CC BY
149
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2018-20-1-108-113
УДК 617 — 089
МЕДИЦИНСКИЕ ТРЕНАЖЕРЫ КАК БАЗИС ДЛЯ ОТРАБОТКИ ХИРУРГИЧЕСКИХ НАВЫКОВ
Мартынова1 НА., Кузьмин2 А.Г., Аликберова1 М.Н., Лозовицкий1 Д.В.
1Северный государственный медицинский университет, г. Архангельск, Российская Федерация 2Вологодский государственный технический университет, г. Вологда, Российская Федерация
Аннотация. В настоящее время актуальным является развитие хирургических навыков студентов лечебных факультетов медицинских образовательных учреждений с помощью специализированных тренажеров для отработки мануальных умений. В то же время значительно возрастают требования к профессиональному мастерству и уровню практических навыков врачей-хирургов. Однако на сегодняшний день многие медицинские учебные заведения ввиду ограниченных финансовых возможностей, не способны приобрести подобные тренажеры из-за их высокой стоимости.
В статье описаны этапы создания тренажера брюшной полости для отработки эндоскопических навыков студентов медицинских образовательных организаций, в который смонтированы модели передней брюшной стенки, желудка, печени, кишечника с брыжейкой. Отработка мануальных навыков на тренажере осуществляется посредством использования эндоскопических инструментов и видеокамеры, снабженной светодиодом и вводимой в полость тренажера. В статье показано, что главной целью практических занятий по оперативной хирургии и топографической анатомии является овладение умениями и мануальными навыками, необходимыми для выполнения неотложных операций. Обоснована необходимость внедрения в практику преподавания клинико-анатомических дисциплин различных тренажеров и симуляторов, использующих подход интерактивного обучения и качественной визуализации.
Ключевые слова: эндоскопия, мануальные навыки в хирургии, имитационные модели, медицинские тренажеры, искусственные органы.
В настоящее время наблюдается повышенный интерес к внедрению симуляционных технологий в образовательный процесс медицинских вузов РФ. [1, с.13]. Подобных нововведений требует программа обучения студентов хирургических специальностей, в основу которой заложен процесс усовершенствования методик проведения оперативных манипуляций.
Сегодня совершенно очевидно, что уже на этапе обучения в медицинском ВУЗе студенты должны знакомиться с возможностями малоинвазивных технологий. Одной из главных проблем является высокая теоретическая подготовка в сочетании с низким уровнем практических навыков на базовых кафедрах.
Следует отметить, что обучение врачей-хирургов малоинвазивным технологиям не представляется возможным без необходимой оснащенности хирургических кафедр современным оборудованием. До недавнего времени считалось, что эндовидеохирургические навыки следует передавать подготовленным специалистам, однако сегодня уже на этапе обучения в медицинском ВУЗе студенты должны овладевать малоин-вазивными технологиями.
Стремительное развитие хирургии способствует появлению новых методик преподавания. При этом традиционные методы отработки хирургических навыков (на лабораторных животных и биологическом материале) ввиду правовых и этических ограничений не позволяют студентам в полной мере овладеть необходимыми компетенциями.
Современная хирургия достигла значительных высот благодаря стремительной специализации и освоению новых технологий в диагностике заболеваний и внедрению новейших достижений оперативной техники. Неслучайно лучшие результаты в разных областях хирургии достигнуты в крупных высокоспециализированных центрах.
Методической основой преподавания на кафедрах оперативной хирургии и топографической (клинической) анатомии является самостоятельная работа студентов под руководством преподавателя на трупах и лабораторных животных. Так называемая виртуальная хирургия не может имитировать тактильные ощущения, необходимые при освоении практических навыков. Работа на реальных биологических объектах не только позволяет овладевать практическими навыками
—---
'Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК
~ 108 ~
The Journal of scientific articles "Health and Education Millennium", 2018. Vol. 20. No 1
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2018-20-l —--—
в условиях максимального приближения к взаимодействию руки хирурга с живыми тканями, но и способствует воспитанию уважительного отношения к «учебному материалу», а в дальнейшем и к гуманистическим идеалам врачебной деятельности.
Одним из важных условий успешного обучения на этапе является соответствие материальной базы кафе оснащению операционных хирургических клиник. Трудно представить воспитание у студентов элементарной профессиональной компетентности при отсутствии тренажеров и аппаратов, обеспечивающих ознакомление с методами использования и возможностями эндовидеоскопических, микрохирургических и других современных технологий.
