Katsaus Tom Scheinin Simulaattorit kirurgikoulutuksessa Tehokkaaseen erikoistumiskoulutukseen käytetään eri syistä entistä vähemmän aikaa. Samalla sairaaloiden johtoon kohdistuu paineita taloudellisuuden ja tehokkuuden optimoimiseksi. Aloittelevan toimenpidelääkärin on kuitenkin aloitettava uransa jostakin. Helpotuksena tähän dilemmaan on kehitetty erilaisia laitteita, joilla tiettyjä, usein videoavusteisia toimenpiteitä voidaan harjoitella ennen varsinaisen leikkauksen suorittamista. Kehittyneimmät näistä laitteista luovat virtuaalipotilaan, jolle voidaan suorittaa kokonaisia leikkauksia hyvinkin todentuntuisesti. Laitteissa on»tunto» ja oikeita vastaavat virtuaali-instrumentit. Simuloidusta suorituksesta saadaan myös numeeriset tallenteet ja tiedot mahdollisista virheistä, jolloin opettajat voivat seurata erikoistujan edistymistä. Harjoittelu potilailla ja oppimisjakson alkuvaiheen aiheuttama notkahdus leikkaussaliajoissa voidaan näin minimoida. E rrare humanum est, ignoscere divinum eli erehtyminen on inhimillistä, anteeksianto jumalallista. Niin inhimillistä kuin virheiden tekeminen onkin, nyky-yhteiskunnassa ja etenkin elektiivisessä kirurgiassa virheiden sieto vähenee kuitenkin jatkuvasti. Toisaalta potilaiden etuja ja oikeuksia on pyritty parantamaan luomalla mahdollisimman läpinäkyvä järjestelmä esimerkiksi potilasvahinkojen korvaamiseksi sen sijaan, että syyllisiä välttämättä aina haettaisiin. Koska virheitä väistämättä kuitenkin tapahtuu, on kaikki mahdollinen tehtävä vahinkojen minimoimiseksi. Tietokonesimulaattorit ovat jo pitkään olleet käytössä monimutkaisten toimenpiteiden harjoittelussa esimerkiksi ydinvoimaloissa, armeijassa ja lentäjäkoulutuksessa. Ilmailussa simulaatioharjoittelu kuuluu paitsi harjoitteluun myös lentoluvan uusimiseen. Lääketieteessä opiskelijoiden opettaminen, kirurgien toimenpideharjoittelu ja työryhmien harjoittelu esimerkiksi elvytystilanteessa sopivat erinomaisesti simulaattorikoulutukseen. Suomessa elvytysnuket ja erilaiset muut harjoitusmallit ovat olleet jo vuosikymmeniä käytössä, mutta kirurgisten Duodecim 2007;123:2077 81 toimenpiteiden opettelussa on parhaassakin tapauksessa oltu riippuvaisia harjoittelusta koeeläimillä tai opettelusta potilailla, ja tähän liittyy omat eettiset ongelmansa. Kirurgiassa taitojen siirto mestarilta kisällille on aina kuulunut ja tulee väistämättä kuulumaan perusmenetelmiin. Erikoislääkärikoulutuksessa on kuitenkin jouduttu uusien haasteiden eteen pyrittäessä lyhyen koulutusajan tehokkaaseen hyväksikäyttöön samalla, kun leikkaussalien tuotantotaloudellista tehokkuutta pitäisi kaikin keinoin parantaa. Myös potilailla on oikeus vaatia, että leikkaava kirurgi on perehtynyt toimenpiteen käytännön suoritukseen muutenkin kuin kirjatiedon pohjalta. Vanha sanonta»see one do one teach one» joutaa jo unohduksiin. Videoavusteiset toimenpiteet, kuten endoskopiat, mini-invasiivinen kirurgia ja perkutaaniset suonensisäiset toimenpiteet, ovat monella tavoin mullistaneet leikkausten suorittamisen. Samalla kun ne vaativat uusien laitteiden ja tekniikoiden omaksumisen, ne mahdollistavat hyvinkin luonnollisen toimenpiteiden tietokoneavusteisen simuloinnin ja siten harjoittelun. Seymourin ym. (2002) tutkimus osoitti, että simulaattorilla har- 2077
