 (5), 422-427 (2015).
  13. Birrane, J., Misran, H., Creaney, M., Shorten, G., Nix, C. M. A scoping review of ultrasound teaching in undergraduate medical education. Med Sci Educ. 28 (1), 45-56 (2018).
  14. Van Loon, F. H. J., Scholten, H. J., Van Erp, I., Bouwman, A. R. A., Daele, A. T. M. D. V. Establishing the required components for training in ultrasoundguided peripheral intravenous cannulation: A systematic review of available evidence. Med Ultrason. 21 (4), 464-473 (2019).
  15. Spencer, T. R., Bardin-Spencer, A. J. Pre- and post-review of a standardized ultrasound-guided central venous catheterization curriculum evaluating procedural skills acquisition and clinician confidence. J Vasc Access. 21 (4), 440-448 (2020).
  16. Adhikari, S., Schmier, C., Marx, J. Focused simulation training: Emergency department nurses' confidence and comfort level in performing ultrasound-guided vascular access. J Vasc Access. 16 (6), 515-520 (2015).
  17. Stone, R., Walker, R. M., Marsh, N., Ullman, A. J. Educational programs for implementing ultrasound guided peripheral intravenous catheter insertion in emergency departments: A systematic integrative literature review. Australas Emerg Care. 26 (4), 352-359 (2023).
  18. Thomas, S., Moore, C. L. The vanishing target sign: Confirmation of intraluminal needle position for ultrasound guided vascular access. Acad Emerg Med. 20 (10), e17-e18 (2013).
  19. Schott, C. K., et al. Retention of point-of-care ultrasound skills among practicing physicians: Findings of the VA national Pocus training program. Am J Med. 134 (3), 391-399.e8 (2021).
  20. Smith, C. Should nurses be trained to use ultrasound for intravenous access to patients with difficult veins. Emerg Nurse. 26 (2), 18-24 (2018).
  21. AIUM practice parameter for the use of ultrasound to guide vascular access procedures. J Ultrasound Med. 38 (3), E4-E18 (2019).
  22. Keogh, S., Mathew, S., Alexandrou, E. Peripheral intravenous catheters: A review of guidelines and research. , Australian Commission on Safety and Quality in Health Care. Sydney, NSW, Australia. (2019).
  23. Lian, A., Rippey, J. C. R., Carr, P. J. Teaching medical students ultrasound-guided vascular access - which learning method is best. J Vasc Access. 18 (3), 255-258 (2017).
  24. Armenteros-Yeguas, V., et al. Prevalence of difficult venous access and associated risk factors in highly complex hospitalised patients. J Clin Nurs. 26 (23-24), 4267-4275 (2017).
  25. Van Loon, F. H. J., et al. The modified a-diva scale as a predictive tool for prospective identification of adult patients at risk of a difficult intravenous access: A multicenter validation study. J Clin Med. 8 (2), 144(2019).
  26. Yalcinli, S., Akarca, F. K., Can, O., Sener, A., Akbinar, C. Factors affecting the first-attempt success rate of intravenous cannulation in older people. J Clin Nurs. 28 (11-12), 2206-2213 (2019).
  27. Nickel, B., et al. Infusion therapy standards of practice. , Lippincott, Wolters Kluwer. (2024).
  28. Coritsidis, G. N., et al. Point-of-care ultrasound for assessing arteriovenous fistula maturity in outpatient hemodialysis. J Vasc Access. 21 (6), 923-930 (2020).
  29. Ballard, H. A., et al. Use of a simulation-based mastery learning curriculum to improve ultrasound-guided vascular access skills of pediatric anesthesiologists. Paedia Anaesthesia. 30 (11), 1204-1210 (2020).
  30. Russell, C., Mullaney, K., Campbell, T., Sabado, J., Haut, C. Outcomes of a pediatric ultrasound-guided short peripheral catheter training program and hands-on poultry simulation course. J Infusion Nurs. 44 (4), 204-215 (2021).
  31. Feinsmith, S. E., et al. Performance of peripheral catheters inserted with ultrasound guidance versus landmark technique after a simulation-based mastery learning intervention. J Vasc Access. 24 (4), 630-638 (2021).
  32. Amick, A. E., et al. Simulation-based mastery learning improves ultrasound-guided peripheral intravenous catheter insertion skills of practicing nurses. Simulation in Healthcare. 17 (1), 7-14 (2022).
  33. Bahl, A., Mielke, N., Diloreto, E., Gibson, S. M. Operation stick: A vascular access specialty program for the generalist emergency medicine clinician. J Vasc Access. , (2024).
  34. Oh, E. J., Lee, J. -H., Kwon, E. J., Min, J. J. Simulation-based training using a vessel phantom effectively improved first attempt success and dynamic needle-tip positioning ability for ultrasound-guided radial artery cannulation in real patients: An assessor-blinded randomized controlled study. PLoS One. 15 (6), e0234567(2020).

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