Сравнительная оценка использования тренажёров для отработки навыков пункции полостной системы почки под рентгенологическим контролем

Введение

Пункция чашечно-лоханочной системы (ЧЛС) почки является одним из основных навыков эндоуролога, применяющихся как для установки нефростомического дренажа, так и для формирования чрескожного доступа при проведении перкутанной нефролитотрипсии (ПНЛ) 1. Необходимо отметить, что формирование доступа при ПНЛ является наиболее сложным этапом. В первую очередь сложность заключается в непосредственной близости расположения органов к почке, повреждение которых влечёт за собой ряд серьёзных, а порой и жизнеугрожающих осложнений 2, 3. Во вторую очередь пункция ЧЛС требует определённой степени прецизионности, так как оптимально выполняется через сосочек чашечки. В анатомических работах F.J.B. Sampaio et al. (2020) была продемонстрирована более низкая сосудистая плотность именно на уровне сосочков чашечек 4. Так, пункция через сосочек минимизирует вероятность развития геморрагических осложнений 5. Не менее важным аспектом является угол пункции в ЧЛС почки, что потенциально может влиять на эффективность и полноту удаления камня 6.

Большинство урологов хорошо знакомо с принципом работы ультразвуковых аппаратов и свободно выполняет пункцию под ультразвуковым контролем, а наличие насадки для датчика с направляющей для пункционной иглы с предустановленным углом значительно облегчает освоение навыка пункции по УЗ-контролем. С пункцией под рентгеноскопическим контролем ситуация обстоит несколько иначе. Преобразование зрительно-пространственной информации, полученной с монитора С-дуги, в психомоторную способность выполнения точной пункции не всегда является простой задачей 7. Освоение навыков пункции под рентгенконтролем, как правило, проходит с использованием различных симуляторов-тренажёров.

Мы провели среди урологов опрос о том, какие именно причины могут мешать обучению пункции полостной системы почки под рентгенконтролем. В опросе приняли участие 234 специалиста. Наиболее частым вариантом ответа респондентов (60,7%) являлось отсутствие тренажёров для обучения (рис. 1).

В связи с этим мы провели сравнительный анализ освоения навыка пункции под рентгеноскопическим контролем при помощи двух основных небиологических моделей-тренажёров доступных в РФ: PERC Mentor^TM (“Simbionix”, Beit Golan, Israel) и УроАТОМ («Альфа-Ритм», Российская Федерация)*.*УроАТОМ — Официальный дистрибьютор на территории РФ компания ГЭОТАР

Цель исследования. Оценка отечественной небиологической модели тренажёра для пункции чашечно-лоханочной системы УроАТОМ, а также сравнение его с тренажёром виртуальной реальности PERC Mentor^TM.

Материалы и методы

С июля 2022 года по октябрь 2022 года был проведён анализ результатов обучения навыку пункции под рентген контролем среди 50 респондентов (ординаторы и практикующие врачи). Участники исследования были разделены на две группы по 25 человек соответственно предшествующему опыту: группа 1 — «начинающие», группа 2 — «опытные». Начинающие — без опыта выполнения пункции полостной системы почки. Опытные — доктора, имеющие опыт более 60 проведённых операций. Обеим группам было предложено пройти практику на представленных тренажёрах и оценить их.

На первом этапе исследования проводили оценку тренажёров специалистами из обеих групп по следующим параметрам:

1. Реалистичность полостной системы почки.
2. Визуализация полостной системы при рентгеноскопии.
3. Тактильная обратная связь при пункции.
4. Удобство использования тренажёра.
5. Полезность тренажёра (возможность использования для отработки навыков).
6. Стоимость тренажёра.

Вышеуказанные показатели оценивали при помощи опросника по типу шкалы Likert (табл. 1).

На следующим этапе исследования проводили оценку показателей пункции на тренажёрах среди «начинающих» специалистов. Показатели оценивали дважды — до и после практики на тренажёрах.

Обучение проходило в условиях трёх центров:

1. Учебный центр врачебной практики «Praxi Medica» Первого МГМУ им. И. М. Сеченова (Сеченовский Университет).
2. Рентгеноперационная Клиники высоких медицинских технологий им. Н. И. Пирогова.
3. Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. академика И. П. Павлова.

