CC BY
2Роботы- пациенты: новый уровень медицинского образования и подготовки врачей?
Середкина Елена Владимировна,
к.ф.н., доцент кафедры философии и права Пермского национального исследовательского политехнического университета
E-mail: elena_seredkina@pstu.ru Селеткова Гюзаль Ильясовна,
старший преподаватель кафедры социологии и политологии Пермского национального исследовательского политехнического университета E-mail: guzal.ka@mail.ru
Бурова Ольга Аркадьевна,
старший преподаватель кафедры социологии и политологии Пермского национального исследовательского политехнического университета E-mail: olgabu@mail.ru
Байдаров Андрей Александрович,
к.т.н., проректор по информационным технологиям и инновационному развитию, Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера E-mail: cchp@bk.ru
Асташина Наталия Борисовна,
д.м.н., зав. кафедрой ортопедической стоматологии, Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера E-mail: astashina.nb@gmail.com
Использование антропоморфных роботов-пациентов в медицинском образовании представляет собой инновационный подход, который позволяет студентам получить практический опыт без риска для пациента. В российской образовательной среде применение роботизированных симуляторов получает все большее распространение. В данной статье описываются предварительные результаты социального эксперимента на базе робототехнической платформы Promobot Robo-C. Целью исследования было изучение восприятия роботов студентами-стоматологами (ординаторами и студентами 2 курса). Были применены методы наблюдения, интервью и фокус группового обсуждения. В ходе исследования были выделены положительные моменты использования робота-пациента в обучении будущих врачей, а также недочеты. В целом, использование роботизированных симуляторов может способствовать повышению качества медицинского образования.
Ключевые слова: цифровые технологии, медицинское образование, высокоточные симуляторы, антропоморфный робот-пациент, стоматологический андроид, человеко-машинное взаимодействие.
Работа выполнена при финансовой поддержке Пермского научно-образовательного центра «Рациональное недропользование» (2023).
Современные тенденции в образовании тесно связаны с цифровыми технологиями. Следуя этой тенденции, медицинские школы внедряют технологическое активное обучение и мультимедийные образовательные приложения. Особое внимание уделяется медицинским си-муляторам и манекенам. Внедрение высокоточных симу-ляторов в образовательный процесс может стать адекватным методом повышения качества обучения и общей удовлетворенности студентов-медиков доклиническим обучением [4; 5]. Использование симуляторов позволяет получить опыт без участия в реальном событии. Конечная цель заключается в том, чтобы побудить учащихся пройти смоделированный сценарий с последующей эффективной обратной связью и подведением итогов. «Симуляторы обеспечивают формирование профессиональных навыков в искусственно моделируемой среде» [3, с. 256]. Они могут заменять собой реальный клинический процесс или медицинскую процедуру, отчасти формируя и дополняя опыт студента в его взаимодействии с внешним миром (будущей профессиональной средой).
Одно из главных преимуществ использования симуляторов в медицинском образовании связано с предотвращением рискованных ситуаций. Обеспокоенность по поводу безопасности пациента делает морально неприемлемой идею о том, что неопытные стажеры могут практиковать свои навыки на реальных пациентах. С другой стороны, обучающимся важно пережить неудачный опыт, когда они сталкиваются с пределом своей компетентности. Моделируемая среда предоставляет учащимся возможность практиковаться без риска и не причинять вред живым людям.
Важно подчеркнуть, что симуляторы в медицинском образовании должны подкрепляться соответствующим созданием специальной среды обучения, в том числе развитием технологической инфраструктуры. Особая роль здесь принадлежит программно-аппаратному обеспечению эмуляции/моделирования, которое можно считать неотъемлемой частью профессиональной подготовки в области медицины. Новое поколение медицинских симуляторов представлено высокоточными симуля-торами пациента. Эти симуляторы способны достоверно воспроизводить анатомическое строение тела человека, имитировать физиологические реакции пациента в ответ на лечение (манипуляции и введение препаратов). Например, SimMan 3G от Laerdal имитирует реакцию и поведение человека в случае несчастных случаев, травм и катастроф и может распознавать более 100 лекарств, имитируя реакции организма на них в случае употребления1.
