三星首尔医院引入增强现实培训:输血设备准备时间从10分钟缩短至4分钟

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42名护士随机研究显示:设备操作评分从70分升至90分,求助次数也有所减少

三星首尔医院将增强现实(AR)技术应用于Level-1快速输注器培训。该设备用于超急危重场景,但因使用频率低而难以学习。(左起)参与增强现实培训研究的柳瑞英博士、孙明熙急诊医学科教授、申素妍急诊护理组组长、蔡宇丽急诊室护士合影。照片=三星首尔医院
三星首尔医院将增强现实(AR)技术应用于Level-1快速输注器培训。该设备用于超急危重场景,但因使用频率低而难以学习。(左起)参与增强现实培训研究的柳瑞英博士、孙明熙急诊医学科教授、申素妍急诊护理组组长、蔡宇丽急诊室护士合影。照片=三星首尔医院

急诊室一旦收治大出血患者,医护人员必须在短时间内完成输血设备准备。然而,越是危及生命时不可或缺的设备,平时使用频率往往越低,真正遇到紧急情况时,复杂的操作流程也更难准确回忆。

研究显示,若通过增强现实(AR)培训提前熟悉这类设备的使用方法,可显著缩短准备时间。通过纸质指南学习的护士,准备快速输血设备约需10分钟;而接受AR培训的护士,用时不足4分钟。

三星首尔医院急诊医学科孙明熙教授与护理本部急诊护理组研究团队24日公布一项随机对照研究结果:在对急诊室护士开展“Level-1快速输注器(Level-1 rapid infusion system)”使用培训后,对其实际执行能力进行比较。研究结果刊登于国际学术期刊〈JMIR医学教育(JMIR Medical Education)〉最新一期。

大量失血致器官供血困难的「低血容量性休克」时使用

Level-1快速输注器用于重度创伤或手术中大出血等需要在短时间内输入大量液体或血液的场景。该设备可将液体与血液加温至接近体温的温度,并实现快速输注。

典型适用情形之一是发生“低血容量性休克(hypovolemic shock)”。低血容量性休克指因严重出血或体液丢失导致体内循环血量大幅减少的状态。若血压下降,且脑、心脏等重要器官无法获得充足的血液与氧气供应,生命可能面临危险。

因此,在急救情境下,既要尽可能快速完成设备准备,又必须确保连接顺序与操作方法不出错。

但快速输注器并非每天都会使用的设备。仅靠日常工作难以充分掌握其用法并维持熟练度。即便开展基于真实设备的重复培训,也需要同时保障设备、培训负责人以及培训时间,难以高频开展。

研究团队据此评估,AR能否弥补此类培训的不足。

AR是一种将文字、视频、图像等数字信息叠加显示在用户正在观看的真实物体之上的技术。与虚拟现实(VR)不同,AR不会将整个视野替换为虚拟空间。

在本次培训中,护士佩戴“Hololens 2”,并直接操作真实的Level-1设备。其视野中会显示当前需要完成的操作与所需准备物品,同时标注需要触碰的位置;在复杂步骤中,还可观看简短的演示视频。

三星首尔医院自2022年起,也将AR用于呼吸机、ECMO(体外膜肺氧合装置)等真实医疗设备的培训。

初学时更耗时,但准备时间9.85分钟→3.67分钟

研究团队招募了42名此前没有使用过Level-1设备的三星首尔医院急诊室护士,并随机分为两组,每组21人。一组通过AR学习使用方法,另一组作为对照,依据印刷版指南进行自学。

