Многим вещам лучше всего учиться методом проб и ошибок. Даже прочитав множество книг, невозможно стать сколько-нибудь умелым пианистом или столяром, начать играть на бильярде или овладеть борьбой дзюдо. Необходима практика. После многократных повторений движения станут точными, мозг научится принимать быстрые решения, и в результате бильярдные шары начнут попадать точно в лузу или же из-под ваших пальцев польется чудесная музыка.
Но есть вещи, для которых обучение методом проб и ошибок всё-таки нежелательно. Вряд ли кто-то будет отправлять отряд необученных саперов на минное поле, рассчитывая, что тот один, кто выживет, станет высококвалифицированным специалистом. Пациент будет недоволен, если студент-медик попытается лечить его методом проб и ошибок. Значит в обучении тем профессиям, от которых зависит жизнь, необходимо этап совместной работы с профессионалом. Рядом с курсантом-летчиком сидит инструктор, студент ассистирует на операции опытного хирурга. Но обязательно наступит момент, когда молодой пилот отправится в одиночный полет, а врач сам возьмет в руки скальпель. Чтобы подготовить человека к переходу к самостоятельной работе, создано немало тренажеров, программ-симуляторов, которые ставят его в рабочую ситуацию, но ошибка при обращении с ними не влечет тех жертв, которые произошли бы в реальной жизни.
Одними из первых к тренажерам в подготовке врачей прибегли в средневековом Китае. Сохранились особые манекены с маленькими отверстиями в разных частях тела. Когда манекен одевали, отверстия скрывались под одеждой. Будущий врач, осваивая популярный в китайской медицине метод иглоукалывания, должен был точно запомнить расположение точек, в которые нужно направлять иглу, чтобы попадать иглой в отверстия манекена, не видя их. В Европе XVII – XVIII веков для обучения хирургов часто применялись выполненные с большим искусством восковые скульптуры людей с открытыми внутренними органами. Существовали особые династии мастеров, снабжавших такими экспонатами медицинские факультеты университетов. Их и сейчас можно увидеть в музеях истории медицины. Но они всё-таки были наглядными пособиями, а не тренажерами для начинающих врачей. В XX веке появились устройства, позволяющие отработать конкретную манипуляцию, например, интубацию. Такой тренажер воспроизводил устройство человеческой гортани, но не давал столь необходимого в подготовке врача ощущения работы с живым пациентом.
«Гарвей»
Одним из первых тренажеров, моделирующих работу с пациентом, стал «Гарвей», созданный в 1968 году в Университете Майами. Разработчик доктор Майкл Гордон дал ему такое имя в честь своего любимого преподавателя. «Гарвей» внешне выглядит, как лежащий пациент, мужчина (правда, ног ему так и не сделали). В своей первой версии он был способен демонстрировать 25 различных параметров живого пациента: дыхание, кровяное давление, пульс, сердечные тоны и шумы. Осматривая и выслушивая «Гарвея», студент учились ставить диагнозы по изменениям сердечной деятельности или диагноз по симптомам. Сейчас усовершенствованная версия этого тренажера используется как в обучении студентов по общему курсу подготовки, так и по углубленной программе в области кардиологии. Сравнительные исследования продемонстрировали эффективность этого метода. Студенты-врачи, в обучении которых использовался тренажер, показывают лучшие результаты на тестах, чем контрольная группа.
Событием в развитии медицинских симуляторов стала появление в 1988 году компьютерной игры Life & Death. Эта программа помогает хирургу научиться работать руками, но учит принимать решения в обстановке реального времени, опираясь на информацию о состоянии пациента. Игрок должен поставить диагноз (набор болезней в первой версии игры: камни в почках, артрит, аппендицит и аневризма аорты) и провести лечения, в случае необходимости – хирургическую операцию. Игра получила много положительных отзывов, вышли обновленные версии, включающие нейрохирургические операции.
Помимо исследований эффективности манекена «Гарвей» проводились, конечно, и общие сравнительные исследования результатов обучения студентов при помощи тренажеров и традиционным методом, только по книгам. Их приводит специалист по медицинским симуляторам доктор Бхарат Чакравартхи (Bharath Chakravarthy) из Школы неотложной медицины Калифорнийского университета в Ирвайне. В частности, согласно одному из исследований, в группах студентов, где применялись тренажеры, средний балл на тестах составил 4,03 балла из пяти, а в среди студентов, учившихся по книгам, 3,05 балла.
Симуляторы хирургических операции наиболее популярны при подготовке врачей к лапароскопическим операциям, так как при проведении таких операции возникают дополнительные сложности. Хирург не получает обратной тактильной связи, так как его руки не дотрагиваются до органов пациента. Более того, манипуляции в лапароскопической хирургии контринтуитивны, например, движению инструмента вправо соответствует движение руки хирурга влево. Еще одну сложность составляет необходимость выполнять действия в трехмерном пространстве, используя в качестве ориентира двухмерный экран. В некоторых естественнонаучных музеях и центрах занимательной науки посетителям предлагают сравнительно простую задачу: при помощи манипуляторов, которые используются в лапароскопической хирургии, развернуть фантик конфеты. Если вам попадется такой аттракцион, попробуйте это сделать, и вы убедитесь, насколько это непросто с первого раза.
