体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation, ECMO）是一种体外血液氧合再回输技术。1975年首次应用于临床，之后随着技术的进步和材料的发展，这一技术从最初的术中支持扩展为针对急危重症患者的心肺支持工具^[1-3]。近年来，世界体外生命支持机构（Extracorporeal Life Support Organization, ELSO）的统计显示，全球ECMO的装机量成倍增长，2013年上机数仅为6 227例，而2023年上机数增长为18 992例^[4]。ECMO例数的增长对ECMO的培训提出了更高的需求，然而ECMO设备及其耗材价格昂贵，且作为一项国家限制性医疗技术项目，ECMO需要专业的技术水平支持，其并发症会严重影响患者的预后^[5]，从事此技术的人员需要在中国医师协会体外生命支持分会授权的中心完成培训。当前常用的模型培训课程主要使用ECMO模拟器和穿刺模拟人来模拟临床情景，与实际临床情况相距甚远，操作者没有情景代入感，且成本高昂。

近年来，随着计算机技术的发展，虚拟现实和增强现实技术逐渐在临床教学中得以应用。通过虚拟现实和增强现实技术来模拟高危险性高价值耗材的使用情景，使学习者能够在虚拟环境中进行实际操练，无需使用真实的耗材，从而减少了成本和风险^[6]。本研究采用虚拟现实技术进行ECMO技术培训，探索虚拟现实技术在ECMO技术培训中应用的效果^[7]。

1 资料与方法 1.1 一般资料

南京医科大学第一附属医院（江苏省人民医院）急诊与危重症医学科作为中国医师协会体外生命支持规范化培训基地，定期举办体外心肺复苏培训班。本研究针对2024年1月第15期培训班84名学员进行模型培训（采用ECMO设备、管路、超声、模型人模拟真实的ECMO置管场景）和ECMO-VR培训（在虚拟现实场景中完成ECMO穿刺、插管、连接、机器运行），培训后对学员进行随堂问卷调查以评估培训效果。ECMO培训班学员组成：73%为医生、27%为护士，职称范围包括正高5%、副高42%、中级31%、初级22%，专业范围包括72%急诊、27%重症、1%其它专科，工作单位73%在三级甲等医院，27%在三级乙等医院。退出标准为：1.未能完成模拟培训或ECMO-VR培训；2.未完整完成问卷调查。本研究得到培训班学员的知情同意并获得南京医科大学第一附属医院伦理委员会批准（伦审号：2020-SR-226）。

1.2 研究方法

本研究为横断面研究，首先对学员进行理论授课，然后采用ECMO设备、套包、超声、模型人对学员进行模型培训，所有学员均完成穿刺、置管、连接、机器运行等操作，完成模型培训之后，学员再进行ECMO-VR培训，在虚拟现实情境中完成ECMO置管、转机操作（图 1），培训结束后完成随堂问卷调查。

ECMO-VR培训包括以下几个场景设置：①进入ECMO-CPR室，完成穿刺前准备，②超声定位穿刺血管，③完成穿刺、置入导丝、扩皮、置入动静脉ECMO导管，④完成ECMO机器连接。问卷调查的问题涉及以下几个方面，⑴效果验证问题：①虚拟现实技术培训的真实临床体验，②虚拟现实技术培训对正确使用ECMO设备耗材的传授能力；⑵方法学比较问题：比较虚拟现实技术培训与模型培训的效果、时间效率；⑶参与者问题：①适合接受虚拟现实技术培训的人群，②虚拟现实技术培训的学习兴趣和满意度；⑷成本效益问题：①虚拟现实技术培训的成本，②虚拟现实技术培训可以降低高价值耗材的使用；⑸反馈和改进问题：参与者在虚拟现实技术培训中的反馈^{[3, 7, 8-10]}。详细的问卷调查见附表。

ECMO虚拟现实培训软件系统由南京医科大学第一附属医院急诊与危重症医学科与上海元聿智能科技有限公司共同开发。设备主要由服务器（联想TS80X，中国）、图形工作站（联想刃9000K，中国）、VR头显及配套手柄（PICO 4，中国）组成。