joitelleet kirurgiaan erikoistuvat lääkärit tekivät vain kuudesosan virheistä perinteisesti koulutettuihin kollegoihinsa verrattuna ja leikkasivat 30 % nopeammin. Simulaattorikoulutuksen käyttö ja tavoitteet Erikoislääkärikoulutus. Ensimmäisen, vuonna 1987 tehdyn laparoskooppisen kolekystektomian jälkeen mini-invasiiviset ja videoavusteiset toimenpiteet valtasivat nopeasti alaa kirurgiassa. Alkuinnostus oli 1990-luvulla suuri, mutta valitettavasti komplikaatioitakin ilmaantui runsaasti. Tästä syystä kirurgiset yhdistykset, kuten Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons (SAGES 1991) ja European Association of Endoscopic Surgeons (EAES 1994) ehdottivat nopeasti, että laparo- Tulevat erikoislääkärit oppivat simulaattoreiden avulla tehokkaimmin tietyt perustaidot ja monimutkaisten miniinvasiivisten toimenpiteiden suorittamisen skooppista kirurgiaa opettelevien pitäisi suorittaa tietty leikkausmäärä ohjatusti ja harjoitella sen lisäksi toimenpidettä muualla kuin leikkaussalissa. Nykyisin simulaattoriharjoittelulla pyritään pääasiassa parantamaan erikoislääkäriksi pyrkivien koulutusta. SAGES suositteleekin, että kaikki kirurgian sairaalalääkärit testataan sekä teoreettisessa osaamisessa että käytännön simulaatiossa (Peters ym. 2004). Tulevat erikoislääkärit oppivat simulaattoreiden avulla tehokkaimmin tietyt perustaidot ja monimutkaisten mini-invasiivisten toimenpiteiden suorittamisen. Vatsaelinkirurgeille tämä tarkoittaa erilaisten laparoskooppisten leikkausten hallitsemista, ja mini-invasiivisiin toimenpiteisiin kuuluvat lisäksi esimerkiksi torakoskooppiset, artroskooppiset, gynekologiset ja endoskooppiset toimenpiteet. Mini-invasiivisten toimenpiteiden on osoitettu vaativan aiempaan avokirurgiaan verrattuna uusia ja erilaisia taitoja (Roberts ym. 2006). Videoavusteista leikkausta suorittaessaan leikkaajan täytyy hallita psykomotorinen työskentely kolmiulotteisessa ympäristössä, vaikka videonäyttö välittää ainoastaan kaksiulotteisen kuvan leikkausalueesta. Hänen tulee työskennellä molemmin käsin pienessä tilassa, jossa instrumenteilla on rajoitettu liikkumatila. Samalla tulee hallita instrumenttien vipuvarsiliikkeet ja kyetä käyttämään hyväksi viistoon katsovan optiikan tarjoamat mahdollisuudet. Toistaiseksi eri psykomotoristen taitojen oppimiskäyrät tunnetaan huonosti. Pitääkö harjoitus siis toistaa usein pidemmän ajan kuluessa vai suorittaa intensiivisenä harjoitusjaksona? Tämän lisäksi pelkkä yhden tekniikan hallinta ei riitä nykykirurgiassa. Ongelmien ilmaantuessa on miniinvasiivinen toimenpide kyettävä muuttamaan avoleikkaukseksi. Näin ollen jokaisen tulevan kirurgin on opittava kaksi eri tapaa suorittaa tietty toimenpide, mikä on todellinen haaste opettajille koulutus- ja työskentelyaikojen jatkuvasti lyhentyessä. Jatkokoulutus. Perustaitojen lisäksi uudet tekotodellisuussimulaattorit mahdollistavat uusien leikkausten opettelun myös kokeneille kirurgeille. Muun muassa HYKS:ssä, Päijät-Hämeen keskussairaalassa ja TYKS:ssä käytössä olevan simuloidun laparoskooppisen sappileikkauksen lisäksi on HYKS:ssä olemassa realistinen ohjelma vatsatyrän laparoskooppiseen korjausleikkaukseen. Tulossa ovat myös simuloidut laparoskooppiset leikkaukset mm. lihavuuteen (gastric by-pass), refluksitautiin (Nissenin mukainen fundoplikaatio) ja sigmasuolen resektioon. Taloudellisten ja juridisten seikkojen korostuttua on American Board of Surgery ehdottanut, että arviointiin ja tietoon perustuvaan sertifiointiin lisätään teknisten taitojen arviointi. Toistaiseksi tähän tarvittavaa objektiivista, toistettavaa ja yleisesti hyväksyttyä mallia ei ole käytettävissä, mutta varsin todennäköisesti sellainen testi tulee käyttöön lähitulevaisuudessa (Roberts ym. 2006). Uusien toimenpiteiden myötä lääkäri joutuu oppimaan uusien erikoislaitteiden hallinnan. Tämä on välttämätön taito, koska instrumenttien väärä käyttö saattaa helposti aiheuttaa fataalinkin komplikaation. Vaatimus simulaattoriharjoittelusta ennen uuden instrumentin ja menetelmän käyttöönottoa on jo saanut ennakkotapauksen, kun Yhdysvaltojen Food and Drug 2078 T. Scheinin
