1、行业基本概念和概况
（1）医学教育的概念及概况
医学教育（Medical Education）是指按照社会的需求有目的、有计划、有组织地培养医药卫生人才的教育活动。一般多指大学水平的医学院校教育。医学教学的课程体系包括公共基础课、普通基础课、医学基础课和医学临床课。
表：医学教学课程体系
参考观研天下相关发布的《2017-2022年中国康复医学产业发展监测及投资商机研究报告》
医学教育的完整体系主要包括院校医学教育、毕业后医学教育和继续医学教育三部分，毕业后医学教育又包括住院医师培训和专科医师培训等；这种培养模式是以院校教育为起点，以毕业后教育为重点，再通过继续教育，把教育、培训同终身的职业生涯有机统一起来，使医学教育体系更加完整。
2013 年，国家卫生计生委等7 部门联合下发了《关于建立住院医师规范化培训制度的指导意见》，旨在健全我国医学教育体系，打造优质化医师队伍，为医改提供人才支撑，进而建立5 年院校医学教育、3 年住院医师培训、专科医师培训和终身学习的继续医学教育的医学教育完整体系。
图：我国医学教育体系
（2）医学模拟教育的概念和概况医学模拟教育是一种以模拟“真实”进行教学的教育方式，其核心是利用各种仿真模型和现代化、智能化的医学模拟技术，模仿人的正常结构与机能、疾病的表现与演变以及对病人的诊疗过程，从而代替真实病人、真实临床场景进行教学、实践训练和能力评估，较少或不伤害实际病人的一种操作训练教育过程。
现代医学模拟教育起源于美国，上世纪 70 年代美国著名教育学家GeorgeMiller 以金字塔模型来表示医学生能力进阶要求，这就是在医学教育界甚为出名的“Miller 金字塔”，它形象地说明了医学生学习过程中由知识积累到临床实践训练的能力发展的各个阶段目标。
图：Miller 金字塔
由图中可以看出，医学教学内容可以简单地分为理论教学和实践教学，在医学生成长阶段早期主要通过理论教学实现对医学知识和经验的灌输、理解、记忆，而后期主要通过实践教学来完成对临床思维、技能和实际临床工作能力的培养和训练。而临床思维、技能和实际临床工作能力的培养和训练都离不开操作的对象，医学模拟教育以其对病人无创、方便、操作可重复、低成本等优势成为一种常用的教学方法。
医学模拟教育能在真实环境中开展医学教学和考核，利用多种局部功能模型、计算机模拟系统，创设出模拟患者和临床场景，通过建立临床技能训练室和医学模拟训练中心，架起医学理论通往临床实践的桥梁，利用更加科学和人性化的教学手段培养医学生敏捷、正确的临床思维，全面提高学生的临床操作能力，从而有效减少医疗事故和纠纷。医学模拟教育还可以利用更加科学和人性化的教学和考核手段，全面提高医学生的临床诊断能力和各项临床操作能力，培养敏捷、正确的临床思维，从而减少医疗事故和纠纷在临床实践中的发生，近年来正逐渐成为我国临床医学教学改革中具有广泛前景的教育模式。
二十世纪初，医学教学模型在国外被应用于医学教育，因其直观性、易保存性等特点受到国外医学教学人员的广泛重视，并为医学教育事业的发展做出了重大贡献。随着医学教学模型的逐步使用和推广，我国在上个世纪60 年代开始生产和使用医学教学模型。当时的模型企业主要采用手工操作，所使用的生产材料主要是石膏，尽管生产出来的产品造型逼真、外形美观，但模型太重且不牢固，在临床教学中实用性差，使用后返修率高。随着教学实践及技术的发展，产品所使用的材料从石膏、石蜡、玻璃钢，逐步改良到硅橡胶、改性PVC 等新型环保材料，自上世纪末开始，医学教学模型逐步融合了电子计算机技术、机器人技术、力反馈技术及虚拟现实技术等高科技，使产品的功能、交互性、逼真度等得到了更好的提升。
2、医学模拟教育的特点
医学模拟教育行业是利用模拟技术以高仿真模拟患者（机器人模拟病人）、手术模拟器等来代替真实患者进行临床医学教学，倡导以尽可能贴近临床真实情景和更符合医学伦理学的方式开展教学。其具有可控制、可重复、训练考核便捷、培训针对性高、训练过程可记录、可回放以及培训考核认可高度等优势。
