Разработка и применение обучающего виртуального симулятора в медицинском образовании Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ДЛЯ КОРРЕСПОНДЕНЦИИ

Колсанов Александр Владимирович -доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой оперативной хирургии и клинической анатомии с курсом инновационных технологий ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет Минздравсоцразвития России» Адрес: 443001, г. Самара, ул. Чапаевская, д. 227 Телефон: (927) 202-71-15 Е-шаШ avkolsanov@mail.ru

А.В. Колсанов, А.Н. Краснов, Е.С. Петров, С.С. Чаплыгин, А.С. Воронин

Разработка и применение обучающего виртуального симулятора в медицинском образовании

A.V. Kolsanov, A.N. Krasnov, E.S. Petrov, S.S. Chaplygin, A.S. Voronin Development and application of virtual simulation training in medical education

The only effective and safe way of working out the practical skills now provide virtual technologies. Modelled on the computer responsive to the situation of students and completely mimic the physiological response of the patient's physician or reproduce an adequate response to the manipulation of tissue surgeon. Doctors, who have mastered the practical skills using virtual simulatiors, much faster and more confidently go to there interventions, their future actual results are becoming more professional. In the course of learning by repetition and demonstration of correct tactics surgical student shows all the basic manipulation of the rules and their implementation.

Key words

• Simulation

• Computer technology

• Tutorial

• Аppendektomiya

ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет Минздравсоцразвития России»

Samara State Medical University

Единственный эффективный и безопасный способ отработки практических умений в настоящее время — это виртуальные технологии. Смоделированные на компьютере ситуации активно реагируют на действия курсантов и полностью имитируют физиологический ответ пациента на действия врача либо воспроизводят адекватную реакцию тканей на манипуляции хирурга. Врачи, освоившие практические умения при помощи виртуальных тренажеров, значительно быстрее и увереннее переходят к настоящим вмешательствам, их дальнейшие реальные результаты становятся более профессиональными. В ходе обучения методом повтора и демонстрации правильной тактики хирурга студенту показываются все основные манипуляции и правила их выполнения.

Ключевые слова

• Эмулятор

• Компьютерные технологии

• Обучающая программа

• Аппендектомия

Введение

Вопрос «Как овладеть мастерством врача, не причинив вреда больному?» занимает едва ли не ключевое место в системе медицинского образования (Ирсалиев, 2002). В то время как для получения теоретических знаний в распоряжении студентов и курсантов имеются книги, статьи, лекции, видеоматериалы, остается нерешенной проблема применения данных знаний в клинической практике. Разбор клинических случаев и решение тестовых заданий не отражает полной картины оперативного лечения и времени принятия того или иного решения.

Единственной альтернативой отработке применения полученных знаний на практике до последнего времени служили лишь операции на лабораторных животных. Однако вследствие колоссальных юридических, организационных и финансовых проблем в России и странах СНГ в настоящее время почти полностью прекращены учебные занятия в вивариях. Кроме того, далеко не все патологии или клинические сценарии можно воспроизвести в подобных лабораторных условиях.

Хирург, становясь год от года все более опытным оператором, допускает минимальное количество фатальных ошибок. Но для этого он должен попасть в операционную уже с приобретенными базовыми умениями. Клинические решения в неотложной практике, принимаемые в условиях ограниченного времени и стресса, также должны быть доведены до автоматизма, чтобы снизить возможность принятия неверного решения (Аванесов, 1989).

Одним из наиболее эффективных и безопасных способов отработки прак-

тических умений в настоящее время являются виртуальные симуляционные технологии. Обучающие программы, моделирующие на компьютере клинические ситуации, активно реагируют на действия курсантов и полностью имитируют физиологический ответ организма на действия врача либо воспроизводят адекватную реакцию тканей на манипуляции хирурга. Врачи, освоившие практические умения при помощи виртуальных тренажеров, значительно быстрее и увереннее переходят к реальным вмешательствам, их дальнейшие реальные результаты становятся более профессиональными.

Методы

Нами предложена система виртуального обучения студентов, интернов, ординаторов, а также слушателей института последипломного образования. В ее основе лежит электронное моделирование хода выполнения типичных хирургических операций с внесением фактора внештатных ситуаций (кровотечение, перитонит и т.д.). Слушателю предлагается самостоятельно провести хирургическую операцию от момента выбора инструментария до окончания операции и наложения швов. При этом он должен воспроизвести весь комплекс манипуляций выбранного оперативного вмешательства.