Используют симуляторы не только в обучении студентов. Опытные врачи теперь могут прибегнуть к ним, планируя сценарий предстоящей операции. Причем в наши дни симуляторы позволяют не только обсудить общий ход операции, но и учесть особенности конкретного пациента. Первый подобный опыт прошел в 2009 году в канадском Галифаксе, когда доктор Дэвид Кларк сначала провел виртуальную операцию по удалению опухоли при помощи тренажера-симулятора и компьютерной модели мозга пациентки, а на следующий день успешно удалил эту опухоль.
Казанская компания «Эйдос-Медицина», входящая в кластер биомедицинских технологий Фонда «Сколково», производит целый ряд тренажеров и симуляторов, предназначенных для подготовки врачей. Среди них робот-симулятор пациента ЭНСИМ-РП.01, который позволяет научить оказанию помощи при неотложных состояниях. Он реалистично передает анатомическое строение человеческого тела, а кожа, покрывающая ЭНСИМ внешне и на ощупь напоминает кожу человека. По беспроводной связи робот связан с компьютером, которым пользуется преподаватель, контролирующий работу студента.
ЭНСИМ способен демонстрировать симптомы целого ряда состояний, с которыми сталкивается врач при реанимации. Среди них анафилактический шок, стенокардия с остановкой сердца, инфаркт миокарда разных типов, сердечная недостаточность с развитием отека легкого, отравление инсектицидами, приступ астмы, разрыв селезенки с пневомтораксом, колотая рана грудной клетки, субдуральная гематома и другие. В зависимости от состояния пациента и действий врача робот меняет физиологические характеристики. При кровотечении, например, падает артериальное давление, начинается тахикардия и так далее.
Для диагностики врач может прослушать дыхание в 14 точках, тоны сердца, перистальтику кишечника, тоны Короткова (показатель артериального давления). Пульс прощупывается на 14 точках. Возможно фиксировать ЭКГ, температуру тела, крови и другие показатели.
Другой тренажерный комплекс на основе этого робота – ЭНСИМ РПА-01 – предназначен для анастезиологов. Робот способен распознать не только лекарство, которое вводит ему врач, но и дозу, и в зависимости от этого соответствующим образом изменить жизненные параметры: пульс, реакция зрачков на свет, открытые/закрытые глаза в зависимости от того, находится ли пациент в сознании. Более того, робот не ведет себя каждый раз одинаково. Инструктор может выбрать один из 25 вариантов физиологии пациента: здоровый молодой человек, хронический курильщик, крепкий мужчина-солдат, пожилая бабушка, беременная женщина и других – в каждом случае робот будет демонстрировать свойственную этому пациенту реакцию на действия анестезиолога.
Как пояснил генеральный директор компании «Эйдос-Медицина» Ленар Валеев, медицинские симуляторы представляют собой оборудование, которое позволяет детально имитировать все этапы хирургических операций, при этом воспроизводя всю тактильную чувствительность, которую ощущает хирург, работая руками. Отображаются все виды осложнений, как общего, так и хирургического характера. Такой симулятор предлагает полностью отработать все этапы эндохирургической операции, вместе или по отдельности.
По его словам, виртуальные эндохирургические комплексы производят всего несколько компаний в мире. При этом «Эйдос-Медицина» является единственной компанией, серийно производящей симуляторы в России.
Кроме того, компания сотрудничает с передовыми медицинскими вузами страны и собирается расширять географию поставок. «В настоящее время мы поставляем оборудование в Первый (Первый Московский государственный медицинский университет им И. М. Сеченова) и Второй мед (Второй медицинский универитет им. Н.И. Пирогова), а также в научно-лечебный комплекс «Моники», все они также являются нашими партнерами и участвуют в разработках. В прошлом году поставки симуляторов происходили внутри России, в этом году мы отправили оборудование в Стамбул, чуть позже планируется поставка симуляторов в США», – отметил Валеев. По его словам, оборот компании за 2013 год превысил 200 миллионов рублей.
Компания в частности разработала не имеющий аналогов гибридный симулятор, объединяющий в себе робота-пациента, хирургический симулятор, хирургическую и анестезиологическую стойки. Все это позволяет отрабатывать совместные действия всей врачебной бригады: реаниматологов, анестезиологов, хирургов и ассистентов.
Он сообщил, что российские симуляторы имеют преимущество не только по стоимости, но и по качественным характеристикам. «Некоторые из наших комплексов не имеют аналогов в мире, а некоторые из них значительно превосходят зарубежные аналоги», – добавил он.
Смотрите также: Максим Руссо Поймавшие ветер Будущее рядом: сборка человеческих «органов-на-чипе» «Человек-на-чипе»: персонализированная медицина и ее будущее
Робот-пациент ЭНСИМ Эйдос 
«Гарвей» 
Робот-пациент ЭНСИМ Эйдос