В процессе формирования практических навыков в хирургии имеет особое значение приобретение элементарных манипуляционных навыков. В перечень ма-нипуляционных навыков включены: рациональное пользование хирургическими инструментами, формирование узлов, освоение различных видов швов и особенно кишечного шва, пункции сосудов и полостей, производство трепанации черепа, трахеостомии и ряд других реанимационных действий.
В соответствии с новыми потребностями клинической медицины (и хирургии в первую очередь) изменения могут быть и в преподавании топографической анатомии. Они касаются не только методических подходов к данному предмету, но требуют критической переоценки понимания места и значения топографической анатомии в системе высшего медицинского образования, рационального использования современных средств аудиовизуального, телекоммуникационного обучения, демонстрации ультразвуковых и компьютерных изображений. Топографическая анатомия должна восприниматься как «навигационная карта», помогающая врачу ориентироваться в клинических ситуациях. На этом этапе обучения уместны и полезны демонстрации на мониторах анатомо-рентгенологиче-ских параллелей, томограмм, индивидуальных и возрастных различий строения и топографии областей и внутренних органов, объемных компьютерных и голо-графических моделей (приборно-графическая и компьютерная анатомия).
Тренажерные технологии - это сложные комплексы, системы моделирования и симуляции, компьютерные программы и физические модели, специальные методики, создаваемые для того, чтобы подготовить человека к принятию качественных и быстрых решений.
В современных тренажерах и программах подготовки (обучения) закладываются принципы развития практических навыков с одновременной теоретической подготовкой, т.е. тренажер способен развиваться вместе с обучаемым. Реализация такого подхода стала
возможна в связи с бурным развитием электронно-вычислительной техники и прогрессом в области создания машинного зрения, виртуальной реальности и т.п.
В настоящее время разработано множество приложений различных медицинских тренажеров, позволяющих имитировать хирургические операции с высокой степенью достоверности, при этом области применения тренажерных технологий постоянно расширяются. Одним из главных компонентов системы подготовки врачей-хирургов высокого класса является разработка тренажерных средств и методики их применения, обеспечивающих диагностику, контроль и развитие необходимых сторон подготовленности занимающихся [2].
Единственным эффективным и безопасным способом для отработки начальных практических умений в настоящее время служат тренажеры - системы, моделирующие реальную операцию и имитирующие реакцию тканей на действия хирурга. Врачи, осваивавшие практические навыки при помощи тренажера, значительно быстрее и увереннее переходят к настоящим вмешательствам, их дальнейшие реальные результаты становятся более профессиональными. Такой способ обучения врачей получил широкое распространение, поскольку цена врачебной ошибки велика и порой от подготовки медицинского специалиста зависит жизнь человека [3].
К несомненным преимуществам использования си-муляторов в образовании можно отнести неограниченное число повторов упражнений и виртуальных операций, более быстрое и эффективное освоение практических навыков, повышение мотивации курсантов, возможность объективизации итоговой оценки и введения сертификации выпускников.
Единственная альтернатива - виварий (помещение для содержания различных животных, преимущественно лабораторных, используемых в экспериментальной работе) - также не решает существующей проблемы (организационные сложности, непроработанная законодательная база с наркотическими веществами, трудность и невозможность подбора подопытных моделей с необходимой патологией, протесты защитников прав животных и т.п.).
Врачу также важно не только видеть исследуемую ткань, но и ощущать взаимодействие с ней. Поэтому особое внимание привлекают средства моделирования тактильных ощущений. Современная технология позволяет имитировать ощущения врача при виртуальном касании пациента и издаваемые им звуки, а также воспроизводить «живые» изображения.
Тем не менее, применение симуляционных технологий в медицинских образовательных учреждениях осуществляется довольно медленно, что в первую очередь связано с серьезными финансовыми затратами на
The Journal of scientific articles "Health and Education Millennium", 2018. Vol. 20. No 1
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2017-20-l —--—
приобретение подобных комплексов. Важным существенным недостатком имеющихся симуляционных модулей является отсутствие тактильной отработки хирургических навыков. В связи с этим на сегодняшний день актуальна разработка собственных симуляционных тренажеров на базе медицинских учебных заведений. Внедрение симуляционных технологий в образовательный процесс позволяет в значительной степени улучшить подготовку хирургов. Поскольку качество хирургической помощи напрямую зависит от отработанных до автоматизма мануальных навыков и умений врача, в настоящее время ведутся серьезные разработки по созданию уникальных виртуальных комплексов, позволяющих обеспечить качественную отработку хирургических навыков с минимальными рисками для здоровья пациентов и финансовыми затратами [4].