Развитие современных цифровых технологий предоставляет возможность применения манекенов и симуляторов также и в стоматологии. При этом можно оттачивать не только мануальные, но и коммуникативные навыки (навыки эффективного общения врача с пациентом).
В 2020 году был создан межуниверситетский исследовательский консорциум трех российский университетов - Пермского государственного медицинского уни-
1 https://laerdal.com/products/simulation-training/emergency-саге-^аита^ттап-3д/
сз о
сг
=Е
О
■
-1 У
"О
=Е СГ
<п
I_
и
верситета имени академика Е.А. Вагнера, Московского государственного медико-стоматологического университета имени А.И. Евдокимова и Пермского национального исследовательского политехнического университета. Цель консорциума - реализация проекта, направленного на разработку и совершенствование антропоморфного стоматологического робота-пациента с элементами искусственного интеллекта для имитации врачебных манипуляций и оттачивания коммуникативных навыков [подр. см.: 1; 2]. В качестве базы для создания робота-симулятора была избрана платформа РготоЬо! Robo-C1. В полости рта робота расположены «умные» зубы, оснащенные датчиками температуры и контакта, встроенные в «умную челюсть» с тензодатчиками, а также четыре камеры. Робототехническая платформа включает в себя программное обеспечение с лингвистической базой и сценариями кейсов [подр. см.: 2: с. 65].
В современной российской образовательной среде применение роботизированных симуляторов получает все большее распространение, и для их дальнейшего развития важно изучение восприятия роботов студентами. Изучение восприятия студентами роботизированного пациента может позволить оценить востребованность данного инструмента в образовании. Применение роботов-пациентов для студентов может быть непривычным, поэтому изучение их восприятия, может быть ступенькой изучения адаптации студентов к данной технологии. Также изучение восприятия студентами робота-пациента может позволить определить препятствия и проблемы, с которыми могут столкнуться студенты и преподаватели при использовании данной технологии.
Исследование проводилось на базе робототехни-ческой лаборатории Пермского национального исследовательского политехнического университета. В ходе исследования проводилось наблюдение за тем, как студенты-стоматологи в лабораторных условиях выполняют учебное задание по выстраиванию коммуникации с пациентом, в роли которого выступал антропоморфный робот-симулятор РготоЬо1-С1 (внешний вид идентичен человеку, есть элементы мимики и жестикуляции, встроены распознаватель речи, набор образовательных кейсов, поддержка коммуникативной функции посредством программного обеспечения, а также интегрированы модули <^таг!-челюсть» и <^таг1-зубы» для отработки практических умений лечения зубов). Далее со студентами проводилась полуформализованная беседа (личное интервью и фокус-группа) для оценки полученного опыта взаимодействия с антропоморфным роботом.
В октябре 2023 г. в исследовании приняли участие 13 студентов ординатуры и 17 студентов 2 курса стоматологического факультета Пермского государственного медицинского университета имени академика Е.А. Вагнера. Подавляющее большинство участников исследования (за исключением одного человека) ранее не имели опыта взаимодействия с антропоморфным роботом-симулятором.
Формат обучения с применением антропоморфного робота-симулятора является новым и малознакомым для студентов, что, с одной стороны, вызывает у них опасения и неуверенность в том, что и как нужно делать, с другой стороны, вызывает интерес к потенциальным возможностям применения робота в обучении и дальнейшую рефлексию относительно своих действий и компетенций, необходимых для врача во взаимодействии с пациентами. В соответствии с ранее проведёнными
https://promo-bot.ru/news/v-rossii-sozdali-robota-patsienta-dlya-studentov-stomatologov/
исследованиями, можно ожидать, что повторное выполнение заданий с применением робота-симулятора будет вызывать меньше опасений у студентов и позволит больше сосредоточиться на самом задании - выстраивании диалога или выполнение манипуляций (осмотр, лечение).