Для визуализации ЧЛС ретроградно в полостную систему тренажёра вводилось рентгеноконтрастное вещество. При рентгеноскопии были визуализированы чашечки и лоханка полостной системы тренажёра. Пункция выполнялась троакарной иглой 18G. Показателем успешной пункции являлось поступление жидкости из иглы.

Оценивали следующие показатели пункции:

1. Общее время пункции (от момента первого вкола и до появления жидкости из пункционной иглы), сек.
2. Время использования рентгеноскопии, сек.
3. Количество попыток пункции, раз.
4. Объём затраченного контраста для ретроградного контрастирования, мл.

Исследуемые тренажёры. УроАТОМ. Отечественный небиологический тренажёр на основе силиконовой композиции для отработки навыков проведения перкутанной нефролитотрипсии под реальным рентгенологическим контролем. Материал тренажёра подобран таким образом, чтобы соответствовать человеческим тканям. Это было достигнуто путём подбора состава полимерной композиции. Тренажёр снаружи повторяет строение поясничного отдела тела человека. Внутреннее строение имитирует полостную систему почки и мочеточник. В имитацию полостной системы почки ретроградно вводится контрастное вещество. При рентгеноскопии визуализируются чашечки, лоханка и мочеточник тренажёра. Пункция полостной системы проводится под рентгенологическим контролем с помощью иглы 18G. Показателем успешной пункции является появление жидкости из иглы. Также при рентгеноскопии хорошо визуализируются шейки, своды чашечек и различные повреждения чашечно-лоханочной системы при неудачной пункции. Симулятор изготовлен из материала, который хорошо обеспечивает тактильную обратную связь — чувство «провала» при попадании иглы в полостную систему.

На данном тренажёре можно выполнить не менее 100 пункций. Материал обладает способностью к заращиванию пункционных ходов («треков»), которая обеспечивает многократное использование тренажёра. Материал и конструкция позволяют использовать его в том числе и для выполнения нефроскопии. Ориентировочная стоимость тренажёра на момент публикации составляет 300 тысяч рублей (рис. 2).

PERC Mentor^TM. Представляет собой тренажёр виртуальной реальности с частичным погружением, разработанный специально для обучения чрескожной пункции почек под рентгенконтролем. Он включает в себя тактильную обратную связь, смещение органов при дыхании, рентгеноскопию в реальном времени с использованием виртуальной С-дуги и имитацию ангиографических инструментов. Металлическая игла с пространственным датчиком используется для обеспечения чрескожного доступа к почке с цифровой проекцией, в которую контрастное вещество может быть доставлено по требованию через мочеточниковый катетер с рентгеноскопической визуализацией, управляемой педалью. Обратная связь в режиме реального времени, подтверждающая успешную пункцию, доступна посредством аспирации жидкости из иглы. Размещение проводника в специальном порту имитирует прохождение проводника в собирательную систему через иглу для доступа. Обучающая программа включает в себя множество заданий и сценариев, сложность которых возрастает по шкале от 1 до 10. Все ключевые показатели, включая общее время операции, количество пункций, время рентгеноскопии, перфорации полостной системы и повреждения кровеносных сосудов, записываются тренажёром и могут быть просмотрены после выполнения задачи, что позволяет инструктору контролировать процесс обучения. Необходимо отметить, что PERC Mentor^TM, как и любое другое техническое устройство с программным обеспечением, нуждается в регулярном сервисном обслуживании для корректной работы. Ориентировочная стоимость тренажёра на момент публикации составляет 15 млн рублей (рис. 3).