Следует отметить, что технические хирургические навыки, необходимые в эндоскопии, существенно отличаются от навыков традиционной открытой хирургии, а потому для освоения лапароскопических навыков характерны большая длительность вмешательства и более высокий показатель хирургических осложнений в процессе приобретения хирургом практического опыта [5].
Разработанный нами эндоскопический тренажер брюшной полости для отработки мануальных навыков позволяет имитировать брюшную полость пациента и включает в себя модели внутренних органов: передней брюшной стенки, желудка, печени, желчного пузыря и кишечника.
При создании тренажера перед нами стояла задача максимально точно воспроизвести анатомическое по-
добие брюшной полости человека, для этих целей в качестве каркаса для тренажера нами был использован манекен верхней части туловища мужчины, что позволило придать тренажеру среднестатистические анатомические размеры и формы тела человека.
Для достижения эффекта эластичности кожных покровов передняя часть брюшной стенки манекена была заменена на искусственную кожу, созданную нами на основе неопрена. Такое покрытие создает эффект эластичности кожных покровов, а также позволяет сохранять нужное положение хирургических инструментов во время проведения хирургических манипуляций. Подобная технология позволяет производить введение воздуха в брюшную полость при выполнении эндоскопических манипуляций.
При выборе конструкционных материалов для выполнения составных частей тренажера учитывались физические и тактильные характеристики реальных органов человека, доступность приобретения данных материалов для широкого круга потребителей и эрго-номичность их применения.
Наиболее перспективными материалами для создания искусственных органов стали вариации силиконовых эластомеров, высоко зарекомендовавших себя в медицине за счет своей биоинертности и биостабильности. Силикон не вступают в реакцию со слабыми кислотами и щелочами, растворами солей, аммиака, этилового спирта и перекиси водорода, что позволяет производить чистку и дезинфекцию тренажера.
Для создания моделей желудка и желчного пузыря использовали силиконовый компаунд, который отливали на парафиновой заготовке, соответствующей анатомическим формам и размерам внутреннего органа
человека (Рисунок 1).
Рис. 1. Модель желчного пузыря а - заготовка желчного пузыря из парафина; б - модель желчного пузыря
The Journal of scientific articles "Health and Education Millennium", 2018. Vol. 20. No 1
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2018-20-l —--—
Для воссоздания анатомических форм и размеров печени были подготовлены полиэтиленовые формы на основе модели печени из папье-маше, в которые был залит литьевой силикон. Для придания необходимого
цвета компаунду «Пентэласт-750» нами был использован синтетический пищевой краситель. После высыхания полученную модель органа извлекли из формы (Рисунок 2).
Рис. 2. Силиконовая модель печени человека
Модели желудка, кишечника и аппендикса были изготовлены аналогичным образом. При создании модели кишечника использовали заранее подготовленный фрагмент ткани, состоящий на 89% из полиамида и на 11% из эластана, на него тонким слоем наносили силиконовый компаунд, после застывания которого
ткань сшивали нужным образом (Рисунок 3). Для получения максимальной анатомической схожести модели кишечника с нативной петлей кишечной трубки был учтен ее диаметр, обеспечивающий максимальный уровень проходимости, а также была смоделирована брыжейка._
модель кишечника
модель брыжейки
Рис. 3. Модель кишечной стенки
Полученные модели органов человека внутри корпуса тренажера были уложены аналогично естественному анатомическому расположению. Следует отметить, что при дальнейшем усовершенствовании разработанного тренажера была изготовлена также модель брыжейки тонкого кишечника.
Хирургические манипуляции на тренажере осуществляются с помощью эндоскопических инструментов. Работа оператора контролируется с помощью видеомонитора, к которому подключена камера со встроенными светодиодами, введенная в полость тренажера.
Важным преимуществом тренажера является возможность замены его составных частей, а также доступность конструкционных материалов, из которых он создан. Немаловажным фактором является себестоимость продукта (примерно в 50 раз меньше стоимости симуляционного виртуального тренажера).
Использование разработанного нами тренажера на практике способствует отработке практических навыков студентов, ординаторов, а также брюшно-полост-ных хирургов, позволяя неоднократно повторять упражнения, доводя до автоматизма базовые хирургические манипуляции.
The Journal of scientific articles "Health and Education Millennium", 2018. Vol. 20. No 1 http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2017-20-1
Рис.4. Модель аппендикса
Применение видеоэндоскопической техники для выполнения хирургических операций несет ряд положительных медицинских, экономических и эстетических эффектов и до сих пор является символом технологического прогресса современной медицины [3].
