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模拟医学的发展依赖于高质量的模拟医学研究的开展，通过模拟医学的研究能够客观评价模拟医学的教学效果，优化模拟医学的教学方法，拓展模拟医学的应用范围，完善模拟医学的结构体系。
医学模拟的研究主要包括两个方面：一方面是将医学模拟教学作为研究对象，旨在通过医学模拟技术和手段，提高教学效果，并通过有效的模拟医学教学评价反馈体系，保证教学质量。另一方面是将医学模拟技术作为研究手段，旨在临床工作中，通过医学模拟技术优化疾病诊断、治疗及康复等过程，进而更好地改善病人预后，提高诊疗质量。
医学模拟教学的发展经历了以下三个阶段，而当前模拟医学教学的相关研究也是围绕着这三个阶段而开展的。
第一阶段为硬件建设，主要是指模型的改进和医学模拟中心的环境建设。近年来，国家高度重视模拟医学教育，并投入了大量教学经费用于医学模拟中心的硬件建设，使得我国大型医学模拟中心在硬件建设方面已达到了国际先进水平。模拟医学中心的硬件建设是模拟医学顺利发展的前提条件，因此国内外已广泛开展了针对模拟医学中心建设标准的研究。由中国医师协会毕业后医学模拟教育专家委员会和中国医药教育协会医学模拟教育专业委员会共同起草的《医学模拟中心建设标准专家共识（2017）》对近年来我国及国际模拟医学中心建设研究进行了较为全面的总结，对我国模拟医学中心建设起到一定导向作用。
第二阶段为软件建设，包括模拟课程设置、师资队伍培养、运行管理机制、评价标准、中心持续发展等方面。虽然我国目前的模拟医学硬件建设接近国际先进水平，但是软件建设与医学教育先进的国家相比仍有一定差距，如目前国内模拟医学相关教材较少、课程体系尚不健全、鲜有多中心的模拟医学研究等。因此需要开展更多的符合我国实际情况及现有医学教育模式的软件建设研究，以进一步建设模拟医学教学师资队伍，改进模拟医学教学效果，完善模拟医学教学体系。
第三阶段为模拟医学教学的质量改进与效果观察。主要是通过总结教学过程中受培训人员的评价及相关数据，评估医学模拟教学效果，分析是否可以促进临床能力提升、医疗质量改进以及医疗安全的提高，发现教学中存在的问题，并对教学方式、方法进行改进，提升模拟医学的教学效果。该阶段的研究是模拟医学教学研究的重点，也是国内外模拟医学研究的热点。
未来，医学模拟将被整合到医院运营、管理、临床医疗等各个层面，完善各种诊疗管理流程、促进医院建设，提高医疗质量。医学模拟技术在临床医疗中的应用范围正在逐渐扩展。利用医学模拟技术，如三维重建、3D打印、增强现实等技术，可在疾病的诊断和治疗过程中，更加形象、具体、准确地为临床医生提供疾病信息，并协助临床医生制订诊疗方案，为疾病精准诊疗提供强有力的保障。