虛擬仿真標準化病人軟件系統在口腔住院醫師OSCE 考核中的應用

吳 麗 孫衛斌 聶蓉蓉 楊 潔 潘雅慧 柳慧芬 吳文蕾 謝思靜

（南京大學醫學院附屬口腔醫院，南京市口腔醫院牙體牙髓病科，南京 210008）

虛擬現實技術(Virtual Reality，VR)是20 世紀發展起來的一項集計算機、電子信息、仿真技術于一體的實用技術，通過各種交互設備與虛擬環境中的實體相互作用，使操作者身臨其境，在視覺、聽覺和觸覺等感官上得到互動和信息交流[1]。近幾年來，隨著社會生產力和科學技術的不斷發展，各行各業對VR 技術的需求日益旺盛，醫學方面，VR 技術的應用集中于虛擬手術、遠程診療系統、醫學教育等，而在口腔醫學教育領域，VR 技術目前主要集中在臨床仿真模擬教學方面，VR 技術的發展與應用逐漸改變著口腔醫學教育模式[2]。

客觀結構化臨床考核(objective structured clinical examination，OSCE)是一種多站式臨床考試框架，目前是臨床醫學領域能力考核中公認較為全面的評價體系[3]。南京大學口腔醫學院自主研發國內首個OSCE 信息化考試平臺，應用于南京地區口腔住院醫師的臨床技能結業考核。該考核分為4 個部分8 個站點，其中病史采集與臨床檢查站點主要考察學生能否規范接診，準確地收集病史，正確規范地檢查，并提出可能的診斷、進一步的檢查和治療計劃的能力。以往該站點完全采用真人標準化病人（standardized patients, SP）進行考核，不僅要求SP 必須熟記所扮演疾病的理論知識，還要盡力模仿疾病的臨床表現特征，這對SP 的理解能力，記憶力及表演能力提出較高的要求[4]。根據以往考核經驗，我們無法通過SP 的模擬完全還原口腔疾病的臨床表現特征，SP 的個體差異、表演力存在不穩定性，并且對SP 反復進行侵入性的臨床檢查存在器械損傷、交叉感染甚至倫理等一系列問題，因此，虛擬仿真標準化病人（virtual standardized patients, VSP）軟件系統應運而生，本院作為南京地區住院醫師規范化培訓技能結業考核考點，從2020 年開始在病史采集與臨床檢查站點應用。本研究目的是探討在口腔住院醫師OSCE考核的應用效果，為臨床技能考核提供理論依據。

1 研究資料和方法

1.1 VSP 的軟件程序設計

VSP 軟件設計基于人工智能技術及標準化病案腳本（見圖1），計算機程序設計主要包括以下內容：①虛擬場景模塊設計 逼真的就診場景能夠渲染考試氣氛，該站點考核需要模擬一個口腔臨床診室，以及可以調節燈光、椅位的綜合治療臺；②病案數據庫模塊設計 虛擬化病人應以臨床實際病案為腳本基礎設計患者的年齡、性別、種族等基本信息，設計現病史、既往史和家族史等信息，系統利用語音識別技術，將語音轉化為文字信息，再經過分詞器分割，與后臺問題庫中的各式問法、關鍵詞等信息進行匹配，經過智能匹配吻合度算法來辨別用戶的語義，系統根據后臺設定的問題進行回答，從而實現人機問診互動。其次是模擬疾病的局部臨床表現特征，例如智齒冠周炎可能會有患者面部紅腫的表現等。綜合治療臺上能夠提供常用的口腔臨床檢查器械并且具備相關的檢查功能，例如選擇口鏡進行口內檢查時，口鏡可以從不同角度呈現出相應的圖像；選擇鑷子進行牙齒松動度檢查時，需要出現對應牙位松動度的數據提示。部分病例還需提供特殊檢查器械例如牙髓電活力測試儀以及輔助檢查結果例如X 線片、CBCT、血常規報告等。③數據整合 病案數據資料制作完成后，還需結合各種多媒體元素，如圖像、聲音、文字等，整合后的數據經過反復不斷的系統測試，最終制作形成一個可互動的完整實例[5]。本院目前已研發并應用于考核的VSP案例涵蓋口腔內科、口腔頜面外科、口腔修復、口腔正畸等多個專業，涉及常見的口腔疾病如智齒冠周炎、牙隱裂、齲病、牙髓炎、齦炎、牙周膿腫等。

圖1 VSP 軟件系統的設計

1.2 VSP 軟件應用于口腔住院醫師OSCE 考核

考生登錄OSCE 考試系統進入病史采集與臨床檢查站點，由系統隨機分配考題?？忌蜷_虛擬軟件平臺進入操作界面，首先進行醫患溝通，通過語音對話完成病史資料采集，然后進入VSP臨床檢查環節，考生根據提示自主選擇檢查器械進行口腔檢查，一步一步收集疾病陽性體征。最后，考生根據主訴、病史資料、臨床檢查結果，對該疾病提出可能的診斷、進一步的檢查和治療計劃?？脊俑鶕摽忌谋憩F進行線上評分，同時考試系統會實時記錄考生的整個操作過程以及考試用時等關鍵信息，以便統計分析。

1.3 考核效果評估與反饋

本院從2020 年開始在病史采集與臨床檢查站點應用VSP 軟件，選取2020～2022 年參加結業考核的住院醫師學員，以2019 年參加結業考核的住院醫師學員作為對照，將該站點均分及考試用時進行比較，分析2020～2022 年度考核難度、區分度，并設計調查問卷發放給參加該站點考核的考官、考生，探討應用VSP 的考核效果及考官、考生對該種考核形式的認可度。