Статистический анализ. Статистический анализ данных производили с использованием программного обеспечения для сбора и структурирования данных Microsoft Office Excel 2016 («Microsoft Corp.», Redmond, WA, USA) и обработки данных SAS JMP 11 (“JMP Statistical Discovery, LLC”, Cary, NC, USA). Соответствие нормальному распределению количественных показателей выполняли с помощью критерия Shapiro-Wilk. Количественные показатели, имеющие нормальное распределение или близкое к нему, описывали с помощью средней (M) и стандартного отклонения (SD). При распределении, отличным от нормального, данные описывали с помощью медианы (Me) и нижнего и верхнего квартилей Q1; Q3. Качественные показатели описывали с указанием абсолютных значений и процентных долей. Сравнение двух групп по количественному показателю выполняли с помощью U-критерия Mann-Whitney. При сравнении количественных показателей в двух связанных группах, использовали критерий Wilcoxon. Сопоставление групп по качественным признакам выполняли с помощью критерия Pearson chi-square с поправкой непрерывной Yates. Статистическую значимость различий определяли при уровне p < 0,05.

Результаты

Средний возраст респондентов, включённых в группу 1 «начинающие», составил 29,2 ± 5,1 лет, в группу 2 «опытные» — 41 ± 5,7 год (p < 0,001). Медиана количества выполненных ПНЛ «опытными» докторами составила 106 вмешательств.

В таблице 2 представлены оценки характеристик тренажёров среди двух групп участников. Сравнение оценок исследуемых параметров тренажёра УроАТОМ в группах статистически не различалось. При сравнении характеристик тренажёра PERC Mentor^TM начинающие и опытные врачи статистически значимо по-разному воспринимали такие параметры, как визуализация и стоимость (p < 0,05).

В таблице 3 представлены результаты сравнения показателей обоих тренажёров, согласно которым было отмечено, что тренажёр УроАТОМ оценили как более удобный в использовании (p = 0,0001) и как более дешёвый (p < 0,0001).

Далее нами был проведён анализ показателей пункции ЧЛС «начинающими» специалистами до и после тренировки на тренажёре УроАТОМ.

Среднее время пункции «начинающих» до тренировки на тренажёре УроАТОМ составило 220,3 ± 25,1 секунд, после тренировки — 141,3 ± 17,9 секунд (рис. 4). Показатель времени пункции улучшился на 79 секунд. При сравнительном анализе нами было установлено статистически значимо большее время на выполнение пункции до тренировки (p < 0,0001).

Среднее время рентгеноскопии «начинающих» до тренировки на тренажёре УроАТОМ составило 152,1 ± 17,31 секунд, после тренировки — 111,2 ± 17,5 секунд (рис. 5). Показатель времени рентгеноскопии улучшился на 40,9 секунд после практики на тренажёре. При сравнительном анализе нами было установлено статистически значимо большее время рентгеноскопии до тренировки (p < 0,0001).

Рисунок 5. Оценка времени рентгеноскопии в группе «начинающих» специалистов при обучении на тренажёре УроАТОМ: общее время рентгеноскопии до и после тренировки с анализом изменения времени рентгеноскопии после тренировки (%)Figure 5. Evaluation of fluoroscopy time in the group of " beginners" specialists during training on the UroATOM simulator: overall fluoroscopy time before and after training and dynamics of fluoroscopy time after training (%)

Среднее количество попыток пункции в группе «начинающих» до тренировки на тренажёре УроАТОМ составило 2,80 ± 0,91, после тренировки — 1,40 ± 0,65 (рис. 6). Количество попыток пункции после тренировки на тренажёре УроАТОМ в группе «начинающих» уменьшилось на 1,4. При сравнительном анализе нами было установлено статистически значимое уменьшение количества попыток пункции (p = 0,0002).

Среднее количество затраченного контраста в группе «начинающих» до тренировки на тренажёре УроАТОМ составило 22,20 ± 8,91 мл, после тренировки — 16,80 ± 6,27 мл (рис. 7). Количество затраченного контраста после тренировки на тренажёре УроАТОМ в группе «начинающих» уменьшилось на 5,4 мл. При сравнительном анализе нами было установлено статистически значимое уменьшение количества затраченного контраста (p = 0,0221).