医学模拟教育离不开各种训练设备，医学模拟训练设备最主要的优势是可以尽可能地复制临床事件并且对患者没有危害。使用模拟设备进行训练，可以在安全和可控制环境中，认识和处理急危重症患者，加强对书本知识的理解，提高发现问题、解决问题的能力，掌握处理问题的优化程序，加强团队合作与沟通能力。更重要的是，这种训练过程中允许学生犯错误，而这种情况在真实操作中是绝对不允许的。同时，通过模拟人和真实模拟环境下的人机互动，可以训练学生的团队精神、领导能力和沟通能力，更提高他们珍视生命的观念。医学模拟教育行业通过运用高仿真的模拟人体肢体器官设备及虚拟操作平台等方式实现更贴近现实的手术、病例检查等各种医学实践，从而达到医学教学及培训的目的。医学模拟教育具有如下特点：
（1）训练操作具有较高的仿真度
医学模拟教育的最主要特点，是利用医学模拟训练模型，包括材质，形态逼真的医学仿真模型，功能模块化计算机互动模拟模型，乃至人工智能技术，创造模拟患者和模拟临床场景，通过建立各种层次的实训场所，对实验对象进行多重无创的练习，从而架起医学理论通往临床实践的桥梁。应用计算机交互式训练模型，可以自主设置病例，实现完整治疗过程，学生不但能做临床技能训练，更提高了临床思维能力和独立救治能力，为学生“科学”而“真实”的掌握知识创造了平台。
（2）安排方便，更具灵活性
医学模拟教育的应用对教学内容的安排有更大的灵活性。医学生在理论中学习到多种疾病的诊断与治疗方法，但是在临床实践过程中，并非会遇到书本中学习到的各种病例，因此，医学生需要在之后的实践过程中去等待某一个病例的出现。医学模拟系统的应用，可以完全按照老师和学生的要求来创造学习环境，随时随地安排训练和学习。同时借助医学模拟系统进行各种难度和阶段的训练。
（3）病例丰富，具有多样性
很多书本理论中提到的病例发病率较低，在临床实践中很难遇到，尤其是一些乡镇卫生院低年资医生对罕见病例，疑难病例的紧急处理会束手无策，妨碍了当地医疗水平和医疗技能的提高和发展，如果在接受教育期间，利用模拟系统创造出多种真实病例，让其接受诊断、治疗的训练，在临床处理真实患者时可以变的得心应手。
（4）低风险，更具安全性
临床实践教学患者的数量、配合程度、经济成本及法律风险等决定了医学模拟教育的安全性和高效性。在医学模拟教育中，医学生能够将其视作真实的患者来进行操作，学生也允许出错，在模拟患者身上练习无数次，直到手法纯熟、规范为止，大大增强了医学生在日后的职业操作信心，减少医疗纠纷。
（5）过程可重复，具有可控性
对于某种疾病的临床表现、现场诊断、紧急治疗这一过程，模拟系统可以根据需要进行减缓、暂停或重新操作，对某一项操作可分阶段演示，整个过程完全在学生或者老师的控制之中。医学生在学习和训练的过程中，可以随时对某一现象提出疑问，老师也可以针对学生的某一操作来进行指导和纠正。
（6）考核结果更具客观性
由计算机系统软件设定，模拟教学具备记录和回放的功能，可作为标准化考核手段，合理的对学生知识和实践技能的掌握程度作出精确评价。医学模拟教育在对医学生的训练过程可以通过各种方式记录，包括摄像或者录音装置，训练完成后学生和老师可以一起观看或检查记录，实时地进行讨论和评价，并得出考核成绩。
综上所述，医学模拟教育具有高度逼真的临床情境，直观可视的操作界面，良好的反馈体系和科学的评估系统等优势，在医学教育中使用模拟教学方式具有安全、高效、可靠和科学等特点。
3、行业技术水平
行业是特殊的高科技行业，医学模拟教育产品综合了医学、电子、自动化控制、仿生、计算机、网络以及虚拟现实等多种先进技术。行业对科研能力和技术要求较高，其高科技性也决定了拥有自主知识产权和科研创新开发能力将成为企业核心竞争力以及持续领先发展的源动力。近年来行业技术水平的发展主要反映在以下方面：
（1）虚拟现实技术
虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR 应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。
VR 在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中，可以建立虚拟的人体模型，借助于跟踪球、HMD、感觉手套，学生可以很容易了解人体内部各器官结构。在医学院校，学生可在虚拟实验室中，进行“尸体”解剖和各种手术练习。用这项技术，由于不受标本、场地等的限制，所以培训费用大大降低。一些用于医学培训、实习和研究的虚拟现实系统，仿真程度非常高，其优越性和效果是不可估量和不可比拟的。例如，导管插入动脉的模拟器，可以使学生反复实践导管插入动脉时的操作；眼睛手术模拟器，根据人眼的前眼结构创造出三维立体图像，并带有实时的触觉反馈，学生利用它可以观察模拟移去晶状体的全过程，并观察到眼睛前部结构的血管、虹膜和巩膜组织及角膜的透明度等。
