Зміст:

Медичні симулятори приклади

БіоМедичні Технології перебувають в постійному розвитку роблячи сучасну медицину більш ефективною. Медична Робототехніка є активним елементом цих інновацій розширюючи спектр методів надання медичної допомоги.

Світова медицина тісно пов’язана з сучасними технологіями. Персональні комп’ютери, “хай тек” гаджети та Інтернет гармонійно інтегрувалися в усі сфери охорони здоров’я, зумовивши появу нової дисципліни Цифрове Здоров’я (Digital Health), яка покликана підвищити ефективність надання медичної допомоги та зробити медицину більш персоналізованою. Однією з найбільш захоплюючих галузей Цифрового Здоров’я є робототехніка. Вона входить в п’ятірку технологічних напрямів, які модернізують та покращують західну медицин, та систему охорони здоров’я в цілому. Медична робототехніка вже сьогодні дозволяє лікарям проводити операції, які ще декілька років тому здавались неймовірними.

Експерти виділяють 5 технологічних напрямів медичної робототехніки, які покликані покращити надання медичної допомоги.

Історія роботів-асистентів нараховує уже близько 35 років. В 1985 році була представлена перша хірургічна система – PUMA 560 (нейрохірургія). У 1992 появилась система RoboDoc, яка застосовувалась при протезуванні суглобів. У 1993 році з’явилась роботизована система Aesop фірми Computer Motion Inc – автоматична рука для утримання і змінення положення відеокамери при лапароскопічних операціях. В 1998 році Computer Motion Inc представила більш сучасну систему ZEUS. Однак, усі ці системи були вузькоспеціалізованими приладами для забезпечення певних етапів хірургічних операцій і не були повноцінними роботизованими системами. В кінці 90-тих була створена універсальна, роботизована, хірургічна система з дистанційним управлінням – робот-хірург Da Vinci. Експерти виділили наступні переваги використання такої хірургічної системи перед відкритою хірургією:

підвищені точність та швидкість оперативного втручання
чудова ергономіка
безпека перед можливим інфікування гепатитом та ВІЛ

Незважаючи на те, що Da Vinci існує вже більше 20 років, він продовжує розвиватися і вдосконалюватись. Цьому активно допомагають конкуренти, які розробляють подібні системи з більш автономними функціями та більш широким спектром можливостей.

За останні декілька років сфера протезування зазнала великих змін. Успіх вчених та інженерів в галузях біоматеріалів, сенсорів та ІТ значно розширили функціональні можливості протезів. Перша у світі, медично затверджена, 3D-друкована, біонічна рука тепер доступна для дітей та дорослих у Великобританії та США.

“Хай-Тек” кінцівка здатна приймати сигнали з м’язів користувача за допомогою чутливих, електронних сенсорів. Останні в комбінацій з механічними приладами, перетворюють ці сигнали в інтуїтивні та пропорційні рухи. Все більше наукових закладів та приватних компаній працюють у цьому напрямку здатному гармонізувати поєднання людини та машини, та стати чудовим джерелом допомоги для мільйонів.

ЕНДОСКОПІЧНІ РОБОТИ ТА КАПСУЛИ

Класична ендоскопія і надалі залишається доволі делікатною, медичною процедурою неправильне виконання якої може призвести до небажаних ускладнень. Роботизована ендоскопія – це нова концепція хірургічної практики, яка в першу чергу орієнтована на хірурга, а не на робота. Відомою своїми успіхами у цій медичній галузі є німецька компанія Medineering. Роботизована система Medineering покликана вдосконалити ендоскопічну процедуру, пропонуючи широкий спектр інструментів від від взяття біопсії до припікання рани. Система є доволі мобільною та легкою в інсталяції.

Паралельно розвивається напрямок «капсульної ендоскопії». Цей високотехнологічний метод, заснований на передачі зображень з камери, вмонтованої в мініатюрну капсулу (поміщену в організм пацієнта), на зовнішній записуючий пристрій.