В ходе обучения методом повтора и демонстрации правильной тактики хирурга студенту показываются все основные манипуляции и правила их выполнения.

С учетом всего многообразия клинических случаев и возможных их проявлений можно моделировать более 100 различных ситуационных задач.

Результаты

Была проведена работа по подготовке иллюстративного материала для обеспечения процесса тестирования. Были отсняты более 10 аппендэктомий с различными вариантами расположения червеобразного отростка и различными клиническими диагнозами. Была проведена препаровка трупного материала для обеспечения более качественного демонстративного эффекта отдельных анатомических образований. Создан каталог инструментария, необходимого для проведения операций. Разработана система тестовых заданий и проработаны критерии оценок.

Произведена компьютерная обработка полученных результатов и создан программный комплекс, позволяющий проводить объективную оценку знаний, основанную на многоступенчатом учете ответов.

Студенту предлагается самостоятельно выполнить на компьютере одну из хирургических операций, например аппендэктомию.

На первом этапе демонстрируется графическое изображение хирургического инструментария. Необходимо выбрать инструменты для проведения оперативного вмешательства (рис. 1).

Рис. 1. Панель инструментов в программе

Следующим этапом является выбор положения больного, в котором будет проводится операция. Например, лежа на спине, положение Тренделенбурга, на боку и т.д. Затем следует выбор способа анестезии. Студенту предлагается на выбор несколько видов обезболивания (местная, внутривенная, комбинированная, ЭТН). Далее — обработка поля (выбор антисептика для обработки). Затем на экране появляется рисунок живота с графическим изображением области вмешательства. Студент должен сам отметить на рисунке минимальные границы, в которых он будет проводить обработку (рис. 2, 3).

Выбор оперативного доступа. Студент должен выбрать из набора предлагаемых оперативных доступов: доступ по Волковичу—Дьяконову, параректаль-ный, срединная лапаротомия и т.п. Далее необходимо графически отобразить линию разреза, используя основные топографические ориентиры.

Выбор глубины разреза. Даются на выбор ответы: кожа, подкожная клетчатка, собственная фасция, поверхностная фасция, апоневроз и т.д., а также выбор инструмента из графического перечня для выполнения манипуляции. На поперечном срезе кожи сдающий выбирает необходимый слой, до которого необходимо провести разрез.

Следующим этапом предлагается остановка кровотечения из подкожных сосудов. Студенту предлагается на выбор несколько вариантов действий — коагуляция, тампонада, перевязка, ге-мостатическая губка, внутривенное введение аминокапроновой кислоты, гемотрансфузия, переливание тром-боцитарной массы и т.д. При выборе определенного метода необходимо выбрать инструмент и провести мани-

пуляцию в графическом режиме. Так, при прошивании необходимо выбрать уровень и толщину тканей, которые будут перевязываться. В это время в углу экрана отображается картинка с завязываемым узлом. Таким образом происходит наглядная демонстрация правильного завязывания того или иного узла, а также количества петель в этом узле. При выборе остановки кровотечения с применением коагуляции тканей необходимо на боковом срезе отметить площадь коагуляции.

Рассечение фасции (выбор инструмента, глубина разреза). Студент должен выбрать инструментарий и нарисовать длину и направление разреза. Правильные инструменты — желобоватый зонд, скальпель или тканевые ножницы. Все это отображается графически (рис. 4).

Разделение мышц — направление разреза и его длина. Выбор метода рассечения мышцы (правильно — тупое разделение, направление к углам раны). Выбор инструмента.

Париетальная брюшина. Необходимо выбрать правильные этапы вскрытия брюшины и определить последовательность действий:

а) 2 пинцетами поднять брюшину;

б) рассечь тканевыми ножницами;

в) обложить рану салфетками;

г) рассечь брюшину в продольном направлении и т.д.

Купол толстой кишки. Необходимо идентифицировать толстую кишку и назвать основные отличия толстой и тонкой кишки. Это — мышечные тяжи, наличие арок, жировые подвески.

Определение состояния отростка — дать описание его расположения и типа воспаления (рис. 5). Выбор программой изображения осуществляется методом случайного выбора.

