Simulation training in medicine: past, present and future

А. А. Baidarov; Байдаров А. А.; А. S. Vronsky; Вронский А. С.; P. V. Lazarkov; Лазарьков П. В.; N. B. Astashina; Асташина Н. Б.; А. М. Shamarina; Шамарина А. М.

doi:10.17816/pmj40653-60

Simulation training in medicine: past, present and future

Authors: Baidarov А.А.¹, Vronsky А.S.¹, Lazarkov P.V.¹, Astashina N.B.¹, Shamarina А.М.¹
Affiliations:
1. E.A. Vagner Perm State Medical University
Issue: Vol 40, No 6 (2023)
Pages: 53-60
Section: Review of literature
Submitted: 21.01.2024
Accepted: 21.01.2024
Published: 20.12.2023
URL: https://permmedjournal.ru/PMJ/article/view/625863
DOI: https://doi.org/10.17816/pmj40653-60
ID: 625863

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The research was carried out with financial support of Perm Scientific and Educational Center "Rational Subsoil Use" (2023), the project "New materials and technologies for medicine".

The article provides a review of literature on the use of simulation learning in medical education. The review used articles on simulation in training at the specialty, residency and continuing postgraduate medical education levels. The research has demonstrated that simulation training leads to improved performance among future physicians. Simulation in the learning process allows improving teamwork and communication. With the introduction of medical accreditation and opening of simulation centers at medical universities throughout the country, simulation training is a basic principle of medical education in the Russian Federation. As medical simulation becomes more common, there is a need to develop new methods providing increase in effectiveness of training specialists including medical staff of the highest qualification.

Keywords

simulation training, simulation, modeling, training simulator, modern educational technologies, new technologies in medicine

Full Text

Введение

Информационные технологии развиваются быстрыми темпами. Использование современных достижений науки в области искусственного интеллекта позволяет изменить базовые подходы в медицинском образовании. В настоящее время парадигмы пред- и постдипломного медицинского образования меняются, поскольку требуют регулярного обновления знаний и учебных программ. При этом студенты и ординаторы не всегда имеют возможность реализовать практическую часть обучения в коммуникации с реальными пациентами, что приводит к смещению акцента с получения навыков при работе с больными на использование симуляционных технологий. Обучение, основанное на симуляционном моделировании, предполагает эмпирическое обучение на основе искусственного представления реального процесса [1]. Симуляции в медицине обеспечивают методологическое получение клинических навыков. Использование виртуальных тренажеров и роботов, заменяющих пациента, дает студенту возможность совершать ошибки и исправлять их в процессе многократных тренировок. Профессиональные компетенции, навыки коммуникации и командной работы также отрабатываются путем применения симуляционных технологий.

История симуляционного обучения

Моделирование – это процесс, заменяющий реальную практику на пациентах на искусственные тренажеры, живых актеров или пациентов в виртуальной реальности [2]. Целью моделирования является воспроизведение сценариев диагностики и лечения пациентов в среде, приближенной к практической деятельности. При правильном проведении симуляция создает идеальную среду, позволяет сделать учебный процесс предсказуемым, последовательным, стандартизированным, безопасным и воспроизводимым.

История симуляционного обучения начинается в авиационной промышленности: первые авиасимуляторы были созданы в 1930-х гг. В медицине моделирование в учебном процессе начало применяться в 1950-х гг., но только на рубеже веков использование симуляции в медицинском образовании приобрело особую популярность.

Первый манекен, используемый для обучения навыкам интубации, был разработан в 1950-х гг. двумя анестезиологами, американцем доктором Питером Сафаром и норвежцем доктором Бьорном Линдом [3]. С тех пор моделирование стало основным педагогическим методом обучения в медицине [4]. Примерно 10 лет спустя доктор Стивен Абрахамсон опубликовал статью, где показал преимущества обучения анестезиологов-реаниматологов с помощью своего полномасштабного, управляемого компьютером симулятора пациента [5]. Первый реалистичный манекен симулятор пациента, который мог воспроизводить реакцию человека на различные физиологические и фармакологические взаимодействия, был разработан учеными из Университета Флориды и Стэнфорда в конце 1980-х гг. [6]. Примерно в то же время исследователи из Швейцарии создали первые симуляторы для обучения хирургов. Сегодня высокоточные манекены способны воссоздавать практически любые физиологические реакции и изменения организма человека. Доказано, что использование симуляционных технологий способствует повышению качества подготовки специалистов и, как следствие, – эффективности лечения пациентов [7–9].

Типы симуляций

Симуляция представляет собой замену отработки практических навыков на пациентах либо включением в обсуждение стандартизированных пациентов, либо манекенов, воспроизводящими определенный клинический сценарий. Симуляция может быть представлена простыми демонстрациями на экране компьютера и сложными высокотехнологичными роботизированными устройствами с частичным выполнением задач, предназначенных для того, чтобы позволить учащимся отрабатывать как теоретические навыки диагностики и лечения [10], так и сложные мануальные процедуры, такие как дренирование плевральной полости или препарирование зуба [11].