Обстеження проходить під контролем програмного забезпечення (з підтримкою Штучного Інтелекту) та лікаря. Капсула є одноразовою та стерильною забезпечуючи мінімальну можливість інфікування.

Завдяки розвитку високих технологій, в останні роки значно збільшилася кількість дослідницьких груп та компаній, які мають на меті створення екзоскелетів. Екзоскелет – пристрій, призначений для поповнення втрачених функцій, збільшення сили м’язів людини і розширення амплітуди рухів за рахунок зовнішнього каркасу, і приводних елементів. В минулому, головним напрямом застосування екзоскелетів був військовий, з метою підвищення мобільності тактичних груп, що діють у пішому порядку. На сьогодні сфера застосування приладів розширилася і на медицину, де вони покликані допомагати пацієнтам з вадами опорно-рухового апарату та паралізованим.

У 2018 році японська компанія з робототехніки Cyberdyne запропонувала свій екзоскелет нижньої частини тіла, відомий як Hybrid Assisted Limb або HAL. Він вже є доступним для пацієнтів у США. В Європі, італійські інженери з лабораторії Perceptual Robotics розробили Body Extender. Цей робот може допомогти пересуватися у просторі та піднімати важкі предмети вагою до 50 кілограмів. Команди швейцарських компаній Hocoma та Reha Technology, французького стартапу Wandercraft у співпраці з науковцями Університету Цюріху та Парижу працюють над робототехнічними структурами для пацієнтів з нервово-м’язовими захворюваннями. В Україні теж є ентузіасти котрі працюють у цій цікавій та перспективній галузі. Зокрема, киянин Антон Головаченко сконструював оригінальний екзоскелет, який набуває популярності на світовому ринку роботизованої медтехніки.

Наразі більшість цих екзоскелетів використовують комбінації заздалегідь запрограмованих рухів, тим самим лімітуючи мобільність користувача. Однак, вчені сподіваються, що з покращенням комп’ютеризованих алгоритмів (зокрема Штучного Інтелекту) та їх поєднання з нейронними інтерфейсами, розробка автономного (керованого за допомогою розуму) екзоскелету є лише питанням часу.

РОБОТИ-СИМУЛЯТОРИ ПАЦІЄНТІВ

Медичні, комп’ютеризовані роботи-симулятори здатні відтворювати функціональні особливості серцево-судинної, дихальної та видільної систем організму людини. Також, вони запрограмовані імітувати фізіологічну відповідь на різноманітні дії медичних працівників, в т.ч. і введення фармакологічних препаратів. Здатність роботів імітувати фізіологічні реакції є їхньою унікальною властивістю, що не має аналогів у світі та відрізняє їх від усіх інших медичних манекенів.

Для прикладу, тренуючись на роботі “пацієнті” виконувати реанімаційні заходи, студенти мають можливість спостерігати фізіологічну відповідь організму на неправильно встановлену, ендотрахеальну трубку. У манекена роздувається шлунок, не прослуховується дихання в легенях, частішає серцебиття. По мірі прогресування дихальної недостатності розширюються зіниці, поступово наростає симптоматика, “хворий” впадає у кому, за нею настає смерть. Лідером у виробництві роботів – симуляторів пацієнта, є американська METI (Medical Education Technologies Inc.). Вироблені компанією роботи призначені для відпрацювання навичок прийняття рішень і практичних лікарських інтервенцій в лікуванні патологій.

Доктор Ростислав Кузяків (Rostyk Kuzyakiv) — запрошений автор для платформи INgenius, який висвітлює останні новини та досягнення Digital Health у світі. Працює як Biomedical Data Scientist в Universität Zürich, публікується в журналах “Cell”, “PNAS” тощо. В свій час закінчив Львівський національний медичний університет ім. Д. Галицького та захистив PhD з клінічної біоінформатики в університеті Женеви.

