使用移动虚拟现实模拟准备亲自帮助婴儿呼吸训练:随机对照试验(eHBB/mHBS试验)的二次分析

简介

产时窒息-出生时呼吸失败-是新生儿时期常见的医疗紧急情况，患有这种情况的新生儿需要新生儿复苏才能生存。新生儿复苏的结果取决于设备的可用性和经过适当培训的人员[1］．对医生、护士和助产士等卫生保健专业人员定期进行新生儿复苏方面的在职培训，显著降低了新生儿死亡率，新生儿死亡率占全球5岁以下儿童死亡率的46% [2-7］．新生儿复苏培训在很大程度上依赖于面对面的、为期一天的研讨会和基于人体模型的模拟练习，这些都是耗时和成本高的，导致复习培训间隔很长[4］．

涉及使用新兴技术的新生儿复苏训练的新模式已被描述[8，9］．虚拟现实(VR)是一项被称为“21世纪的学习辅助工具”的新技术，因为VR的可行性和适用性已经在培训和教育的几乎所有方面得到了证明[10，11］．VR的使用在沉浸式体验中提供了吸引人的、个性化的、激励的实践机会[12]，特别是在COVID-19大流行这种鼓励保持社交距离的情况下。

移动VR模拟可以用来教授抽象概念，说明现实世界的现象，并激励学生。［13］．在临床环境中如何以及何时进行新生儿复苏的不可预测性需要不断的准备和建立信心，这可以通过反复练习(单独、成对或作为一个小小组)来获得。由于用户在VR模拟中的高度参与，用户可能会不止一次地接触到材料，延长了主动学习的时间，并增强了技能的习得和留存。［9，14］．通过将离线身份、游戏场景以及与虚拟系统之间的实际交互连接起来，基于游戏的学习使学习者能够展示与临床实践相关的能力并改变行为。15-19］．有证据表明，模拟游戏能使训练后的自我效能提高20%，陈述性知识提高11%，程序性知识提高14%，留存率提高9% [20.］．

虽然大多数软件模拟都需要具备足够图形处理能力的PC机或先进的VR耳机，但移动VR模拟可以通过低成本的VR耳机在手机上实现[9，21，22］．低收入和中等收入国家(LMICs)的卫生保健专业人员现在几乎普遍使用移动电话，这在降低边际成本的同时，促进了电子学习的可获得性、可扩展性、灵活性和有效性。例如，在过去的20年里，尼日利亚的移动用户和宽带普及率急剧扩大[23］．根据尼日利亚通信委员会的数据，2020年，尼日利亚有3亿移动连接线路和2.04亿全球移动通信网络系统的活跃用户，导致尼日利亚每100个人的电话密度(电话连接数量)为107个[23］．

这项研究涉及对电子帮助婴儿呼吸(eHBB)/移动帮助婴儿生存(mHBS)试验期间收集的数据进行二次分析[24］．我们探索了使用移动VR培训和数字化的帮助婴儿呼吸(HBB)提供者指南的可行性和教育效果，与仅使用数字化的HBB提供者指南相比，作为在低资源环境中亲自参加HBB课程的医疗保健专业人员的课前准备方法。我们假设，通过使用经过验证的HBB评估仪器进行课前评估来衡量，与那些只使用数字化指南而没有接触VR场景的人相比，在课程前使用移动VR模拟和数字化HBB提供者指南的医疗保健专业人员将更好地准备面对面的HBB培训。

方法

研究设计

这是教育干预的前瞻性随机对照试验的一个子研究，在其他地方有详细描述[24］．

研究人群

在尼日利亚拉各斯和肯尼亚西部布西亚的20家二级和三级卫生保健机构的分娩、分娩和新生儿护理单位工作的卫生保健专业人员(护士或护士-助产士)被招募参加ebb研究，且在过去1年内未接受过HBB培训[24］．

随机化

参与者经同意后被随机分为两组，一组接受eHBB和数字化HBB提供者指南(VR组)干预，另一组接受数字化HBB提供者指南(对照组)干预，然后再接受标准的面对面HBB课程(图1)．

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干预

eHBB VR模拟包括3个简短的，3到5分钟的交互式3D模拟场景，代表新生儿需要常规护理，一些复苏，或通过正压通气延长复苏(多媒体附件1)．这些模拟是通过低成本的VR耳机和安装在参与者学习手机上的eHBB虚拟模拟应用程序进行的。数字化的HBB提供者指南包括标准HBB的数字版本，第二版，由地区卫生信息软件2 (DHIS2;mHBS/DHIS2)应用程序安装在参与者的手机上。VR组可以使用VR干预和数字化的HBB提供者指南。移动模拟场景很简短，每个场景可以在3 - 5分钟内完成。至少给了参与者20分钟的时间来熟悉他们的学习小组材料。虽然他们被鼓励熟悉eHBB VR模拟，但在注册时，VR组被允许不受限制地访问他们所有的学习小组材料(eHBB VR模拟和数字化HBB提供者指南)。对照组只使用数字化的HBB提供者指南。