1.3 统计学方法

本研究中的所有数据均使用R软件（版本4.2.3）进行分析，根据学员在问卷中第20个问题（更喜欢模型培训或者ECMO-VR培训）的答案，分为模型培训组和ECMO-VR培训组，计量资料采用Shapiro-Wilk进行正态性检验，符合正态分布的变量以均数±标准差（x ±s）表示，采用独立样本t检验比较组间差异；非正态分布数据以中位数（四分位数间距）[M(Q₁, Q₃)]表示，采用Mann-Whitney U检验比较组间差异。计数资料以频数和构成比表示，采用χ²检验或fisher精确概率法比较组间差异。将喜欢模型培训模式、喜欢ECMO-VR培训模式作为二分类结局变量，采用单因素Logistic回归分析进行变量筛选，以单因素回归分析中P < 0.05的因素为自变量（既往ECMO治疗经历、真实情境），进行多因素Logistic回归分析，探索选择ECMO-VR培训模式的因素。使用桑基图展示各选项与最终培训选择的关联。所有检验均为双侧检验，P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

本研究面向84名学员发放调查问卷，共收集到78份，回收率92.9%。依据问卷最后一个问题，60例学员倾向于模型培训，18例学员倾向于ECMO-VR培训，分为模型培训组和ECMO-VR组。ECMO-VR组认为虚拟现实技术能够提供与实际临床相媲美的真实情境的比例高于传统模型组（94.4% vs. 65%），两组间有统计学差异（P < 0.05）。模型培训组与ECMO-VR组在答卷时间（96 s vs. 88.5 s）、年龄（37岁vs. 36岁）、工作年限（12.4年vs. 13.2年）、男性比例（63.3% vs. 72.2%）、医生比例（75% vs. 66.7%）、高级职称比例（48.3% vs. 44.5%）、急诊医生比例（70% vs. 77.8%）、三级甲等医院比例（76.7% vs. 61.1%）、既往ECMO治疗经历（43.3% vs. 72.2%）、传授技术和知识比例（93.3% vs. 100%）、便于实施比例（83.3% vs. 100%）、容易学习比例（80% vs. 94.4%）、成本太高比例（38.3% vs. 33.3%）、提升兴趣比例（90% vs. 100%）、提升满意度（83.3% vs. 100%）等方面差异无统计学意义。在所有78例参与者中，仅有1例既往有ECMO-VR使用经验。ECMO-VR培训的满意度达到83.3%（表 1）。

本研究将所有参与者分为倾向于模型培训组和倾向于ECMO-VR培训组，问卷涉及到的其它问题作为自变量进行单因素Logistic回归分析，结果发现ECMO-VR技术能够提供与实际临床相媲美的真实情境（P=0.04）以及参与者既往的ECMO治疗经历（P=0.04）与倾向于ECMO-VR培训有关（表 2）。本研究对这两个因素进行多因素logistic回归分析，结果显示ECMO-VR技术能够提供与实际临床相媲美的真实情境仍然与倾向于ECMO-VR培训密切关联（P = 0.04）（表 3）。本研究进一步使用桑基图形象地显示每个参与者在各项因素与最终培训方式选择之间的关联（见附图 1）。18例选择ECMO-VR培训的学员中有17例（94.4%）认为ECMO-VR培训能够提供与实际临床情境相媲美的培训体验，这一比例在选择模型培训的学员中占比为65%。

针对本系列ECMO-VR培训的进一步改进，60.3%的参与者选择ECMO-VR情节应该更紧接临床案例；50%的参与者选择应该在错误操作时出现提示或者不良后果；53.9%的参与者选择ECMO-VR动作精细度需进一步提升；47.4%的参与者选择仿真模拟器应该更真实，戴手套或者徒手即可操作；33.3%的参与者选择ECMO-VR操作需要可以评分；55.1%的参与者选择可以多人团队练习。

3 讨论

ECMO技术是一项重要的抢救严重心力衰竭和呼吸衰竭的技术，接受ECMO治疗的患者通常生命垂危，对操作的容错率极低，不正确不熟练的操作可能会给患者带来极其严重的损伤，甚至危及生命；而且ECMO的耗材昂贵，使用不当易造成医疗资源浪费^[11-12]。所以为了使医护人员在临床上更好地进行ECMO治疗，本研究对ECMO教学培训提出了较高的要求。常规的教学方式缺乏环境真实感和紧迫性，且对模型和耗材的需求量高，培训成本高。