Симуляційний тренінг в медичній освіті

Симуляційне навчання є важливим інструментом сучасної медичної освіти. В останні роки відбувається стрімке впровадження великої кількості віртуальних технологій в різні сфери діяльності людини, це стосується як освіти, так і медицини. У медичній освіті з’явилися і широко впроваджуються різні фантоми, моделі, муляжі, тренажери, віртуальні симулятори та інші технічні засоби навчання, що дозволяють з тією чи іншою мірою достовірності моделювати процеси, клінічні ситуації та інші аспекти професійної діяльності медичних працівників.

Існує багато визначень симуляційного навчання. Симуляція в медичній освіті – це сучасна методика навчання та оцінки практичних навичок, умінь і знань, заснована на реалістичному моделюванні, імітації клінічної ситуації або окремо взятої фізіологічної системи, для чого можуть використовуватися біологічні, механічні, електронні та віртуальні (комп’ютерні) моделі.

Метою навчання з використанням симуляційних сценаріїв є придбання і засвоєння навичок (технічних, когнітивних, поведінкових), що складає компетентність майбутнього фахівця. Все частіше симуляційні технології допомагають опрацювати практичні навички у внутрішній медицині, хірургії, акушерстві, гінекології, педіатрії, інтенсивній терапії та невідкладній медицині, невідкладній кардіології, офтальмології, оториноларингології та багатьох інших. Велике значення симуляційне навчання має для відпрацювання навичок при рідкісних або критичних станах.

Переваги проведення симуляційних тренінгів:

Безумовно, симуляційні технології не зможуть замінити досвід, набутий біля ліжка хворого, проте симуляційний тренінг надає цілий ряд переваг:

відсутність ризику для пацієнта завдяки клінічному досвіду, придбаному у віртуальному середовищі;
об’єктивізація оцінки досягнутого рівня майстерності;
необмежена кількість повторів для відпрацювання навичок;
відпрацювання дій при рідкісних патологіях і таких, які загрожують життю;
частину функцій викладача бере на себе віртуальний тренажер, підвищує доступність освіти;
зниження стресу під час перших самостійних маніпуляцій;
тренінг відбувається незалежно від розкладу роботи клініки і освітнього закладу;
розвиток індивідуальних умінь і навичок;
розвиток клінічного мислення;
розвиток логічного мислення;
розвиток мислення, заснованого на принципах доказової медицини.

Навчання – цілеспрямований процес організації діяльності учнів із оволодіння знаннями, вміннями, навичками і компетенцією, придбання досвіду діяльності, розвитку здібностей, придбання досвіду застосування знань у повсякденному житті, практичній діяльності і формування в учнів мотивації отримання освіти протягом усього життя.

Симуляційне навчання – обов’язковий компонент у професійній підготовці, що використовує модель професійної діяльності з метою надання можливості кожному студенту здійснити професійну діяльність або її елемент відповідно до професійних стандартів та/або порядку (правил) надання медичної допомоги.

Симуляція може бути представлена як людиною, так і пристроєм або комплексом умов, які допомагають відтворити актуальну проблему. Студент повинен відреагувати на ситуацію, що виникла, таким же чином, як він зробив би це в реальному житті. За іншим визначенням, симуляція – це техніка (а не технологія), яка дозволяє замістити або збагатити практичний досвід того, хто навчається за допомогою штучно створеної ситуації, яка відображає і відтворює проблеми, що мають місце в реальному світі, в повністю інтерактивній манері. Симуляція – це освітня методика, яка передбачає інтерактивний вид діяльності «занурення в середу» шляхом відтворення реальної клінічної картини повністю або частково без супутнього ризику для пацієнта.

Симуляційне навчання є важливим інструментом сучасної медичної освіти. Розвиток симуляційних форм навчання підвищує якість навчання і конкурентоспроможність медичної освіти. Симуляційні сценарії можуть значно підвищити мотивацію і інтерес студентів/лікарів-інтернів, лікарів до оволодіння практичними навичками і їх здатність реалізовувати ці вміння в подальшій професійній діяльності.