（2）力反馈技术
虚拟手术系统可以为医生提供一个虚拟的 3D 环境以及可交互操作平台，逼真的模拟临床手术的全过程。但是，该领域的大部分研究仅限于仿真的可视化阶段，由于缺乏触觉效果，医生在虚拟环境下完成的手术与临床环境差别很大。为了解决上述难题，力反馈概念引入虚拟手术系统，通过对手术器械和软组织等形变过程进行实时数值计算，模拟出软组织的变形情况和器械受力状态，并通过外接的力反馈输出设备，使医生在手术操作中，感知到反馈力的存在，更好的达到临床手术的训练效果。
（3）生理驱动技术
生理驱动是基于生理仿真建模技术，用数学模型来刻划生理系统的结构、功能和内在联系，使用差分方程结合反馈控制机制，动态响应参数变化，并通过计算机语言构建的一个功能全面的、可扩展的人体生理模型。它包括心血管、呼吸、消化、肾脏、神经等几大生理系统模型以及药代和药效系统模型，同时描述了系统之间相互作用和反馈关系。生理驱动能够模拟不同生理、病理和药理条件下人体各生理系统的运行状态，例如可以模拟各种慢性、急性疾病等条件下人体的生理反应；能够实时的对创伤和医疗干预做出反应。
生理驱动可以作为单独的生理仿真软件，也可以与模拟人相结合。以生理驱动为核心的高仿真病人模拟系统可以为医学临床教学提供安全、有效的解决方案。基于生理驱动的模拟人可以根据案例设计真实的模拟出人体的各种症状、体征和对诊疗干预的反应，让学生感受病人病情的变化，为学生提供接近真实的临床实践体验，提高学生临床应变和协作能力。
生理驱动还可以与现有的虚拟医学教学系统相结合，例如与虚拟手术仿真系统结合，模拟手术过程中人体生理变化，让学生在练习手术操作技术的同时获得更真实的临床感受。
相对于传统的临床教学，基于生理驱动的高仿真病人模拟系统在保障病人安全的同时，提供高度真实的临床场景，更有利于培养学生临床思维和操作能力。
4、行业和产品的发展历程
（1）医学教育行业发展历程
医学教育是教育事业的重要组成部分，是卫生事业发展的重要基础。医学教育的产生和发展与社会进步、人民健康紧密相连。医学教育大致经历了五个发展阶段：第一个阶段是最初的师承和家传形式的医学教育。这种教育形式在东西方类似。第二个阶段是学校医学教育出现，我国早在魏晋时期，就出现学校形式的医学教育，到隋唐时期，有了官办的医学教育机构——太医署；欧洲在13 世纪出现了最早的政府认可的医学院，进行以基础医学为主的教学。第三个阶段是基础医学与临床医学相结合的教学，开始于18 世纪后半叶，是现代医学教育的雏形。第四个阶段是“基础医学-临床医学-临床实习”教学模式的普遍应用，20 世纪初弗莱克斯纳报告问世后，提出高标准举办医学教育，生物科学与医学相结合，现代医学教育得到建立和发展。第五个阶段是在校医学教育-毕业后医学教育-继续医学教育三阶段连续统一体形成，20 世纪50 年代后，现代医学教育快速发展并不断完善。
1949 年，中国已有56 所医学院、系。经过院系调整，1952 年，全国有高等医学院校44 所。1958 年，“教育革命”形成大办学校高潮；到1960 年，高等医学院校由1957 年的37 所猛增至204 所；到1963 年，高等医药院校经过调整只保留了85 所。“文化大革命”期间，医学教育受到严重影响；1972 年医学院校恢复招生，主要为工农兵大学生。直到1977 年高考恢复，各医学院校恢复正常招生，医学教育才得以重新步入正轨。到1982 年，医学院校数目扩展到116所，每年大约有30000 新生分别学习西医学、中国传统医学和其他健康科学。据国家统计局数据显示，2015 年全国共有医学类专业（含研究生、普通本科、成人本科、网络本科、普通专科、成人专科、网络专科、中等职业学校）在校生共计566.87 万人，未来一段时期内各类医学院校将成为我国医教行业市场需求的重要部分。
（2）医学模拟教育行业发展历程
依据医学教学模型的发展历程，国际医学教育界将医学模拟教育的发展划分为具有显著标志的五个阶段。
① 以基础解剖模型应用为主的阶段
公元 1736 年，中国蒙古族医生觉罗伊桑阿用袋装笔管模拟骨关节进行整骨教学，开创了人体解剖学的基础局部模型的先河。经过多年产业化的发展，现在生产的基础解剖模型更逼真、更精美，更方便使用。
② 局部功能性模型参与教学的发展阶段