Обсуждение

На сегодняшний день в хирургическом лечении мочекаменной болезни предпочтение отдаётся малоинвазивным эндоскопическим методам 8 – 10. ПНЛ является методом выбора удаления крупных (более 2 см) и коралловидных камней 11, 12. Однако ПНЛ имеет достаточно крутую кривую обучения: требуется более 120 операций для достижения «экспертного» плато 13. Основная сложность заключается в приобретении навыков пункции ЧЛС почки 14. Обучение хирургическим навыкам традиционно проходило самостоятельно в рамках модели ученичества до тех пор, пока в 1904 году William Halstead предложил так называемую модель ротационной ординатуры. В этой модели выпускники медицинских вузов проходят обучение в больнице, где им сначала даются простые задачи. По мере развития необходимых навыков учащимся даются задания, требующие все большей ответственности, кульминацией которых является период почти полной хирургической автономии. Однако основным недостатком этой модели является отсутствие объективности в оценке технических навыков ординатора и обучение непосредственно на пациентах 15. В настоящее время для улучшения хирургических навыков в тандеме с классической моделью обучения широко используются симуляторы, которые позволяют совершенствовать свои навыки, не ставя под угрозу здоровье и жизнь пациента 16, 17. Доступными симуляторами являются небиологические модели, модели виртуальной реальности (VR), модели животных и обучение на трупах 18. Небиологические модели широко распространены из-за своей относительно невысокой стоимости. Модели VR обеспечивают хорошую визуализацию и тактильную обратную связь, но малодоступны из-за дороговизны, связанной с приобретением оборудования и его техническим обслуживанием 19. Из моделей животных чаще всего используют лабораторных свиней. Это хорошая практика с точки зрения визуализации, тактильной обратной связи и реалистичности, однако она слабо распространена из-за этических соображений и дороговизны, связанной с содержанием животных и их последующей утилизацией 20.

«Идеальный» хирургический симулятор должен позволять проводить практику в безопасной для пациента среде и эффективно переносить изученную хирургическую технику на пациента. В литературе лишь небольшое количество публикаций посвящено сравнительной характеристике симуляторов, в основном это обзорные работы о тренажёрах in vivo, биологических и основанных на PC-VR 21. Это подчёркивает необходимость определения оптимального варианта, подходящего для повсеместного обучения эндоурологов.

В настоящее время в РФ представлены два основных варианта тренажёров-симуляторов для отработки навыка пункции ЧЛС под рентгеноскопическим контролем: отечественный тренажёр УроАТОМ и PERC Mentor^TM. Мы провели сравнительное исследование основных параметров, а также оценили полезность тренажёра УроАТОМ среди начинающих специалистов. УроАТОМ имел одинаковую оценку как среди начинающих, так и среди опытных специалистов, что говорит о воспроизводимости исследуемых параметров и его универсальности, тогда как PERC Mentor^TM по-разному оценивался в исследуемых группах. Также УроАТОМ отличала более низкая стоимость и удобство использования в отличие от PERC Mentor^TM. Проведённое исследование с тренажёром УроАТОМ среди начинающих специалистов продемонстрировало сокращение времени, затрачиваемого на пункцию, количество попыток пункции и объём контрастного вещества.

Таким образом, практика на тренажёре УроАТОМ позволила бы избежать дополнительных затрат системы здравоохранения, повысить качество оказания медицинской помощи путём уменьшения кривой обучения. Это показывает перспективы тренажёра как образовательного инструмента. Безусловно, необходимо разработать надлежащую утверждённую учебную программу для обучения процедуре и подготовки инструкторов.

У модели УроАТОМ есть ряд определённых, ограничений: отсутствие воспроизведения дыхательных движений и необходимость использования реального рентгеноскопического аппарата. Однако, на наш взгляд, данные ограничения не являются критическими: проблема дыхательных экскурсий решается периодическим апноэ во время операции при необходимости, а использование реального рентгеноскопического аппарата погружает обучаемого в реалистичную операционную среду.

Заключение

Использование тренажёров для освоения навыка пункции под рентгеноскопическим контролем является эффективным способом преодоления кривой обучения без риска для пациента. Отечественный тренажёр УроАТОМ является качественным и наиболее доступным среди имеющихся симуляторов. Необходимо и дальше внедрять обучение на симуляторах в образовательные системы на государственном уровне.