Складові симуляційного тренінгу.

Придбання і закріплення складних моторних навичок відбувається у вигляді трьох послідовних стадій: когнітивної, асоціативної і автономної. На когнітивної стадії маніпуляція повинна бути проаналізована і усвідомлена. Учень виробляє когнітивну стратегію – послідовність дій, поз, рухів для досягнення заданого результату. На наступній, асоціативній стадії, відбувається поступове поліпшення координації та інтеграція окремих елементів маніпуляції. Заключна, автономна стадія, характеризується виробленням здатності виконувати маніпуляцію автономно, без усвідомленого контролю над окремими рухами. Виконання стає автоматичним, безпомилковим. Для здійснення послідовного переходу від однієї стадії до іншої в курсі практичного тренінгу необхідно забезпечити наявність цілого ряду складових. Відомий дослідник, один із засновників сімуляціоннио тренінгу в лапароскопії професор Ентоні Галлахер з Університету Корка, Ірландія, сформулював вісім кроків, які важливі для будь-якого практичного курсу незалежно від хірургічного фаху та рівня складності:

Надати матеріал, що має відношення до теми (анатомія, фізіоологія, патологія).
Створити покроковий інструктаж з техніки виконання вправи і його кінцевої мети.
Визначити і проілюструвати поширені помилки.
Оцінити засвоєння теорії, щоб переконатися, що студент володіє когнітивною частиною – розуміє сенс виконання вправи, її завдання і можливі помилки.
Надати для відпрацювання технічного досвіду необхідне сімуляційне обладнання.
Забезпечити негайний (проксимальний) зворотний зв’язок для позначення помилок.
Здійснити віддалений (завершальний) зворотний зв’язок для аналізу помилок.
Продемонструвати учневі його криву навчання, яка прагне до експертного показника, для продовження повторів вправи до вироблення навичок цього рівня.

Симуляційне навчання: основні вимоги до симуляційного тренінгу:

Комунікація
Ідентифікація проблеми (встановлення провідного синдрому).
Оцінка основних вітальних показників (в разі потреби і можливості).
Використання терапевтичних методів для усунення проблеми (ліки, хірургічні маніпуляції).
Перевірка ефективності використаних методів лікування.
Дебрифінг.

Дебрифінг – невід’ємна складова власне тренінгу, це аналіз, розбір досвіду, набутого учасниками в ході виконаннясимуляційних сценаріїв (від англ. Debriefing – обговорення після виконання завдання). Існує два основні підходи до проведення дебрифінгу: розбір помилок учнів, за участю дебрифера; розбір помилок дебрифером за участі учнів.

В ході дебрифінгу виконується ретроспективний аналіз дій за допомогою відеозапису проведеного тренінгу або за результатами комп’ютерної оцінки умов проведення комп’ютеризованого сценарію. Викладач є учасником дискусії і направляє учасників за допомогою питань, акцентуючи увагу на помилках. Після закінчення дебрифінгу підводять підсумки роботи та викладач оцінює учнів. Для проведення об’єктивної оцінки за результатами тренінгу слід використовувати детальний оцінювальний лист або це може бути комп’ютеризоване підбиття підсумку. Оцінювальний лист – це структурований перелік дій, які повинен виконати учень для досягнення поставлених завдань і цілей. Він може складатися з трьох частин: інформації для учня, інформації для інструктора і власне оцінювального листа. Інформація для студента може бути сформульована в форматі клінічного завдання, що вимагає виконання певного алгоритму дій, або містити безпосередньо завдання з поясненнями. При складанні завдання важливо уникати двозначності і абстрактності, щоб учень виконав саме той алгоритм, який прописаний в оцінювальному листі. І курсантам, і викладачеві необхідно володіти інформацією про результати проведеного тренінгу. Студент/курсант може отримати копію свого чек-листа, а викладач – заповнену анкету зворотного зв’язку, яка будується на підставі оцінки задоволеності курсантів, їх думок про ті чи інші аспекти проведеного тренінгу, служить для проведення подальшого вдосконалення і корекції навчального заняття або інтерактивного тренажера. Ідеальна формула опитувального листа – анонімне анкетування з 5 ключових питань з 5 варіантами закритих відповідей, а також порожнім полем для довільних коментарів.