随着材料学与制造业工艺技术的发展，局部功能型模型 PTT（Partial TaskTrainer）成为早期模拟医学教育的助力器。局部功能性模型在医学教学中的应用，可以降低医学生掌握人体器官功能的难度，学生可以在没有任何外界压力的情况下，全神贯注地针对局部模型反复进行技能练习。局部功能性模型中，一部分用来模仿演示人体结构，还有一部分通过力学和其他方式来介绍人体生物学观念，材质和手感逼真与否成为此类产品性能高低的重要评判准则。
③ 计算机交互式训练模型的兴起与应用阶段
20 世纪随着计算机的出现，在医学教学领域里，计算机交互式训练模型应运而生。计算机交互式模拟系统通过计算机软件将具有各种医学操作和人体体征的模型有机地结合起来，从而实现了对某一操作过程的模拟，观察模型生理和药理反应，实时对其进行治疗。这种模型在一定程度上综合了一部分单独功能训练，通过调整系统的计算机程序，进行相关内容的教学和测试使学生得到了一种完整的医学治疗过程的训练，同时可以随时控制过程进度和速度，并可以反复训练。
④ 生理驱动型模型的诞生
20 世纪90 年代，现代仿生学和计算机软件技术实现了飞跃，美国METI 公司生产的具有“ 生理驱动功能” 的真正意义上的高端医学模拟系统——HPS&ECS 诞生了。尽管计算机交互式训练模拟系统也将计算机网络技术融入了教学系统，但是生理驱动型模拟系统集心血管系统、呼吸系统、药代动力学系统、神经系统、泌尿生殖系统等生理学功能、病理生理学功能、药理学功能以及广泛的治疗方法于一体，让模型人能够实时自动模拟出真实人体的各种症状、体征和对各种操作的反应，创造了一个全功能的临床模拟教学环境，提供给学生全新的实践体验。利用该系统培训所带来的互动交流和团队协作精神的加强是其他模型人无可比拟的，能够全面评估出学生理论与临床技能综合素质的高低。
⑤ 虚拟培训系统的兴起
并行于生理驱动型模型人的诞生，虚拟培训系统是高端模拟技术发展的另一个微观方向。与生理驱动型培训系统针对的模拟真实的病人不同，虚拟培训系统更多地是强调对病人诊治过程和方法的真实再现。此系统通过软件创造了虚拟的病人环境和病情，操作者通过计算机屏幕或者视觉眼镜看到手术中的真实场景，听到患者反应的声音，犹如身临其境；同时，通过作用于电子硬件载体的“力反馈”技术，真实感受到自己在医疗操作过程中的各种触觉信息。虚拟培训系统将计算机软件与电子硬件载体完美结合，将医疗操作中的视觉、听觉和触觉融为一体，主要应用在三级学科医生的培训和继续教育之中。
5、行业发展趋势
模拟教学是医学教育发展的必然途径，在临床实习教学中担当越来越重要的角色，发挥了重要作用，是实习医学教学的重要手段。在医学模式转变的现代医学教育条件下，通过引进倡导以尽可能贴近临床真实环境和更符合医学伦理学方式进行医学教学的现代模拟教育理念，将为解决临床实习教学中面临的问题提供新的思路，是有利于保证实习教学质量的一种具有优势的新教学模式。
医学模拟教育产品正朝着专业化、多功能化、虚拟化方向发展。目前手术模拟训练设备已包含了脑科手术模拟器、眼科手术模拟器、腹腔镜模拟训练器、口腔手术模拟器、麻醉训练模拟器等。将来，多功能模拟人搭载不同的疾病模块后，再结合仿生技术、计算机技术、网络技术以及虚拟现实技术，各类手术均能实现各种场景下的模拟训练。各类医学模拟训练的综合开展，能使学习者在获得知识和技能的同时，增长经验，增强自信心。
随着模拟技术和虚拟现实技术的不断发展，对医学模拟重要性的认识，将模拟技术设备合理配置、进行专业管理运作的医学模拟中心的建立成为医学模拟教育的发展趋势，这将改变单模块、单学科、单病种等相互独立的培训现状，发展为涵盖内科、外科、妇科、儿科、急救科、麻醉科等多学科，能对受训者、设备、课程、考试等智能化调度与管理，集教学、培训、考核为一体的综合医学实训中心。在我国，医学模拟中心的概念正在逐步被推广，目前已有天津医科大学、上海瑞金医院等多所机构建立了医学模拟中心，用于多方面、全方位地培训学员。目前，我国医学模拟技术尚处于起步阶段，但是随着医学模拟技术发展和医学模拟教育理念的广泛传播以及现代医学模拟中心乃至模拟医院的大规模构建，将形成一整套符合我国国情，并利于培养临床实际工作能力的考核体系，医学模拟等相关技术在我国也将会蓬勃地发展。
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