«Ιατρική Προσομοίωση»

Transcript

1 «Ιατρική Προσομοίωση» Κωνσταντίνος Λουκάς Επίκουρος Καθηγητής Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής Ιατρική Σχολή ΕΚΠΑ

2 Περίγραμμα 1. Εισαγωγή. 2. Γιατί χρειάζεται? Πλεονεκτήματα & παράγοντες εφαρμογής 3. Είδη προσομοιωτών 4. Η προσομοίωση στα προγράμματα ειδικότητας 5. Αξιολόγηση δεξιοτήτων 2

3 Εισαγωγή Ιατρική Επιστήμη Γνώση/Σκέψη (συνδυαστική) Δεξιότητες/ Τεχνική 3 άμεσα προσβάσιμη Δυσκολίες εκμάθησης ακούσιες βλάβες, φόρτος εργασίας, περιορισμένα περιστατικά

4 Παραδοσιακή Εκπαίδευση, Ι Αναμόρφωσε το μοντέλο «μαθητείας» που υπήρχε από την εποχή της αρχαίας Αιγύπτου! Μεταπτυχιακή εκπαίδευση: o σταδιακή, o χρονικά προκαθορισμένη, με εκπαιδευτικό υλικό τους ασθενείς! 100 χρόνια μετά το ίδιο μοντέλο αν και: μικρότερος χρόνος παρουσίας (ασθενών & ειδικευομένων), πολλές & πολύπλοκες τεχνικές διάγνωσηςθεραπείας, με ραγδαία εξέλιξη, έμφαση σε Εξωτ. Ασθ. & MIS! William S. Halsted Ιδρυτής «προγραμμάτων χειρουργικής ειδικότητας» 4

5 Παραδοσιακή Εκπαίδευση, ΙΙ Τα τελευταία χρόνια η ιατρική εκπαίδευση παρουσιάζει μία διαφορετική προσέγγιση τόσο από το (α) παραδοσιακό μοντέλο της δια ζώσης διδασκαλίας, όσο και από (β) την κλινική εξάσκηση μέσω της αντιμετώπισης περιστατικών χαμηλού κινδύνου και πολυπλοκότητας υπό την καθοδήγηση ενός επιβλέποντος εκπαιδευτή 5 5

6 Σε μία πρόταση. Η ιατρική εκπαίδευση προσομοίωσης αποτελεί ένα νέο επιστημονικό πεδίο το οποίο στοχεύει στο δραστικό περιορισμό πολλών από τα μειονεκτήματα με τα οποία συνδέεται το παραδοσιακό μοντέλο εκμάθησης & αξιολόγησης της ιατρικής επιστήμης σε όλες τις εκφράσεις της. 6

7 Τα 6 κριτήρια ιατρικής επάρκειας * (AGCME & ABMS, 2003) Επιστημονική γνώση Κλινική φροντίδα Διαπροσωπικές/επικοινωνιακές ικανότητες Επαγγελματισμός Εκμάθηση/βελτίωση μέσω εξάσκησης Καλή γνώση & αξιοποίηση του «συστήματος» * Μετρήσιμες με αντικειμενικά & μετρήσιμα κριτήρια (!!) 7

8 Ιατρική & Πτητική Προσομοίωση Καλύτερη εκπαίδευση αεροπόρωνχειριστών Πολύχρονη ανάπτυξη, έρευνα, σχεδιασμός προσομοιωτών, δημιουργία/εφαρμογή standards, Ανάλυση της εκπαίδευσης Μεταφορά γνώσης στο πραγματικό περιβάλλον! Εκπαίδευση ομάδας, Crew Resource Management (CRM) Δύο παράλληλοι δρόμοι! Υψηλός φωτορεαλισμός, πολυαισθητήρια δεδομένα, τεχνολογίες απτικής ανάδρασης και σύνθετης κίνησης 8

9 Πτητική & Ιατρική Προσομοίωση Πτητικός έλεγχος λίστας Χειρουργικός έλεγχος λίστας 9

10 Σημείωση!!! Η «προσομοίωση» αποτελεί ένα γενικότερο όρο ο οποίος περιλαμβάνει εκτός από την εκπαιδευτική και την μαθηματικήυπολογιστική. Στην ιατρική επιστήμη χρησιμοποιούνται μοντέλα προσομοίωσης μικροσκοπικών φαινομένων (π.χ. αλληλεπίδραση φωτονίων με ιστό), - «Προσομοίωση Monte Carlo». Η ιατρική προσομοίωση (ΙΠ) στοχεύει στη ρεαλιστική προσομοίωση μακροσκοπικών «φαινομένων» που συναντούνται στην κλινική ρουτίνα, με στόχο την καλύτερη εκπαίδευση και αξιολόγηση. 10

11 Πλεονεκτήματα, Ι Επαναληπτική εξάσκηση (διαφορ. σενάριο/βαθμό δυσκολίας) Άμεση εφαρμογή στα προγρ. εκπαίδευσης & ιατρ. Ειδικότητας Εξατομικευμένη εκπαίδευση Προσαρμοστικότητα σε διαφορετικές τεχνικές εκμάθησης Ποσοτική & αντικειμενική αξιολόγηση (!) Δυνατότητα χρήσης των εντυπώσεων του εκπαιδευόμενου (intraexperience feedback) κατά τη διάρκεια ενός σεναρίου 11

12 Πλεονεκτήματα, ΙΙ Αποτελεσματικότητα: ρεαλιστική προσομ.σπάνιων περιστατικών. Ασφάλεια: εκπαίδευση σε ελεγχόμενο & αυτοκατευθ. Περιβάλλον. Πολυλειτουργικότητα-Ομαδική εκπαίδευση (team-training): εκπαιδευόμενοι διαφορετικών ειδικοτήτων & επιπέδων. Εξάσκηση σε πολύπλοκα & σπάνια περιστατικά (!). Ανατομικά & λειτουργικά ρεαλιστικά μοντέλα High Fidelity, Human Patient Simulators. 12

13 Παράγοντες εφαρμογής ΙΠ, Ι Η ΙΠ υποκαθιστά τις διαδικασίες αντιμετώπισης ενός πραγματικού περιστατικού (π.χ. χολοκυστεκτομή, ενδοσκόπηση, κλπ) με τεχνητά μοντέλα, πραγματικούς ηθοποιούς (που υποδύονται το ρόλο του ασθενή) και προσομοιωτές εικονικής πραγματικότητας (VR simulators). Στόχος της ΙΠ είναι να αναπαράγει κλινικά περιστατικά με αξιόπιστο τρόπο και σε αντίστοιχες συνθήκες για την αρτιότερη εκπαίδευση και αξιολόγηση του εκπαιδευόμενου. 13

14 Παράγοντες εφαρμογής ΙΠ, ΙΙ Η ΙΠ είναι αναγκαία σήμερα στην εκμάθηση πολύπλοκων δεξιοτήτων (π.χ. Ρομποτική Χειρουργική, Ελάχιστα Επεμβατική Χειρουργική, Ενδοσκόπηση). Σε αντίθεση με το κλασσικό μοντέλο (see one, do one, teach one), στην ΙΠ ισχύει το: see one, simulate many, do one competently, and teach everyone. Learn on models ( learning by mistakes) 14

15 Εργαλεία Εκπαιδευτικής ΙΠ Τύπος Προσομοιωτές μερικών πράξεων Τυποποιημένοι ασθενείς Προγράμματα Η/Υ (screen-based) Προσομοιωτές-ασθενείς μεγάλης κλίμακας Προσομοιωτές Εικονικής Πραγματικότητας Περιγραφή Φυσικά μοντέλα, box-trainers. Χρησιμοποιούνται για την εξάσκηση απλών πράξεων ή «ελιγμών». Ηθοποιοί εκπαιδευμένοι υποδύονται τους ασθενείς. Για αξιολόγηση φυσικής εξέτασης, συμπεριφοράς, κλπ. Υπολογιστικά προγράμματα για την εξάσκηση και αξιολόγηση γνωστικών ικανοτήτων, ή αλληλουχία βημάτων που πρέπει να ακολουθηθούν. Κούκλες ελεγχόμενες από Η/Υ. Προσομοιώνουν τη φυσιολογία και ανατομία. Διαχείριση κλινικών σεναρίων, ομαδική εκπαίδευση. Υπολογιστικά συστήματα-προσομοιωτές υψηλής πιστότητας. Εμπεριέχουν πραγματικά εργαλεία τα οποία αλληλεπιδρούν με γραφικά μοντέλα ανθρωπίνων οργάνων (π.χ χολοκυστεκτομή, βρογχοσκόπηση) 15

16 Ανθρώπινοι Προσομοιωτές (Human Patient Simulators-HPS) 50 s 1 η «κούκλα» για εξασφάλιση αεραγωγού 60 s HPS ελεγχόμενο από Η/Υ 80 s HPS με διαδραστικότητα & ανάδραση 16

17 Ανθρώπινοι Προσομοιωτές Ορισμένα χαρακτηριστικά των HPS: ήχοι (α)φυσικής καρδιακής & πνευμονικής λειτουργίας. Διακύμανση στη διάμετρο της κόρης του ματιού. Εφίδρωση. Μεταβολές πίεσης, καρδιακού ρυθμού, αναπνοής. Δυνατότητα λήψης μετρήσεων (BP, ECG, SPO2, ). Χορήγηση «φαρμακευτικών» ουσιών-αντιβιοτικών. Feedback ανάλογα με τις ενέργειες του χρήστη (!!) 17

18 18

19 19 Προηγμένοι HPS

20 Προσομοιωτές Screen-based Γνωστικά τεστ, παρουσίαση σεναρίων στην οθόνη του PC. Είναι διαδραστικά χαμηλού βαθμού όμως σε σχέση με VR! Αξιολογούν μόνο γνωστικές ικανότητες! 20

21 Προσομοιωτής Εικονικής Πραγματικότητας (I.V.) Μηχανισμός απτικής ανάδρασης (Haptic feedback - hf) Διαδραστικότητα γραφικών-ενεργειών χρήστη (μέσω μηχανισμού) Τρισδιάστατα γραφικά 21

22 Προσομοίωση και εκπαίδευση, I Πυραμίδα του Miller Procedural knowledge Δείχνω πώς να το κάνω (τεχνικά) και στην κλινική πράξη Declarative knowledge Ξέρω τι/πως γίνεται και πώς να το κάνω (θεωρητικά) 22

23 Προσομοίωση και εκπαίδευση, ΙI Οι θεμελιώδεις αρχές εκμάθησης του «φοιτητή της ιατρικής» Απαιτεί να γνωρίζει γιατί εκπαιδεύεται. Παρακινείται από την αναγκαιότητα επίλυσης προβλημάτων. Προηγούμενη εμπειρία πρέπει να χρησιμοποιείται και μέσω αυτής να «χτίζεται» νέα. Η εκπαιδευτική προσέγγιση πρέπει να είναι συναφής με την ποικιλομορφία και το γνωστικό υπόβαθρο όλων των εκπαιδευόμενων. Κλινικές δεξιότητες: οι φοιτητές έχουν την τάση να θυμούνται το 90% από ότι «κάνουν» και μόνο το 10% από ότι «διαβάζουνακούνε». 23

24 Προσομοίωση και «Ενσυνείδητη Εξάσκηση» Τέσσερις βασικές αρχές Έντονη και συνεχής επανάληψη της τεχνικής προς εκμάθηση. Ακριβής καταγραφή της απόδοσης και αξιολόγησής της. Απόδοση συγκεκριμένων και εποικοδομητικών παρατηρήσεων (information feedback) μετά το πέρας κάθε προσπάθειας. Βελτίωση της απόδοσης σε ελεγχόμενο κλινικό περιβάλλον. 24

25 Προσομοίωση και Κλινική Εξέταση Π.χ. εξέταση πνευμόνων & καρδιάς (Cardiology Patient Simulator) Σφίξεις σφαγίτιδος Ψηλάφηση αρτηριών Αναπν. τόνοι & κοιλ. μετατοπ. Καρδιακοί τόνοι 25

26 Άλλες λειτουργίες & χαρακτηριστικά του CPS: Ακρόαση της καρδιάς. Ο καρδιακός ήχος μπορεί να αναπαραχθεί στις τέσσερις κύριες θέσεις: αορτικής, πνευμονικής, τριγλώχινας και μιτροειδούς. Επίσης, μπορούν να αναπαραχθούν οι αναπνευστικοί ήχοι που παράγονται από την τραχεία και τους βρόγχους. Σφαγίτιδες φλέβες. Σφαγιτιδικό κύμα μπορεί να παρατηρηθεί στον τράχηλο αμφοτερόπλευρα. Ψηλάφηση καρωτίδας, κερκιδικής και μηριαίας αρτηρίας. Καταγραφή Ηλεκτροκαρδιογραφήματος (ΗΚΓ), Σφαγιτιδικού κύματος, Καρωτιδικού κύματος, κλπ. Κλινικά περιστατικά: φυσιολογικοί καρδιακοί τόνοι, μη-φυσιολογικά καρδιολογικά περιστατικά, αρρυθμίες. 26

27 Advanced Trauma & Life Support - ATLS Εκμάθηση και εξάσκηση στη σταθεροποίηση πολυτραυματία (Cognitive and Procedural skills) Παραγγελία εξετάσεων Εκτέλεση ενεργειών 27 Trauma One

28 Advanced Trauma & Life Support - ATLS Το λογισμικό βασίζεται σε ενταμιευμένους λογικούς αλγορίθμους γεγονότων & διαγραμμάτων ροής 28

29 Εξάσκηση σε χειρονακτικές δεξιότητες (π.χ. λαπαροσκοπική συρραφή κόμπων, διάνοιξη αεραγωγού, τοποθέτηση σωλήνα) Α Γ Δ 29

30 Αναισθησιολογία Anesthetic emergencies: - Air embolism - Anaphylaxis - Bronchospasm - Difficult airway - Intracranial hypertension 30 Βασική ο0θόνη λογισμικού εκπαίδευσης

31 Λαπαροσκοπική/Ρομποτική Χειρουργική Τύποι προσομοίωσης Λογισμικά (screen-based) Pelvic/Pop-up trainers Virtual Reality (VR) Augmented Reality Διδασκόμενες δεξιότητες Γνωστικές. Χειρονακτικές, γνωστικές (ανάλογα την πράξη). Χειρονακτικές (περιορισμένη απτική ανάδραση!), Γνωστικές. Χειρονακτικές & Γνωστικές (όχι τόσο «πλούσια» όσο με VR) 31

32 Λογισμικό εκμάθησης Λαπαροσκ. Χολοκυστεκτομή 32

33 Pelvic, Pop-up & Open surgery task trainers 33 Simulation University of Washington

34 34 Laparoscopic virtual reality simulator

35 35 Laparoscopic virtual reality simulator (Επισκόπηση βασικών λειτουργιών)

36 36 Laparoscopic virtual reality simulator (Task: Needle Driving)

37 37 Laparoscopic virtual reality simulator (Task: Knot Tying)

38 38 Laparoscopic virtual reality simulator (Task: Bowel Suturing)

39 39 Laparoscopic virtual reality simulator (Task: Lap. Cholecystectomy)

40 Αξιολόγηση Δεξιοτήτων Τρεις βασικοί παράμετροι Χρόνος Μήκος τροχιάς χειρουργικών εργαλείων (pathlength) ή αριθμός κινήσεων (# of movements). Λάθη (ποια??, σε τι βαθμό?? OSATS ) 40

41 OSATS (for surgery) Martin, BJS,

42 Αξιολόγηση Δεξιοτήτων (Virtual Reality) 42

43 Αξιολόγηση Δεξιοτήτων (Reality) Imperial College Surgical Assessment Device (ICSAD) 43

44 3D απεικόνιση της τροχιάς των χεριών χειρουργού κατά τη διάρκεια δημιουργίας ενδοσωματικού κόμπου πριν (Α) και μετά (Β) την εκπαίδευση με χρήση προσομοιωτή. 44

45 Hand motion tracking patterns Novice Ara Darzi, MD. Imperial College, London, 2000 Intermediate Expert 45

46 Προσομοίωση στη Γυναικολογία E-Pelvis: ομοίωμα τμήματος σώματος ενήλικης γυναίκας Στο εσωτερικό του: αισθητήρες αφής, δύναμης και πίεσης Συνδέονται με Η/Υ ο οποίος παρέχει την ανάδραση (feedback). Διαδραστικότητα με το γραφικό μοντέλο της οθόνης του Η/Υ 46

47 Άλλες εφαρμογές προσομοίωσης Crisis Recourse Management (Stanford Univ.: Anaesthesia Crisis Resource Management-ACRM-course) Πρόβλεψη & σχεδιασμός Αποτελεσματική επικοινωνία Χρήση διαθέσιμων αποθεμάτων Κατανομή φόρτου εργασίας Επανεκτίμηση κατάστασης Αποτελεσματική χρήση όλης της διαθέσιμης πληροφορίας Επανέλεγχος (cross-checking) πλεονάζουσας πληροφορίας 47

48 H προσομοίωση μας βελτιώνει??? (α ) (β ) Munz et al (γ) Seymour et al.,

49 Συμπερασματικά Η προσομοίωση συνιστά ένα κλάδο με πλήθος εφαρμογών και πλεονεκτημάτων στην εκμάθηση/εξάσκηση θεμελιωδών/προοδευμένων δεξιοτήτων διαφόρων τύπων (επικοινωνιακών, τεχνικών, γνωστικών). Παρέχει δυνατότητα εξάσκησης σε ελεγχόμενο περιβάλλον. Στόχος είναι η γνώση και εξέλιξη κατόπιν στοχευμένης εκπαίδευσης (εξατομικευμένη, αλλά και συνεργασιακή) σε πλήθος σεναρίων με μεταβλητή ποικιλομορφία (ανατομική, παθολογική). Από την πλευρά του ασθενή, η εκπαιδευτική προσομοίωση προσφέρει μεγαλύτερη ποιότητα ιατρικών υπηρεσιών. Οι ασθενείς είναι πιο πρόθυμοι να δεχθούν τις υπηρεσίες κάποιου ο οποίος έχει προπαιδευτεί σε περιβάλλον προσομοίωσης!!! (Graber, 2005) 49