Комп’ютерна симуляція в медичній освіті.

Комп’ютерна симуляція – це моделювання реальних процесів, при якому введення і виведення даних обмежується виключно комп’ютером, який зазвичай оснащений монітором і клавіатурою або іншим простим допоміжним пристроєм.

До категорій комп’ютерної симуляції можна віднести віртуальних пацієнтів, тренажери віртуальної реальності і моделювання віртуальної реальності з ефектом присутності (immersive virtual reality simulation).

Використання симуляційних методів навчання ніколи не зможе замінити пацієнта, однак моделювання клінічних ситуацій в умовах, наближених до реальних, дозволяє навчати студентів і лікарів, підвищуючи рівень безпеки для пацієнтів і учнів. Методики моделювання клінічної ситуації передбачають залучення «стандартизованого пацієнта» або використання симуляторів пацієнта. Для цих методів і потрібен клінічний симуляційний сценарій. Він може бути простим або складним. Простий клінічний сценарій містить вступні умови, які передбачають дії за строго визначеним алгоритмом, і помилка на одному з етапів призводить до погіршення стану симульованого пацієнта або отримання меншої кількості балів при комп’ютерному оцінюванні сімуляціонниого сценарію. Це його основна відмінність від складного сценарію, який надає можливість вибору тактики ведення «пацієнта», при цьому навіть при виконанні неправильних дій учні можуть продовжити роботу – виправити ситуацію. Складний сценарій може будуватися на принципах адаптивного навчання, коли в залежності від базових знань і вмінь учня пропонується освоєння тематик відповідно до клінічного проблемного завдання, такі сценарії можуть мати розгалужену структуру. Простий сценарій може реалізовуватися як завдяки «стандартизованим пацієнтам», так і за допомогою роботів-симуляторів, комп’ютеризованих сценаріїв. Оскільки складний сценарій передбачає наявність помилок, то його реалізація можлива тільки на комп’ютеризованих симуляторах клінічних випадків.

При виборі навчальних цілей часто виникає спокуса одномоментно охопити великий навчальний обсяг. Однак сама природа симуляційного тренінгу диктує необхідність концентрації на досягненні тільки однієї, конкретної мети. Саме тому її формулювання повинно бути гранично конкретним. Виходячи з навчальної мети, формується ряд навчальних завдань. Перевага повинна віддаватися проблемно-орієнтованому методу навчання, при якому в список завдань входить і рішення відомих, реально існуючих в клініці проблем. На основі сформульованих цілей і завдань вибирається нозологія. У той же час існує необхідність комплексного розгляду окремих клінічних ситуацій, які можуть мати розгалужену структуру, кілька цілей і багато навчальних завдань.

За допомогою клінічних симуляційних сценаріїв може реалізовуватися педагогічна технологія – навчання за допомогою методу кейсів, техніка навчання, що використовує опис реальних клінічних ситуацій. Учні повинні досліджувати ситуацію, розібратися в суті проблем, запропонувати можливі рішення і вибрати найкраще з них.