在社会多学科交叉的大背景下，虚拟现实技术在社会各个层面被广泛应用。在急危重症医学领域中，它不仅有助于缓解患者的焦虑、压力、恐惧和疼痛，还可以补充传统的学习方法，使医疗工作者获得关键的实践能力，例如中心静脉置管、心肺复苏或气管插管^[6]。随机对照试验E-CHOISIR研究显示基于虚拟现实的电子放松治疗是一种安全且有效的非药物解决方案，可用于改善警觉和非谵妄的ICU患者的整体不适感^[13]。Gerber对33名经历重症心脏手术的ICU患者使用VR设备，发现VR设备可以降低病人的呼吸频率以及不好的ICU住院回忆^[14]。VR作为一种工具，可以培训医疗工作者管理不同的临床场景和执行不同的临床技能^[15]。气管切开-VR培训提高了培训者的熟练度和信心，并减少了他们对气管切开术相关知识和技能的焦虑^[16]。经过支气管镜VR模拟培训的新手医生在灵巧性、速度和准确性方面与有经验的医生相当^[17]。另外，VR技术也对气管插管^[18]、气道管理^[19]、深静脉置管^[20]等临床技能的提高起到辅助性作用。压力会影响ICU医务人员，可能导致倦怠和生产力下降，医护人员在休息期间享受愉快的人工VR环境有助于减轻压力^[21-22]。新冠大流行期间，由于传统的面对面指导培训存在困难，为了克服这种社交距离导致的培训障碍，Georg Wolff首次创建了ECMO-VR技术，作为对传统培训方式的重要补充，虚拟现实培训在很大程度上独立于资源、位置和人与人之间的接触；它融合了教学理论和实际应用，使学员沉浸在一个数字虚拟现实环境中，通过身体、头部和手的移动来进行ECMO操作，并允许无限的重复^[7]。然而，目前国内尚无ECMO-VR培训系统，本研究中心首次开发出ECMO-VR培训系统，并且在ECMO培训班中对学员进行培训并反馈培训效果。结果显示23.1%的学员倾向于ECMO-VR培训，76.9%的学员倾向于模型培训，倾向于ECMO-VR培训的学员中有94.4%认为ECMO-VR培训能够提供与实际临床情境相媲美的培训体验，这可能与他们选择ECMO-VR培训相关。所有学员中，仅有1例既往有ECMO-VR使用经验，充分提示本研究的ECMO-VR培训技术的创新性。

在本研究的结果反馈中，选择ECMO-VR培训的学员比例仍然低于选择传统模型培训（23.1% vs. 76.9%），这提示现阶段的ECMO-VR培训尚不能替代模型培训，仅能作为其重要补充。针对ECMO-VR存在的局限性，结合学员给本研究的反馈，本研究将来会在以下几个方面进行改进：①在ECMO-VR中植入真实案例情节，使学员更有代入感；②在软件中植入错误提示，使学员在操作错误时能够得到提示与改正；③在硬件方面进一步升级，使学员能够直接戴手套操作或者手势操作，并提升精确度；④开发同一情境中多人协同操作系统，便于团队合作的开展；⑤开发评分系统，使学员对完成度具有更好的认识，且产生一定的激励作用。

目前国际、国内仍然缺乏基于虚拟现实技术的ECMO培训的研究，本中心创新开发的ECMO-VR培训系统首次在实践中使用，获得了学员83.3%的满意度，其对临床真实情境的模拟能力得到了广泛的认可，可以作为传统模型培训的重要补充部分，提高ECMO培训效率，减少ECMO教学设备和耗材的使用。

利益冲突  所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明  张刚、孙峰：资料收集、论文撰写；陈旭锋：研究设计与基金支持；张喆、郭贵辉：ECMO-VR系统研发；胡德亮、李伟、张华忠、张忠满：数据整理与分析；梅勇、吕金如：学员培训指导

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