在首次学习所需时间方面,AR培训组反而更长。按中位数计算,AR培训组为18.20分钟,传统培训组为8.98分钟,差距约为两倍。

但在完成学习后让其实际操作设备时,结果出现逆转。

设备准备时间的中位数为:传统培训组9.85分钟,AR培训组3.67分钟。AR培训组快约6分11秒;与传统培训组相比,准备时间缩短62%。

从设备准备到液体与血液输注在内的整体执行时间也差异明显:传统培训组为13.63分钟,AR培训组为5.83分钟。

在准确性方面,AR培训组同样占优。以100分满分评估设备操作能力的得分中位数为:传统培训组70分,AR培训组90分。将全流程操作划分为22个步骤进行评估时,正确完成步骤数的中位数为:传统培训组16个,AR培训组20个。

执行过程中向其他医护人员求助的次数中位数也不同:传统培训组为2次,而AR培训组为0次。培训满意度以及代表“能够独立操作设备”的自我效能感,在AR培训组也更高。

(左起)柳瑞英博士、孙明熙急诊医学科教授、申素妍急诊护理组组长在旁观看时,蔡宇丽急诊室护士正在接受增强现实培训。照片=三星首尔医院
(左起)柳瑞英博士、孙明熙急诊医学科教授、申素妍急诊护理组组长在旁观看时,蔡宇丽急诊室护士正在接受增强现实培训。照片=三星首尔医院

为何学习更耗时的AR培训,实际操作却更快

AR培训的优势并不只是“使用了新设备”。更关键的可能在于:在触碰真实设备的当下,系统能即时呈现所需信息。

通过纸质指南学习设备时,需要先阅读说明、再核对设备,然后记住下一步顺序并付诸行动。不熟悉的人往往要在指南与设备之间来回切换,不断思考“下一步该做什么”。

而在AR中,情况不同。护士在注视真实设备的同一位置,就能看到下一步骤以及需要触碰的位置,也能立即确认所需准备物品。简单来说,相当于把“读说明书—记住—再照做”的过程,变为“看着设备—当场照做”的过程。

研究团队认为,这种分步骤的视觉引导,可能减轻了复杂操作中需要一次性记忆的信息负担。虽然初期因逐步跟做而更耗时,但在实际触碰设备的过程中同步掌握手部动作与操作顺序,可能带来后续执行速度与准确度的提升。

在教育学中,当个体一次需要处理的信息过多而导致学习效率下降的现象,被称为“认知负荷(cognitive load)”。AR可能通过在需要的时刻分段呈现必要信息,从而降低这一负担。

不过,本研究并未直接证实上述作用机制。所有参与者均为首次接触Level-1的护士,且对照方式并非由讲师带教的实操培训,而是使用纸质指南的自学。在这些条件下,两种培训方法的差异也可能被放大。

并不意味着实际患者输血开始时间减少62%

本次结果不能被解读为:AR培训使真实大出血患者的输血开始时间减少62%。

研究团队测量的是:完成培训后的护士能以多快、多准确的方式操作设备;并非针对真实患者比较输血开始时间、治疗结局或生存率的研究。

培训效果能否随时间推移而保持,也需要进一步确认。由于研究对象仅为一家医院的42名护士,还需验证在其他医院或重症监护室、手术室等场景中是否同样有效。

AR设备本身也存在局限。本研究使用的Hololens 2重量为566g,单次充电可连续使用约2~3小时。三星首尔医院研究团队此前的研究中,为应对电池消耗与过热,也曾多台设备轮换使用。

三星首尔医院急诊医学科孙明熙教授 照片=三星首尔医院
三星首尔医院急诊医学科孙明熙教授 照片=三星首尔医院

孙教授表示:“急诊医疗需要在复杂多样的情境中做到准确、迅速的处置。”他指出,“如果能通过增强现实对不常使用但关键的医疗设备以及多种临床情境进行事前反复学习,将有助于提升医护人员能力,并更系统地应对突发急救情况。”

他补充说:“目前在真实医疗现场应用仍存在硬件层面的限制。若未来出现更轻便、更舒适且性能提升的下一代设备,将能在医护培训与临床现场更自然地应用。”

本研究在保健福祉部经费支持下,由韩国保健产业振兴院保健医疗技术研究开发项目资助开展。

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