Согласно классификации, моделирование клинических процессов делится на пять основных категорий [12]:

Низкотехнологичные тренажеры, предназначенные для воспроизведения только части организма и позволяющие развивать только базовые навыки. Например, рука для венепункции.
Стандартизированные пациенты: актеры, обученные действовать как пациенты. Они используются для обучения сбору анамнеза, проведению физикального осмотра и отработки коммуникативных навыков.
Экранные симуляторы: это компьютерные программы, которые позволяют моделировать различные клинические сценарии. Их основная цель – обучение и оценка знаний и компетенций принятия решений.
Симуляторы сложных задач. За счет использования электронных, вычислительных и механических моделей и устройств с высокой визуальной, слуховой и тактильной точностью достигается трехмерное представление анатомического пространства. Так, в стоматологии используется робот – антропоморфная платформа с расположенными в полости рта smart-зубами, оснащенными датчиками температуры и контакта, и встроенными в smart-челюсть тензодатчиками и четырьмя камерами [13]. Комплекс позволяет обеспечить необходимый уровень тактильной обратной связи при совершении обучающимися врачебных манипуляций.
Полные симуляторы пациентов: компьютеризированные манекены в натуральную величину, имитирующие анатомию и физиологию человеческого организма. Они позволяют развивать навыки управления сложными клиническими ситуациями и командной работы.

Симуляция в медицинском образовании

Главная цель медицинского образования – это экспертные знания и мастерство в своей профессии [15]. Выделяют особенности, повышающие полезность моделирование в процессе обучения [16]:

Возможность повторяющейся практики.
Возможность интеграции в учебную программу.
Возможность менять степень сложности.
Способность изменять клинические сценарии.
Возможность практиковаться в контролируемой среде.
Индивидуальное обучение.
Адаптивность к нескольким стратегиям обучения.
Наличие измеримых результатов.
Использование обратной связи.
Достоверное приближение симулирования к реальной клинической практики.

Симуляционное обучение обеспечивает контролируемую и безопасную для пациента среду, в которой возможно создавать клинические сценарии для многократного обучения практическим навыкам и коммуникативным компетенциям [17]. Основным преимуществом моделирования является возможность совершать ошибки и исправлять их. Таким образом, процесс обучения позволяет добиться более плавного перехода от теории к практике в реальной жизни. Важным аспектом является обучение в сценариях по лечению пациентов с редкими заболеваниями и критическими ситуациями. Симуляционный процесс можно адаптировать индивидуально под каждого студента, при этом отсутствуют риски как для обучающегося, так и для пациента [18]. Благодаря этому в медицинское образование активно внедряется клиническое моделирование в обучающих и оценочных целях [19].

Во время пандемии новой коронавирусной инфекции COVID-19 во всем мире изменились подходы к подготовке медицинских кадров, ограничительные меры, включающие социальное дистанцирование и самоизоляцию, способствовали введению современных информационных технологий в процессы обучения студентов и привели к повышению интереса к развитию симуляционного обучения на разных этапах подготовки специалистов медицинского профиля [20; 21].

В 2023 г. был проведен крупный метаанализ, целью которого было сравнение результатов обучения с использованием симуляционных технологий и обучения по классической модели без симуляции [22]. В метаанализ было включено 25 исследований с общим размером выборки, включающем 1621 студента медицинских вузов. Результаты исследования подтверждают, что использование моделирования значительно улучшает эффективность обучения, в том числе развитие аналитических навыков в клинических ситуациях, повышение интереса к обучению и удовлетворенность обучающихся. Кроме того, после прохождения курса симуляционного обучения наблюдалось как улучшение качества освоения компетенций командной работы, так и развитие способностей решать возникнувшие проблемы и в целом повышение конкретной ситуационной осведомленности.

Выводы

Симуляционные технологии не заменяют классическое обучение, а скорее, дополняют его [23; 24]. С точки зрения обучающихся, симуляция является идеальной средой для овладения и отработки практических навыков. По мнению пациентов, предварительная подготовка студентов и ординаторов на симулированном больном повышает качество принятия медицинских решений, позволяет начать диалог с пациентом, обладая комплексом навыков. Пациенты с большей готовностью позволяют студентам и ординаторам выполнять на себе медицинские процедуры после прохождения симуляционного обучения, уровень коммуникации и взаимодействия выстраивается на более высоком качественном уровне. Одной из задач медицинского образования является создание гибридных моделей, эффективно интегрирующих оба подхода, чтобы обучающиеся могли приобретать устойчивые знания, развивать мануальные и коммуникативные. Эффективная интеграция симуляции в медицинское образование, активное применение передовых методик и интеллектуальных систем может решить эту проблему и достичь необходимых результатов.