Применение полнофункционального антропоморфного робота-симулятора в образовательном процессе позволяет провести мониторинг процесса, а именно, зафиксировать и отобразить процесс лечения и коммуникативного взаимодействия врача с пациентом. На данном этапе исследования студенты-стоматологи не проводили манипуляций по лечению зубов робота, а только выстраивали коммуникацию с пациентом (в смоделированной ситуации первичного приёма у стоматолога), но при дальнейшем обсуждении применения робота-симулятора в учебном процессе участники фокус-групп и интервью отмечали, прежде всего, возможности анализа качества манипуляций (лечения) на основе данных видеокамер и датчиков, встроенных в «^т^-челюсть», и не осознавали возможности для анализа коммуникативного взаимодействия с пациентом. Можно предположить, что в сознании студентов-стоматологов оценка качества их работы как врача практически полностью сосредоточена на конечном продукте (вылеченном зубе), а не на процессах проведения лечения и коммуникации с пациентом. Процессы коммуникации и способы действия зачастую не рефлексируются, протекают «автоматически», а использование робота-симулятора позволяет провести детальный анализ действий студентов во время выполнения задания и в дальнейшем вносить необходимые корректировки.
В целом, опыт выполнения учебного задания с применением робота способствует развитию у студентов рефлексии относительно необходимых им компетенций: реакции робота-симулятора могут не соответствовать ожиданиям студентов-медиков, казаться неадекватными, но на следующем шаге студенты задумываются, как им выстраивать взаимодействие с реальными пациентами, которые также могут не соответствовать модели «идеального пациента». Хотя по оценкам студентов коммуникация с роботом в роли пациента существенно отличается от коммуникации с человеком (прежде всего, по причине недостаточной лингвистической базы), даже в таком формате студенты могут отрабатывать определенный алгоритм взаимодействия с пациентами, проводить анализ и корректировку своих реакций на различные ситуации (например, на ситуацию, когда пациент не очень хорошо слышит или не понимает врача).
«Скажем так, когда он начинает говорить, мне надо выслушивать его до конца, и только потом давать уже свою ответную реакцию. Но в целом, я не считаю, что это ошибка, в плане того, что мне приходится выслушивать его, потому что, если рассматривать то общение с пациентами и книги, которые есть и выпускают сейчас, и курсы по общению с пациентами, это указано там, что нужно выслушивать пациента до конца, не вмешиваясь в его слова» (ординатор-стоматолог).
Студенты отмечали, что важно, чтобы при взаимодействии с роботом была возможность попробовать различные кейсы,связанные с лечением и с коммуникацией с пациентами разного темперамента, характера.
«Может быть, чуть-чуть поработать еще над эмоциями, мимикой, и добавить ему больше фраз, которое могли бы расходиться с шаблоном, и, ну, научить его реагировать на них... То есть чтобы было больше каких-то сценариев? Да» (ординатор-стоматолог).
Обучение с применением робота-симулятора может проводиться как индивидуально, так и в группах, когда
студенты могут наблюдать опыт друг друга, проводить сравнения, выделять лучшие практики и т.д.
Кроме того, некоторые участники исследования хотели бы получать обратную связь от робота - оценку их действий по разным критериям, что также относится к геймификации обучения.
Таким образом, симуляторы позволяют студентам пройти смоделированные сценарии и получить обратную связь, что способствует формированию профессиональных навыков. Они также предоставляют возможность столкнуться с неудачным опытом и преодолеть свои границы компетентности, повысив ее. Однако для успешного использования роботов-пациентов необходимо создание специальной среды обучения и развитие технологической инфраструктуры, в частности роботизированного пациента. Применение высокоточных симу-ляторов пациента, имитирующих анатомическое строение полости рта и физиологические реакции на лечение, делает обучение более реалистичным и эффективным, способствует геймификации обучения. В будущем антропоморфные роботы-пациенты могут служить промежуточным этапом между традиционными макетами/ манекенами и реальными пациентами в процессе обучения. В целом, использование роботизированных си-муляторов может способствовать повышению качества медицинского образования.