Administration (FDA) vuonna 2004 vaati simulaattoriin perustuvan harjoitusohjelman kehittämistä ennen uuden verisuonten stenttauslaitteen hyväksymistä (Gallagher ja Cates 2004). Tutkimus. Simulaattoreihin kohdistuu vilkasta tutkimustoimintaa, jolla pyritään pääasiassa validoimaan eri simulaattoreiden käyttöä koulutuksessa. Ympäristötekijöiden vaikutuksia kirurgiseen suoriutumiseen on nyt myös helppo selvittää. On mm. osoitettu, että traumapäivystyksen jälkeen sairaalalääkäri selviytyy annetusta psykomotorisesta tehtävästä yhtä nopeasti kuin levänneenäkin mutta virheitä tulee enemmän. Sama vaikutus suoritukseen on alkoholilla (Roberts ym. 2006). Erilaiset simulaatiomallit Laatikkomallit. Yksinkertaisimmillaan laparoskopiasimulaattori on laatikko, jossa on reiät laparoskooppisia instrumentteja ja optiikkaa varten. Kuva laatikosta välittyy monitoriin. Laatikossa voi olla erilaisia harjoituskohteita. Laatikkomallit ovat halpoja ja helppoja käyttää. Mallin toinen ja samalla sen paras ominaisuus on oikeiden instrumenttien käyttö, jolloin tuntoaistimuskin vastaa todellista laparoskopiaa. Huonona puolena on käytetyn kudoksen epäaitous, vaikka toisissa malleissa käytetään eläinkudoksia. Laatikkomallit sopivat hyvin psykomotorisiin harjoituksiin mutta huonommin varsinaisiin toimenpideharjoituksiin. SAGESin kirurgiaan erikoistuville suosittelema»fundamentals of laparoscopy» -kurssi ja arviointijärjestelmä perustuvat teoriatestauksen lisäksi perusteellisesti validoituun laatikkomalliin. Eläinmallit. Koe-eläimillä harjoittelu on ollut monen uuden leikkausmenetelmän perusta. Tavallisimmin käytetty koe-eläin lienee nukutettu porsas, joka lopetetaan harjoituksen lopussa. Porsaan vatsaontelo vastaa kooltaan aikuisen ihmisen vatsaonteloa. Anatomia on monelta osin muutenkin vastaava, mutta rasvakudosta on huomattavasti niukemmin kuin ihmisillä. Porsasmalli sopii hyvin esimerkiksi sappi- ja palleatyräleikkauksiin. Paksusuolikirurgian mallina on käytetty koiria, joiden anatomia sopii tähän paremmin. Eläinmallien hyviä puolia ovat elävän kudoksen käsittely oikeilla instrumenteilla ja etenkin se, että harjoittelijoiden on toimittava oikean leikkausryhmän tavoin. Koeeläinten käyttöön liittyy väistämättä eettisiä pulmia ja lisäksi käyttö koulutuksessa on hankalaa ja kallista. Tekotodellisuudella tarkoitetaan tietokoneella luotua ympäristöä, joka sallii sensorisen interaktion (Aggarwal ym. 2004). Tekniikan kehittyessä on onnistuttu tekemään hyvinkin realistisia harjoittelumalleja. Peruslaitteilla voidaan harjoittaa psykomotorisia taitoja, kuten optiikan käyttöä ja instrumentaatiota yksinkertaisemmissa tehtävissä. Kehittyneemmissä malleissa on myös»tuntoaisti», jolla harjoittelija voi saada instrumentin välityksellä tuntuman siitä, mitä virtuaalitodellisuudessa tapahtuu. Tuntopalautteen vaikutuksesta harjoitustuloksiin ei tosin ole vielä vakuuttavaa näyttöä, ja tämä ominaisuus lisää laitteen hintaa huomattavasti (Roberts ym. 2006). Koska virtuaalisimulaattorit perustuvat tietokonetekniikkaan, niillä on mahdollista rekisteröidä ja tallentaa simulaatiosuoritus objektiivisesti. Tehtävän suorittamiseen kulunut aika, liiky d i n a s i a t Simulaattoreiden avulla erikoistuvat lääkärit voivat harjoitella videoavusteisissa toimenpiteissä tarvittavia psykomotorisia taitoja. Simulaattoreilla voidaan harjoitella eri toimenpiteiden osia ja kokonaisia leikkauksia, mikä parantaa merkittävästi myöhempää suoriutumista oikeissa toimenpiteissä. Simulaattoreiden ansiosta harjoittelu eläimillä ja ihmisillä vähenee ja leikkaussalien käytön taloudellisuus paranee. Simulaattorit kirurgikoulutuksessa 2079