В связи с этим обучение врачей видеоэндоскопическим вмешательствам из малых доступов является одной из актуальных задач последипломного образования, которая характеризуется отчетливой спецификой и требует специальных педагогических программ и методик.
В связи с этим совершенствование механизмов и методик оперативного обеспечения хирургов профессиональными навыками видеоэндохирургии должно являться не просто важной, а государственно значимой задачей, реально влияющей на качество жизни населения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
[1] Гайворонский И.В. Научные анатомические школы России / И.В. Гайворонский, Л.Л. Колесников, Д.Б. Ни-китюк, В.Н. Николенко, Г.И. Ничипорук. - Санк- Петербург: СпецЛит, 2015. - 303 с.
[2] Васильев М.В. Результаты применения компьютерных симуляторов в процессе обучения хирургов / М.В. Васильев, А.И. Черепанин, Е.А. Безруков, Н.А. Краснова, Л.Б. Шубина // Актуальные вопросы эндоскопической хирургии. - М.: 2010. - С. 14-17.
[3] Мартынова Н.А., Посылкина А.В., Афонин Б.В. Этапы создания тренажера для отработки эндоскопических навыков//Медико-экологические информационные технологии. Сборник статей по материалам научно-технической международной конференции. Курск, 2016.С.178-183.
[4] Борисов, А.Е. Пути совершенствования обучения эндо-хирургии/ А.Е. Борисов, Л.А. Левин, С.Е. Митин, С.И. Пешехонов // Виртуальные технологии в медицине. -М.: Изд-во: МЕДСИМ, 2009. - С.27-28.
[5] Балкизов З.З. Непрерывное медицинское образование: применение симуляционных технологий в ЛПУ/ З.З. Балкизов // Здравоохранение.-№10.-2011.-С.44-49.
MEDICAL SIMULATORS AS A BASIS FOR PROCESSING SURGICAL SKILLS
Martynova1 N.A., Kuzmin2 A.G., Alikberova1 M.N., Lozovitsky1 D.V.
Northern state medical University, Arkhangelsk, Russian Federation 2Vologda State Technical University, Vologda, Russian Federation
Annotation. Currently, the development of surgical skills of students of medical faculties of medical educational institutions with the help of specialized simulators for working out manual skills is actual. At the same time, the requirements to professional skills and the level of practical skills of surgeons are significantly increased. However, to date, many medical schools due to limited financial capacity, are not able to purchase such simulators because of their high cost.
The article describes the stages of creating an abdominal cavity simulator for testing the endoscopic skills of students of medical educational organizations, in which models of anterior abdominal wall, stomach, liver, intestine and mesentery are mounted. Training manual skills on the simulator is carried out through the use of endoscopic instruments and a video camera equipped with an LED and inserted into the cavity of the simulator. The article shows that the main goal of practical exercises in operative surgery and topographic anatomy is mastering the skills and manual skills necessary for performing urgent operations. The necessity of introducing various simulators and simulators using the interactive training and high-quality visualization approach into the practice of teaching clinical anatomical disciplines is substantiated.
Key words: endoscopy, manual skills in surgery, imitation models, medical simulators, artificial organs.
—--—
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК
~ 112 ~
The Journal of scientific articles "Health and Education Millennium", 2018. Vol. 20. No 1
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2018-20-1 —--—
REFERENCES
[1] Gayvoronsky I.V. Scientific anatomic schools of Russia / I.V. Gayvoronsky, L.L. Kolesnikov, D.B. Nikityuk, V.N. Nikolenko, G.I. Nichiporuk. - St. Petersburg: Spetslit, 2015. - 303 pages.
[2] Vasilyev M.V. Results of use of computer simulators in the course of training of surgeons / M.V. Vasilyev, A.I. Cherep-anin, E.A. Bezrukov, N.A. Krasnova, L.B. Choubina//Top-ical issues of endoscopic surgery. - M.: 2010. - Page 1417.
[3] Martynova N.A., Posylkina A.V., Afonin B.V. Stages of creation of the exercise machine for working off of endoscopic skills//medico-ecological information technologies. The collection of articles on materials of a scientific and technical international conference. Kursk, 2016.S. 178-183.
[4] Borisov, A.E. Ways of improvement of training of endosur-gery / A.E. Borisov, L.A. Levin, S.E. Mitin, S.I. Peshekhonov//Virtual technologies in medicine. - M.: Publishing house: MEDSIM, 2009. - Page 27-28.
[5] Balkizov Z.Z. Continuous medical education: application the simulyatsionnykh of technologies in MPI / Z.Z. Balki-zov//Health care.-№10. - 2011. - Page 44-49.