Компетенція

Компетенція – інтегральна характеристика учня, тобто динамічна сукупність знань, умінь і навичок, здібностей і особистісних якостей, яку студент зобов’язаний продемонструвати після завершення частини або всієї освітньої програми, володіння достатнім рівнем знань, умінь і навичок, в тому числі комунікативних і технічних, в певній галузі на певних етапах освітнього процесу. Такі знання, вміння і навички необхідні для виконання завдань, пов’язаних з профессійною практикою. Таким чином, компетентність і знання – поняття не ідентичні, більш того, компетентність в деякому сенсі навіть характеризує межі знань індивідуума. Чим більше досвіду у професіонала, тим важче створити інструмент, за допомогою якого можна було б оцінити його рівень розуміння і складність навичок, які йому необхідні при виконанні роботи.

Навички, вміння, ступінь засвоєння

Гра, імітація, моделювання, симуляція – це підміна будь-якої частині дійсності (об’єкта, суб’єкта) її моделлю. Ці методики дозволяють зрозуміти, засвоїти і закріпити виконання складних професійних дій, навчитися виконання маніпуляції і сформувати навички і вміння. Перший рівень засвоєння – це усвідомлення, розуміння технології виконання процесу, маніпуляції (рівень освоєння – «знати»). Потім учень намагається здійснити маніпуляцію самостійно (рівень засвоєння – «вміти»), коли дії ще не впевнені, всі рухи супроводжуються їх попереднім осмисленням. На цьому рівні студент вже може продемонструвати «вміння» – виконати цю маніпуляцію, «показати». При переході на наступний, третій рівень освоєння, дії стають відпрацьованими до автоматизму («навички»). Міллер у своїй знаменитій піраміді клінічної компетенції розподіляв ці рівні наступним чином: «знати», «знати як», «вміти показати», «робити» – тобто вищим рівнем освоєння є регулярне виконання даної дії, впровадження його в повсякденну клінічну практику.

Навичка – це доведена до автоматизму здатність виконувати стандартні практичні або розумові дії, придбана шляхом багаторазових повторів.

Характерні ознаки навички:

управління діями автоматизовано, без участі свідомості;
злитість, економність моторики, об’єднання елементарних рухів в єдине ціле;
висока швидкість, легкість, точність рухів або розумових процесів;
повторюваність моторної або когнітивної траєкторії.

Для зручності систематизації в ході навчальних занять навички діляться на технічні – окремі види практичних дій, маніпуляцій, наприклад, інтубація трахеї, люмбальна пункція, і нетехнічні – навички комунікації, клінічного мислення, лідерство, командна взаємодія та ін.

Важливо навчитися розрізняти термін «вміти», як високий рівень освоєння процесу, від іншого терміну – «вміння», який, по суті, схожий з поняттям «компетенція», наприклад, вміння виконувати холецистектомію, діяти в команді в стресовій ситуації і т.п .

Вміння – це здатність, готовність свідомо і самостійно виконувати складні практичні і теоретичні дії, комплексно використовуючи поєднання життєвого досвіду, засвоєних знань і набутих практичних, когнітивних і комунікативних навичок.

Об’єктивна оцінка за допомогою симуляційних методик дає викладачам широкі можливості для проведення іспитів та акредитації. Відпрацювання навичок і умінь мусить бути засноване на принципах андрагогіки і проводитися з використанням прийомів «усвідомленої практики». Для мотивації студентів необхідна наявність зворотного зв’язку (оцінки) і обов’язкового підсумкового тестування.

Симуляційне навчання дозволяє без залучення в навчальний процес пацієнтів на доклінічному етапі попередньо освоїти практичні маніпуляції і нетехнічні навички, в подальшому забезпечує більш ефективне навчання в клініці, без стресу і з меншою кількістю помилок. Крім того, симуляційне навчання з використанням комп’ютеризованих сценаріїв клінічних випадків може бути ефективним для проведення післядипломного етапу навчання (підвищення кваліфікації без відриву від повсякденної діяльності, обмін досвіду між клініками, між лікарями, незалежність від отримання навчальних матеріалів під час конференції, безперервність підвищення кваліфікації).

Зареєструйтеся на нашому сайті прямо зараз, щоб мати доступ до більшої кількості навчальних матеріалів!

Підписатися на наші сторінки: