Симуляционное обучение нейрохирургических интернов: новая парадигма

ДЛЯ КОРРЕСПОНДЕНЦИИ

Alejandro M. Spiotta - MD,

associate professor of Neurointensive care unit,

co-director of Medical University of South Carolina,

Address: 96 Jonathan Lucas St, Charleston,

SC 29425, United States

Telephone: +1 843-792-2300

E-mail: spiotta@musc.edu

Спиотта A.M.1, Шленк Р.П.2

Симуляционное обучение нейрохирургических интернов: новая парадигма

Spiotta A.M.1, Schlenk R.P.2

Simulation in neurosurgical residency training: a new paradigm

1 Neurointensive Care Unit, Medical University of South Carolina in Neurointerventional Surgery, Charleston, South Carolina, USA

2 Center for Spine Health, Cleveland Clinic Spine Institute, Ohio, USA

1 Медицинский университет Южной Каролины, Чарлстон, Южная Каролина, США

2 Центр здоровья позвоночника, Cleveland Clinic Spine Institute, Кливленд, Огайо, США

Симуляционные технологии в обучении хирургов

В условиях постоянного дефицита рабочего времени и ужесточающегося медико-юридического прессинга хирургическая симуляция позволяет сократить разрыв между теоретическими знаниями и практическими навыками у интернов. Ранее инвазивные вмешательства отрабатывали при препарировании трупов и в экспериментах на животных. Хотя эти операции дают ценный опыт и не требуют сложной технологической поддержки, трупы и лабораторные животные относятся к ограниченно доступным и дорогостоящим ресурсам.

3 года назад на средства образовательных грантов мы создали лабораторию фун-

даментальных навыков. Первыми обучающимися на курсе были интерны старших уровней, которые затем передавали свой образовательный опыт интернам младших уровней. Курс обучения включал интенсивные практические упражнения, которые должны были ознакомить обучающихся с фундаментальными прикроватными манипуляциями и хирургическими навыками: наружным дренированием желудочков, установкой болт-системы для мониторинга внутричерепного давления, сверлением и перемещением краниотомического лоскута. Этот курс был очень успешным и стал предшественником школы-семинара Нейрохирургического общества ор-

ганизованной в июле 2011 г. для всех нейрохирургических ин-тернов первого года обучения.

Рис. 1. Интерны и клинические ординаторы выполняют эндоваскулярную спиральную эмболиза-цию аневризмы задней соединительной артерии на симуляторе Simbionix (Simbionix USA Corp, Cleveland OH). Simbionix обеспечивает интерактивную и реалистичную бипланарную рентгеноскопию, достаточную для выполнения большинства диагностических и интервенционных вмешательств во многих клинических сценариях с различными вариантами кровоснабжения. Имеется широкий выбор паховых интродьюсеров, диагностических катетеров и проводников, уникальные механические свойства которых автоматически учитываются программой. Во время вмешательства проводится мониторинг жизненно важных систем пациента

Технологические достижения подготовили переход от лабораторных упражнений в чистую среду, основанную на технологии и не требующую сохраненных образцов тканей. Симуляция в таком виде в настоящее время широко используется для интенсификации процесса обучения интернов лапаро-, эндо-, колоно- и тора-коскопическим операциям, хирургии катаракты, эндоваскулярным вмешательствам на периферических сосудах и вмешательствам на воздухоносных путях. Эти симу-ляционные системы воспроизводят операции, требующие двумерной визуализации. Внедрение симуляционных технологий в разделы обучения и практической подготовки нейрохирургов несколько отставало,

возможно из-за трудностей воспроизведения сложной трехмерной реалистичной картины с резким контрастом между нервными элементами и окружающими скелетными образованиями.

Однако мощность процессоров, достижения компьютерной 3D-графики и тактильной обратной связи позволили создать усовершенствованные (хотя и не в полной мере) системы для нейрохирургии [1]. Некоторые центры приобрели устройства, предназначенные для обучения диагностической и интраоперационной навигации в трехмерном виртуальном пространстве. Преимущество данной стратегии заключается в том, что в ней используются визуальные данные конкретных пациентов. Уста-

ь

ш »1 а

ГМчгйЯ»П1. исш.зз

Рис. 2. А - Обучающийся провел диагностический катетер БР по проводнику 0,035' до пересечения с дугой и затем селективно ввел катетер в правую внутреннюю сонную артерию; Б - на экране видна селективная ангиограмма правой внутренней сонной артерии

новлено, что ангиография в сочетании с компьютерной томографией, магнитно-резонансная ангиография, 3D стереоскопическая визуализация и другие системы виртуальной реальности, предназначенные для ознакомления и взаимодействия с анатомией конкретных пациентов, могут быть полезны при планировании хирургического вмешательства, в частности они помогают выработать оптимальную хирургические стратегии, улучшить пространственную ориентацию и повысить уверенность хирурга в сложных операционных ситуациях. Недостаток данной стратегии — отсутствие обратной связи с обучающимся.

Эндоваскулярная симуляция

Для операций, базирующихся на ангиографии, доступна высокоточная симу-ляционная система, оборудованная тактильной обратной связью и основанная на более простой, чем в реальной нейрохирургии, двумерной визуализации. Ангиография и растущий объем нейрохирургических операций играют все большую роль в лечении нейрохирургических пациентов.

Выполнение нейрохирургических операций требует от врача владения уникальными навыками, однако не все из них можно получить в рамках существующих программ подготовки нейрохирургов в клинике. Вследствие быстрого развития и внедрения эндоваскулярных вмешательств интерны в период обучения не успевают в достаточной степени овладеть этими операциями, чтобы применять полученные навыки на практике. В результате этого сегодняшние интерны не столь всесторонне подготовлены, как выпускники предыдущих поколений. Для того чтобы исправить это, мы настоятельно рекомендуем интернам более активно участвовать в работе ангиографического отделения и внедрять новые, более безопасные методы приобретения навыков эндоваску-лярных вмешательств. С этой целью мы изучили осуществимость и практическую пользу виртуальной диагностической ангиографии, проводимой на бипланар-ном ангиографическом симуляторе, для обучения нейрохирургических интернов и клинических ординаторов.

Участников в пилотное исследование набирали с разрешения экспертного совета клиники в Кливленде. В исследование были включены интерны по нейрохирургии 1—5-х годов обучения, а также клинические ординаторы 1-го и 2-го года.

Рис. 3. Обучающийся провел стент-ассистированную спиральную эмболизацию аневризмы верхушки базилярной артерии, используя Y-образный стент, как показано на изображении после субтракционной цифровой обработки. При этом методе первый открытоячеистый стент проводится через среднюю базилярную артерию в заднюю церебральную артерию. Затем второй открытоячеистый стент проводится из базилярной артерии через изгибы первого стента в контрлатеральную церебральную артерию, а внутрь аневризмы через стенты вводят микрокатетер. Реконструкция стента поддерживает растущую массу спирали внутри аневризмы

Рис. 4. Программное обеспечение симулятора предоставляет трехмерное изображение «дорожной карты» сосудистой сети, которое можно включать и выключать во время выполнения операции для помощи обучающемуся при идентификации важных анатомических структур

Стандартный протокол обучения состоял из дидактической, демонстрационной и практической части. До и после курса участников опрашивали, для того чтобы оценить их базовые знания и узнать их мнение об образовательных параметрах учебного плана.

Для обучения использовался симулятор Simbionix (Simbionix USA Corp, Cleveland OH). Этот тренажер имеет интерактивный бипланарный рентгеноскопический дисплей и позволяет выполнять как диагностические, так и интервенционные вмеша-

тельства при большом числе клинических случаев с индивидуальной сосудистой сетью. Имеется широкий выбор паховых интродьюсеров, диагностических катетеров и проводников, уникальные механические свойства которых программа вводит автоматически. Хотя система имитирует поведение катетера в просвете сосуда, для введения в манекен используются реальные катетеры и проводники, а манипуляции с ними через сенсоры отслеживаются оборудованием симулятора. Информация о перегибах, трении, сопротивлении про-

Рис. 5. Цифровая субтракционная ангиография, имитация клинического случая у мужчины, поступившего с симптомами ишемии в бассейне правой средней мозговой артерии, которые были обусловлены критическим стенозом сегмента М1 дистальнее устья передней височной артерии.

Рис. 6. Демонстрация восстановления просвета сосуда: до и после (Б) баллонной ангиопластики и стентирования участка поражения

движению катера включена в алгоритм программы для обеспечения необходимой тактильной чувствительности и навигации катетера в реалистичной манере. Контраст можно вводить как во время виртуальной рентгеноскопии в реальном времени, так и во время цифровой субтракционной ангиографии. Для помощи при навигации есть режим дорожной карты.

Потенциальное преимущество изучения инвазивных процедур, требующих рентгенологического контроля, на симу-ляторе связано с полным отсутствием риска лучевой нагрузки на оператора и на пациента. Качество изображения на дисплее и механические/тактильные ощущения

при выполнении диагностической церебральной ангиографии получили высокую оценку и опытных ординаторов и интернов.

Интерны отмечали, что дидактический и практический компоненты учебного курса были очень ценны для процесса обучения. Результаты нашей пилотной программы обучения на симуляторе продемонстрировали значительное сокращение времени, затраченного нейрохирургическими интернами на рентгеноскопию и выполнение процедур, что отражает улучшение техники катетеризации при 4-со-судистой ангиографии на симуляторе за короткий промежуток времени. Интерны, которые получили недостаточную подготовку по агиографии при стандартном обучении, после обучения на симуляторе были способны выполнить задание не хуже более опытных аспирантов.

Наши дальнейшие исследования будут направлены на проверку гипотезы о том, что умение работать на симуляторе коррелирует с качеством выполнения ангиографии в реальных условиях. Следующий шаг — внедрить эндоваскулярную симуляцию в учебные планы резидентуры и использовать ее для определения профессиональной пригодности и уровня готовности интернов к самостоятельной работе в ан-гиографическом отделении.

Обучение: дальнейшие перспективы

Симуляция таких хирургических операций, как лапароскопия, полностью внедрена в процесс обучения резидентов по общей хирургии. Аккредитационный совет по постдипломному медицинскому образованию требует обязательного включения в программы подготовки хирургов общего

профиля занятий в лабораториях для освоения практических навыков на симуляторах. Роль симуляционных технологий в подготовке нейрохирургов еще предстоит установить. В операции, которая воспроизводится на симуляторе, можно выделить два компонента. Первый — это порядок шагов, необходимый для успешного выполнения задания, которое подчиняется определенному сценарию. Например, мы можем выполнить действие А, а затем действия В и С и ожидать результата данного алгоритма. После оценки результата системой (желательный или нежелательный) вводят другой лечебный алгоритм, который требуется выполнить в аналогичном режиме.

Эта среда обучения может быть очень эффективной и полезной для воспроизведения относительно редких, но жизненно важных ситуаций в реальной действительности, например, при проведении реанимационных мероприятий. Установлено, что симуляция сердечно-легочной реанимации может улучшить качество подготовки и субъективное восприятие собственной квалификации испытуемым. Интенсивный правильно спланированный симуляционный учебный модуль может быть так же эффективен, как 6-месячный курс обучения в клинике.

Второй компонент — симуляция технических приемов может быть полезна при формировании безопасной среды для отработки необходимых механических навыков. Это отражает процесс переноса навыков, приобретенных на симуляторе, в реальную клиническую практику. Чем ближе симуляция воспроизводит действительную процедуру, тем легче приобретенные навыки можно перенести в клиническую практику.

Стратегия внедрения симуляционных технологий в процесс обучения также должна включать периодические тренировки на симуляторе для предупреждения потери навыков при длительном перерыве в работе.

Выводы

Хирургическая симуляция обеспечивает безопасные условия для совершенствования навыков путем повторных упражнений. Для эффективного обучения требуются современные анатомически и технически точные симуляционные системы, которые имеют тактильную обратную связь и помогают обучающимся развивать и оттачивать свои технические навыки. Кроме этого, участие новичков в длительных и сложных виртуальных операциях помогает развивать ментальную готовность стойко переносить трудности реальной медицинской практики. Лучшим критерием эффективности симулято-ра является объективная оценка качества овладения навыками в процессе обучения и переноса полученных умений в реальную клиническую практику.

Роль симуляции в обучении нейрохирургических интернов будет установлена с помощью ряда ведущих программ, которые должны обеспечить оптимальные условия для обучающихся и разработать структуру протоколов и учебных планов с объективной оценкой прогресса обучающихся в ходе подготовки. Для этого мы должны продвигать и развивать будущие технологические достижения в нужном направлении.

Сведения об авторах

Алехандро М. Спиотта (Alejandro M. Spiotta) — содиректор Медицинского университета Южной Каролины, адъюнкт-профессор нейрореанимационного отделения; общество нейроинтервенционной хирургии при Медицинском университете Южной Каролины, США

E-mail: spiotta@musc.edu

Ричард П. Шленк (Richard P. Schlenk) — хирург отделения нейрохирургии, Центр лечения заболеваний позвоночника, «Cleveland Clinic Spine Institute», Огайо, США

^HTepaTypa/Referenee

Malone H.R., Syed O.N., Downes M.S., D'Ambrosio A.L., et al. Simulation in neurosurgery: a review of computer-based simulation environments and their surgical applications. Neurosurgery. 2010 Oct; 67 (4): 1105—16.