Литература
1. Арутюнов С.Д., Южаков А.А., Харах Я.Н. [и др.]. Стоматологический симулятор на базе робототех-нического комплекса с интегрированной смарт-челюстью // Российский стоматологический журнал. - 2023. - Т. 27, № 1. - С. 63-70. - URL: https:// doi.org/10.17816/dent115139
2. Асташина Н.Б., Байдаров А.А., Арутюнов С.Д. [и др.] Разработка комплекса «антропоморфный стоматологический робот» с элементами ИИ для имитации врачебных манипуляций и коммуникации «врач - пациент» // Пермский медицинский журнал. - 2022. -№ 6. - С. 62-70. - URL: https://doi.org/10.17816/ pmj39662-70
3. Дудырев Ф.Ф., Максименкова О.В. Симуляторы и тренажеры в профессиональном образовании: педагогические и технологические аспекты // Вопросы образования. - 2020. - № 3. - С. 255-276. - URL: https://doi.org/10.17323/1814-9545-2020-3-255-276
4. So HY, Chen PP, Wong GKC, Chan TTN. Simulation in medical education. The Journal of the Royal College of
Physicians of Edinburgh. - 2019. - 49(1). - P. 52-57. -URL: https://doi.org/10.4997/JRCPE.2019.112 5. Krishnamurthy K., Selvaraj N., Gupta P. et al. Benefits of gamification in medical education // Clinical Anatomy. - 2022. - 35(6). - P. 795-807. - URL: https://doi. org/10.1002/ca.23916
PATIENT SIMULATOR: A NEW LEVEL OF MEDICAL EDUCATION AND TRAINING OF DOCTORS?1
Seredkina E.V., Seletkova G.I., Burova O.A., Baidarov A.A., Astashina N.B.
Perm National Research Polytechnic University, E.A. Wagner Perm State Medical University
The use of anthropomorphic robots as patient simulators in medical education is an innovative approach that allows students to gain hands-on experience without risk to the patient. In the Russian learning environment, the robotic simulators' applying is becoming increasingly widespread. This article describes the preliminary results of a social experiment based on the Promobot Robo-C robotic platform. The purpose of the study was to study the perception of robots by dental students. Observation, interview and focus group discussion methods were used. The study highlighted the positive aspects of using a high fidelity simulation in training future doctors, as well as shortcomings. Overall, the use of robots can help improve the quality of medical education.
Keywords: digital technologies, medical education, high fidelity simulation, anthropomorphic patient simulator, dental android, human-robot interaction.
References
1. Arutyunov S.D., Yuzhakov A.A., Kharakh Ya.N. [and etc.]. Dental simulator based on a robotic complex with an integrated smart jaw // Russian Dental Journal. - 2023. - T. 27, No. 1. -P. 63-70. - URL: https://doi.org/10.17816/dent115139
2. Astashina N.B., Baidarov A.A., Arutyunov S.D. [etc.]. Development of "Artificial Intelligence based dental android system" for simulation of medical manipulations and doctor-patient communication // Perm Medical Journal. - 2022. - No. 6. - P. 62-70. -URL: https://doi.org/10.17816/pmj39662-70
3. Dudyrev D., Maksimenkova O. Training Simulators in Vocational Education: Pedagogical and Technological Aspects. Educational Studies // Issues of education. - 2020. - No. 3. - pp. 255276. - URL: https://doi.org/10.17323/1814-9545-2020-3-255-276
4. So HY, Chen PP, Wong GKC, Chan TTN. Simulation in medical education. The Journal of the Royal College of Physicians of Edinburgh. - 2019. - 49(1). - P. 52-57. - URL: https://doi. org/10.4997/JRCPE.2019.112
5. Krishnamurthy K., Selvaraj N., Gupta P. et al. Benefits of gam-ification in medical education // Clinical Anatomy. - 2022. -35(6). - P. 795-807. - URL: https://doi.org/10.1002/ca.23916
C3
о
er
IE
0
1
-1 У
-о
IE СГ
1 The work was carried out with the financial support of the Perm Scientific and Educational Center "Rational Use of the Subsoil" (2023).