然后由训练有素的研究人员使用以下标准化工具进行课前知识和技能评估:HBB，第二版，知识检查多项选择问卷;气囊和面罩通气(BMV)技能检查(正确执行所有14个步骤定义为通过分数);客观结构化临床检查(OSCE)一份检查清单(通过分数的定义是正确执行了12个步骤中的至少9个，包括所需的操作[第4,5,9项])。使用BMV技能检查和OSCE A检查表来衡量结果，是指卫生保健专业人员在参加标准的HBB第二版培训课程之前的新生儿复苏技能。新生儿高级人体模型(Laerdal Medical)用于BMV技能的标准化数据收集。参与者随后接受标准的HBB，第二版培训。之前描述了长达6个月的术后和随访评估[24］．

伦理批准

本研究得到了拉各斯大学卫生研究伦理委员会的批准(参考编号:CMUL/HREC/09/18/445);Moi大学机构研究伦理委员会，印第安纳大学机构审查委员会(参考编号:1807371465);华盛顿大学机构审查委员会(参考编号:STUDY00005297)。

数据分析

数据由训练有素的研究助理使用mHBS/DHIS2移动应用程序实时收集[25]在专用的Android移动设备上，纸质数据表格被用作备份。本研究进行了事后数据分析。采用SAS version 9.4 (SAS Institute)和R version 4.0.0 (R Foundation for Statistical Computing)软件对数据进行分析。Neonatalie Live人体模型上的BMV性能数据通过蓝牙从人体模型传输到iPad(苹果公司)，并存储在安全的云数据库中。连续变量以具有SDs的平均值或具有IQRs的中位数表示，类别变量以具有百分比的数字表示。各组间采用Kruskal-Wallis检验或Wilcoxon秩和检验比较知识检查、BMV技能测试和OSCE A测试的得分。Fisher精确测试用于比较总体测试通过率和感兴趣的单个测试项目的通过率。样本量并非专门为该子研究选择，但最初确定是为了满足主要研究的目标——在6个月随访评估时间点，以80%的倍数检测各组间OSCE B测试的通过率差异为20% [24］．双侧差异被认为是显著的P值<.05。

结果

人口特征

对179名被分配到虚拟现实组和对照组的卫生保健专业人员的数据进行了审查。表1显示了研究参与者的人口统计学特征，干预组(VR和数字导览)和对照组(仅数字导览)的人口统计学特征相似。大多数参与者为女性(162/179,90.5%)。在179名参与者中，只有29人(16.2%)曾接受过HBB培训，所有此前接受过培训的医疗保健专业人员都接受过HBB第一版课程培训。几乎所有的参与者(163/179,91.1%)都拥有智能手机。

两组课前知识检查的中位数分数(满分18分)相似(VR组:15分，IQR 14-16分;对照组:16,IQR 15-17;P= 29)。

BMV技能

两组之间在课程前BMV技能检查方面的总体表现也相似，VR组的中位数得分(总分14分)为4.93 (IQR 3-6)，对照组为5.32 (IQR 4-7)。P= 34)。在所有参与者中，VR组有1名参与者获得了14分的及格分数。虚拟现实组和对照组在个别测试项目的通过率上没有统计学上的显著差异，如图表2．

欧安组织表演

课程前OSCE A检查表的中位数分数(满分12分)在VR组为5.91 (IQR 4-8)，在对照组为5.83 (IQR 4-7)。P=点)。VR组只有4%(4/90)的参与者和对照组只有2%(2/88)的参与者获得及格分数。参与者在个别测试项目上的表现见表3．对照组最常执行的两个步骤是确定辅助人员并审查应急计划step (VR组:7/ 90,8%;对照组:16/88,18%;P=.045)和洗手step (VR组:20/90,22%;对照组:32/88,36%;P= .048)。VR组的参与者在定位头部和清理气道的关键步骤上表现更好(VR组:77/ 90,86%;对照组:57/88,65%;P= .002)。此外，VR组在测试中表现更好去除湿布步数比对照组(VR组:34/90,38%;对照组:22/88,25%;P=。08)。

来自Neonatalie Live人体模型的课前数据显示，两组参与者进行BMV的中位时间为160秒，中位通气率为29 (VR组:29.4;对照组:29.3次/分钟。低压通气的中位数百分比(VR组:4%，IQR 0 -12%;对照组:4%，IQR 0 ~ 17%;P=.27)，高压通气(VR组:0%，IQR 0%-9%;对照组:0%，IQR 0%-2%;P=.20)，有效通气(VR组:19%，IQR为2% ~ 59%;对照组:19%，IQR 0 ~ 57%;P=.68)。通过倾斜头部进行通气的中位百分比在VR组为75% (IQR为9%-98%)，在对照组为62% (IQR为13%-97%)(P= .35点)。