Рис. 2. Линия-ориентир для определения точки Мак-Бурнея

Рис. 3. Линия-ориентир для проведения разреза Волковича-Дьяконова в точке Мак-Бурнея

Рис. 4. Рассечение фасции

Техника перевязки брыжейки: студент выбирает материал, которым будет осуществлять манипуляцию, и отмечает уровни, на которых будет проводится перевязка сосуда, а также тип узла и количество петель на лигатуре. Также необходимо выбрать инструмент для остановки кровотечения и проведения лигатуры.

Рис. 5. Определение состояния отростка

Перевязка основания отростка: обучаемый должен выбрать из предлагаемых вариантов:

• перед перевязкой необходимо пережать основание при помощи зажима;

• перед перевязкой необходимо выполнить спирто-новокаиновую блокаду брыжейки;

• перевязка основания отростка осуществляется кетгутом;

• перевязка основания отростка осуществляется шелком;

• перевязка основания отростка осуществляется капроном;

• перевязка осуществляется ближе к основанию от места пересечения отростка;

• перевязка осуществляется дальше от основания и за местом пересечения (Симбирцев, 2002).

Отросток пересекается при помощи:

• ножниц;

• скальпеля;

• лезвия;

Рис. 6. Обработка червеобразного отростка

• электрокоагулятора.

После пересечения культю необходимо обработать;

• раствором йода;

• раствором марганцовки;

• спиртовым хлоргексидином;

• раствором антибиотиков.

После погружения культи необходимо:

• завязать кисетный шов;

• кисет не завязывается с целью профилактики абсцедирования;

• накладываются перитонизирующие узловые или Z-образные швы;

• перитонизирующие швы не накладываются (рис. 6).

После операции по поводу катарального аппендицита:

• брюшная полость ушивается наглухо;

• устанавливаются дренажи к месту отростка;

• брюшная полость дренируется 2 дренажами к нижним точкам малого таза;

• устанавливается дренирование 4 дренажами.

После операции по поводу флегмо-нозного аппендицита:

• брюшная полость ушивается наглухо;

• устанавливаются дренажи к месту отростка;

• брюшная полость дренируется 2 дренажами к нижним точкам малого таза;

• устанавливается дренирование 4 дренажами.

После операции по поводу гангренозного аппендицита с явлениями местного перитонита:

• брюшная полость ушивается наглухо;

• устанавливаются дренажи к месту отростка;

• брюшная полость дренируется 2 дренажами к нижним точкам малого таза;

• устанавливается дренирование 4 дренажами.

Тактика ушивания брюшной полости

(выбрать инструменты):

• швы накладываются через все слои;

• отдельно на брюшину и мышцы;

• кожа и подкожная клетчатка соединяются вместе;

• отдельные швы на все слои (рис. 7). Оптимальными швами на кожу являются: обычный узловой; непрерывный обвивной; по Макмиллану-Донат-ти; матрацный (рис. 8).

Ответы на тестовые задания принимаются программой в графическом отображении: например, при выполнении доступа студент сам рисует линию разреза, используя внешние ориентиры; ошибочным ответом будет считаться отклонение от правильных координат в ту или иную сторону. При этом отклонение рассчитывается в процентом соотношении от 100%. Студент продолжает выполнять манипуляцию с учетом выполненного разреза, т.е. при отклонении медиально на 1 см от классического разреза Вол-ковича-Дьяконова откроет брюшную полость именно в месте разреза, а не в классическом отображении. При этом студенту будет указано на ошибку.

В случае неправильного выбора оперативного доступа, вследствие чего

невозможно выполнить манипуляцию, будет засчитан неверный ответ.

Также при тестировании с использованием этой методики предусмотрена возможность повторного ответа на тот же вопрос с потерей 25% его стоимости в финальном результате.

Заключение

Таким образом, предложенный сценарий, являющийся одним из многих вариантов, позволяет использовать систему для преподавания таких тем, как:

• хирургический инструментарий,

• методика разъединения и соединения тканей,

• операции на полых органах брюшной полости,

• операции на сосудах, методы остановки кровотечения. Неоспоримым плюсом является наглядность предлагаемой системы, что будет способствовать более качественному усвоению материала.

Данная программа может быть внедрена на клинических кафедрах медицинских вузов, а также применяться при проведении квалификационных экзаменов у врачей и слушателей института последипломного образования.

Список литературы опубликован на сайте www.medobr.ru

Рис 7. Ушивание брюшной полости

Рис. 8. Наложение кожных швов