A B Kuva. A) LapMentor-laparoskopiasimulaattori. B) Näkymä laparoskooppisesta sappileikkauksesta LapMentor-laitteella. keiden taloudellisuus ja molempien käsien käyttö jäävät koneen muistiin. Myös mahdolliset virheet tallentuvat tarkasti, ja kouluttajan onkin helppo arvioida numeerisista arvoista, onko harjoittelija suorittanut kokeen hyväksytysti. Koko leikkauksen simulointi. Ohjelmistojen kehittymisen myötä on tullut mahdolliseksi harjoitella simulaattoreilla osia erilaisista toimenpiteistä tai jopa kokonaisia leikkauksia. Koko toimenpiteen simulointi vaatii erityissimulaattoreita eri toimenpiteitä varten. Endoskooppisiin, angioradiologisiin, urologisiin ja laparoskooppisiin toimenpiteisiin on olemassa omat laitteensa. HYKS:n simulaattorikeskuksessa on käytössä LapMentor-simulaattori (Simbionix, Ohio, USA) (kuva), jolla voidaan harjoittaa perustehtävien lisäksi laparoskooppista suturaatiota, sappileikkauksia, laparoskooppisia vatsatyrän korjauksia ja ohjelmiston laajentuessa myös laihdutusleikkauksia ja anti-refluksileikkauksia. Leikkauksissa käytettäviä virtuaali-instrumentteja voidaan tarpeen mukaan vaihtaa leikkauksen edetessä. Simulaattorin luoma anatomia (esimerkiksi sappiteiden ja valtimoiden kulku) vaihtelee, ja kudokset reagoivat luonnonmukaisesti vuotamalla verta tai repeämällä, jos niitä kohdellaan kaltoin. Tuoreessa satunnaistetussa tutkimuksessa osoitettiin tällaisen leikkaussimulaattorin parantavan merkitsevästi myöhempää suoriutumista leikkaussalissa (Andreatta ym. 2006). Lopuksi Toimenpidesimulaattoreiden käyttö moninkertaistuu väistämättä lähivuosina. Tästä koituu tietenkin alkuvaiheen hankintakustannuksia parhaat laitteet maksavat helsinkiläisen yksiön ja ohjelmat pikkuauton verran. Kustannukset saadaan epäilemättä myöhemmin takaisin leikkaussalien käytön tehostuessa, kun erikoistumisvaiheen lääkäreiden alkuharjoitukset on tehty muualla kuin leikkaussaleissa. Tehostetun harjoittelun voisi myös olettaa johtavan leikkaustulosten paranemiseen ja komplikaatioiden vähenemiseen. Jotta simulaattoriharjoittelusta saadaan maksimaalinen hyöty, pitäisi harjoittelu porrastaa. Tekniikan ja yksinkertaisempien toimenpiteiden perusharjoittelu tulisi aloittaa viimeistään runkokoulutusvaiheessa. HYKS:ssä tavoitteena onkin laparoskooppisen kirurgian kurssimuotoisen opetuksen antaminen kirurgian runkokoulutuk- 2080 T. Scheinin
sessa. Tämä tietysti lisää hankintakustannuksia yhdellä laitteella ei järjestetä laajoja kursseja. Hankalampia toimenpiteitä, kuten vatsatyrien korjausta ja fundoplikaatioita, harjoitellaan luultavasti koulutuksen eriytyvässä vaiheessa. Laparoskooppiset laihdutusleikkaukset ja suoliresektiot vaativat tulevaisuudessakin erityistaitoja, joita harjoittelee vain osa erikoislääkäreistä. Joka tapauksessa koe-eläinten ja etenkin potilaiden käyttö alkuvaiheen harjoittelussa tulee jäämään historiaan. Kirjallisuutta Aggarwal R, Moorthy K, Darzi A. Laparoscopic skills training and assessment. Br J Surg 2004;91:1549 58. Andreatta P B, Woodrum D T, Birkmeyer J D, ym. Laparoscopic skills are improved with LapMentorTM training. Results of a randomized double-blind study. Ann Surg 2006;243:854 63. EAES. European Association of Endoscopic Surgeons. Training and assessment of competence. Surg Endosc 1994;8:721 2. Gallagher A G, Cates C U. Approval of virtual reality training for carotid stenting: what this means for procedural-based medicine. JAMA 2004;292:3024 6. Peters J H, Fried G M, Swanstrom L L, ym. Development and validation of a comprehensive program of education and assessment of the basic fundamentals of laparoscopic surgery. Surgery 2004;135:21 7. Roberts K E, Bell R L, Duffy A J. Evolution oof surgical skills training. World J Gastroenterol 2006;12;3219 24. Seymour N E, Gallagher A G, Roman SA, ym. Virtual reality training improves operating room performance. Ann Surg 2002;236:458 64. SAGES. Society of American Gastrointestinal Endoscopic Surgeons. Granting of privileges for laparoscopic general surgery. Am J Surg 1991; 161:324 5. TOM SCHEININ, dosentti tom.scheinin@hus.fi HYKS:n kirurgian klinikka PL 580, 00029 HYKS