1.4 統計學分析

采用 SPSS 25.0 軟件包對學生成績進行統計分析，計量資料采用均數±標準差描述，難度及區分度分析采用難度系數P 及區分度D 表示，對問卷結果以頻數等進行統計學描述，所有檢驗均采用雙側檢驗，檢驗水準α=0.05。

2 結果

2.1 病史采集與臨床檢查點考試成績及用時比較

對2019～2022 年的南京地區口腔住院醫師規范化培訓技能結業考核的病史采集與臨床檢查站點考試成績及考試用時進行比較，可以發現：2019～2022 年參加考試的考生人數分別為144，165，170 和146 人。4 組考生在性別、年齡分布、學歷構成差異均無統計學意義（性別：卡方檢驗，χ2=0.222，P=0.974；年齡：單因素方差分析，F=2.342，P=0.131；學歷：卡方檢驗，χ2= 4.547，P=0.603），具有可比性（表1）?？忌骄煽兒涂荚囁脮r間見表2；采用單因素方差分析，4 組考試成績及所用時間均無統計學差異（P＞0.05）。

表1 2019～2022 年參加南京地區口腔住院醫師結業考核考生資料

表2 2019～2022 年病史采集與臨床檢查站點考試成績及考試用時的比較

2.2 考核難度和成績區分度分析

難度系數P=X/M，X 為均分，M 為最高分，一般認為，難度系數P 的合適范圍為0.4 ≤P≤0.9，當P=0.5 為最適宜值[6-7]，此時試題難度最佳，難度系數值越大表示試題越容易；區分度指考試能否較好地將考生的水平區分開，區分度D=(XHXL)/n(H-L), XH、XL 分別為高分組均分和低分組均分，一般認為，區分度D＜0.2 時區分不好，0.2 ≤D＜0.3 時區分尚可，0.3 ≤D＜0.4 時區分良好，D ≥ 0.4時區分非常好。對2020～2022 年應用VSP 后病史采集與臨床檢查站點考試成績進行難度、區分度分析，難度系數位于0.4-0.9 之間，區分度D＞0.4，表明此次考試該站點的難度、區分度是適宜的，統計結果見表3。

表3 2020～2022 年病史采集與臨床檢查站點考試難度系數及區分度分析

2.3 考官和考生對該考試形式的認可度

對參加2020 年技能考核的考官、考生發放調查問卷并當場收回，其中收回考官調查問卷20 份，考生調查問卷150 份，作答全部有效。90%以上的考官及考生認為應用VSP 的考核形式操作難度容易或適中，考核內容與臨床及教學內容基本一致，全部考官及97%的考生認為能夠有效評價考生的臨床檢查能力。統計結果見表4。

表4 問卷調查結果統計（人，%）

3 討論

口腔醫學是一門實踐性較強的學科，口腔臨床能力考核是檢驗醫學生臨床勝任力的重要措施。將VSP 應用于病史采集與臨床檢查站點，我們重點考察學生的整個接診過程，包括醫患溝通能力，如問診的內容是否完整，是否注重人文關懷等；臨床檢查能力，如椅位燈光調節、檢查器械選擇、口腔頜面部檢查的順序和內容和手法以及臨床思維能力，如能否做出正確的診斷及鑒別診斷并給出完整的治療計劃。與傳統真人扮演的標準化病人相比，VSP 軟件系統可以逼真還原口腔病變，模擬臨床檢查陽性體征，考生在虛擬環境中通過語音對話進行醫患溝通，再對虛擬病人進行全面的口腔檢查操作，包括視診、探診、叩診、捫診、松動度檢查以及各種特殊檢查等，自主收集臨床資料，整個過程具備無感染風險、可重復操作、操作過程可控的優點。本研究發現利用VSP 代替真人SP 考核住院醫師的口腔臨床檢查及疾病診斷能力，這種新的考核形式不會導致考試用時延長，使用真人SP 與使用VSP，在這兩種不同的考核形式下，考生的考核均分無明顯差異，且使用VSP軟件系統的考核難度、區分度適宜，能夠客觀反映考生的水平。從問卷調查結果可以看出，90%及以上考生及考官對VSP 的應用持肯定態度，認為虛擬仿真技術的應用使口腔臨床檢查能力考核更加科學、嚴謹，考試方法和流程簡單易懂，考核難度適中，與臨床教學內容吻合，能夠客觀、科學反映醫學生臨床檢查能力。VSP 的應用不僅能夠模擬更多的病種，緩解典型病例資源不足的矛盾，豐富考核題庫，為考核實施提供了便利和可行性。同時也可以通過移動互聯網實現學員端的反復訓練，為開展椅旁教學提供課前、課后自主訓練、自我檢驗的機會，從而提高椅旁教學的效果。

利用虛擬仿真技術構建標準化口腔病人，訓練及考察學生理論知識掌握、病史資料采集、影像學檢查結果判讀、臨床思辨能力等內容，訓練和考察學生采集病史的完整性和邏輯順序、臨床思維的開闊及嚴謹程度，并適當熏陶其醫患溝通能力、人文關懷素質等，從而為醫學生進入臨床實踐打下堅實的基礎。當然，目前本研究所開發的這套考核程序仍有缺陷和不足，例如無法考察考生的愛傷意識以及檢查器械的正確使用手法等。因此，如何真正的實感操作，更加逼真模擬臨床檢查手法，并使學生在操作過程中獲得最真實的觸覺和力覺反饋，與虛擬病人有更多的信息互動，將是今后下一步的重點工作。

4 結論

綜上所述，將VSP 軟件系統應用于口腔住院醫師規范化培訓臨床技能考核，可以緩解病例資源的不足，同時也能客觀檢驗學生臨床檢查能力，及時反饋教學問題，提高臨床教學質量，值得進一步研究和推廣。