讨论

主要研究结果

这项研究首次证明了使用移动VR模拟和数字手册作为在低资源环境下进行新生儿复苏培训的卫生保健专业人员的课前准备的可行性和教育效果。课程前知识评估的整体表现高于技能评估的整体表现。虽然课程前的移动VR模拟和培训前的数字手册阅读并没有导致大量参与者在课程前进行的HBB技能评估中获得及格分数，但使用这些材料可能会提高学习兴趣。仅阅读数字手册的小组在欧安组织A测试中表现出明显优于VR组的表现确定辅助人员并审查应急计划步骤(P= .045)和洗手步骤(P=.048)然而，性能的关键摆正头部，疏通气道通过头部倾斜来打开气道的步骤在VR组出现的频率更高。

来自精心设计的研究的越来越多的证据支持使用模拟来提高临床表现[1，8，20.，26，27］．在Chang等人的一项研究中，VR模拟的使用与应激生理的变化有关[28］．我们的课程前模拟向参与者介绍了新生儿复苏，并可能促进学习兴趣。对于已经身临其境地体验过HBB课程的学员来说，它还可以节省成本，缩短现场培训时间[10，29］．

使用移动VR模拟可以帮助个人建立认知任务的技能和信心;因此，这些模拟补充了正式的面对面训练，重点是基于人体模型的精神运动任务，如BMV [9，30.］．VR组在特定的认知任务上表现更好。虽然统计上并不显著(P值为>。05针对各种任务;表2而且3.)，这一增量效益证明了VR培训在支持知识和表演技能方面的潜力。那些接触VR模拟的人表现出了更好的知识，知道孩子什么时候应该被吸入，以及其他认知步骤，比如去除湿布、夹紧和切断脐带。他们更容易认出婴儿什么时候不哭，什么时候婴儿在哭，呼吸正常。这些步骤与快速启动新生儿复苏相关，并在婴儿有反应时适当停止复苏，这些步骤将在随后的HBB现场课程课程中教授。

值得注意的是确定辅助人员并审查应急计划这个步骤在HBB数字指南中很早就有介绍，因为它是准备分娩的一部分;因此，控制组的参与者可能更容易回忆起这个概念。虽然这一概念也出现在VR模拟中，但与其他更主动的模拟元素不同，学习者不需要特定的动作。在VR模拟中设置一个对话助手可能有助于强调准备分娩的这一方面。

与母亲的沟通是尊重照顾的一个重要因素[31］．有证据表明，即使卫生保健专业人员善于处理妊娠和分娩并发症，妇女在以前经历过不尊重的护理时，可能会拒绝寻求护理，并劝阻其他人这样做[32］．基于人体模型的模拟和虚拟现实模拟已被用于教授非技术技能，并已被证明可以改善沟通态度[27，33，34］．我们发现，在欧安组织评估期间，虚拟现实组的参与者与母亲的交流频率更高，从而表明他们认识到前瞻性地提供信息和通过有效的沟通与母亲互动的重要性，这是尊重关怀的基本要素[32］．

这项研究证明了在低资源环境下使用移动VR模拟进行新生儿复苏前训练的可行性。基于计算机的模拟训练，如HeartCode儿科急性生命支持和新生儿复苏计划eSim项目，已被用于补充高资源环境下的面对面课程，参与者在参加面对面课程之前被分配进行长达1个月的基于计算机的模拟[9，35，36］．虽然缺乏模拟实验室和设备[37]，由于移动设备在低收入和中等收入国家的广泛使用，在设计和分发用于自主学习的移动设备模拟教育材料方面需要创新[9，24］．在我们的研究中，几乎所有的参与者(163/179,91%)都拥有智能手机。在手机被广泛使用的低资源环境中，移动VR模拟比基于人体模型的模拟或基于计算机的模拟更容易被学习者接受[23，24，38］．由于对VR训练的接受度很高，在个体化的课前接触中花费额外的时间可能会提高学习者的表现[39-41］．

本研究的局限性

一些局限性可能会影响我们结果的解释。首先，尽管在向参与者介绍数字干预之前和之后进行基线技能评估是合理的，但这一分析并不是预先计划好的，而且由于多次评估带来的后勤限制，我们在VR组和对照组接触数字干预后，但在面对面课程之前，都进行了课前评估。其次，尽管虚拟现实场景很简短，可以在3到5分钟内完成，但在课前知识和技能评估之前分配给数字干预熟悉的最低时间(20分钟)可能无法让参与者体验干预的全部影响。增加训练前的VR暴露时间可以优化学习，减少现场训练时间。最后，移动VR模拟可能更适合获得认知技能，而不太适合获得心理运动技能或学习如何执行手动任务。尽管如此，这项研究为在LMIC环境下进行新生儿复苏训练之前进行移动VR模拟的相对贡献和可行性提供了可能的洞察。未来的研究应探讨在亲身培训前已接触过HBB课程内容(即沉浸式接触)的学员，是否有可能节省成本或缩短亲身培训时间[10，29］．

结论

使用移动VR等数字干预措施是可行的，可能是中低收入国家卫生保健专业人员在新生儿复苏培训中进行课前准备的可行方法。移动VR模拟的作用应在低资源环境下培训卫生保健专业人员的背景下进一步评估，特别是在使用基于人体模型的模拟进行面对面培训的机会有限的情况下。