Роль симуляционного обучения с применением роботизированных систем в медицинском образовании

Обучение на основе симуляции в медицинском образовании значительно повышает качество обучения и клиническую компетентность медицинских работников. В этой статье рассматривается влияние симуляционных технологий на процесс обучения, прослеживается его историческое развитие и изучаются различные типы симуляций, включая высокоточные манекены, среды виртуальной реальности, стандартизированных пациентов и гибридные симуляции. Эти методы предлагают безопасную и контролируемую среду, чтобы практиковать и оттачивать практические умения и коммуникативные навыки, что в конечном итоге повышает качество и безопасность оказания медицинской помощи. Преимущества симуляционного обучения многочисленны. Они включают в себя приобретение профессиональных навыков, сокращение клинических ошибок и возможность повторной практики без риска для реальных пациентов. Обратная связь и структурированный разбор ошибок делают симуляцию востребованным инструментом в медицинском образовании. Многочисленные тематические исследования подчеркивают эффективность симуляционного обучения по сравнению с традиционными методами. Исследовательской группой, в которую входят авторы данной статьи, на базе конструктива высокоточного антропоморфного робота Robo-C создается серия роботизированных систем, представляющих собой роботов-пациентов, в том числе стоматологический антропоморфный робот [15]. Максимальная приближенность внешнего вида робота к облику человека и наличие специализированного многофункционального программного обеспечения позволяют вывести процесс обучения на принципиально новый уровень. Наличие у робота развитого голосового синтезатора дает возможность сформировать и реализовать сценарные диалоги в процессе смоделированного врачебного приема. Появляется возможность имитации реакций пациента на врачебные манипуляции, а также воспроизведение клинических ситуаций, в том числе, например, критических состояний (обморок, шок, гипертонический криз и пр.). Подобные реакции могут вызываться случайным образом, а также в ответ на те или иные раздражители, в рамках заложенных сценариев (кейсов). По мнению авторов, достижения в области технологий, такие как искусственный интеллект и виртуальная реальность, способны значительно повысить эффективность и доступность симуляционного обучения, что, безусловно, будет способствовать повышению качества медицинского образования.

Simulation-based training in medical education significantly improves the quality of training and clinical competence of healthcare professionals. This article examines the impact of simulation technologies on the learning process, traces its historical development, and examines various types of simulations, including high-precision mannequins, virtual reality environments, standardized patients, and hybrid simulations. These methods provide a safe and controlled environment to practice and hone technical and non-technical skills, which ultimately improves patient safety and enhances the quality of care. The benefits of simulation training for companies include the acquisition of professional skills, error recovery, and the ability to re-practice without risk to patients. Feedback and structured error analysis make simulation invaluable in medical education. Numerous case studies summarize the effectiveness of simulation training compared to conservative methods. Looking ahead, advances in technology such as artificial intelligence and virtual reality promise to make simulation training more effective and accessible. Integrating simulation with other teaching methods has the potential to improve medical education worldwide. The research group, which consists of the authors of this article, is creating a series of robotic systems, which are robot patients, including a dental anthropomorphic robot, based on the design of the highly anthropomorphic robot Robo-C [15]. The robot's appearance is as close as possible to that of a human and the availability of specialized multifunctional software allows to take the study process to a fundamentally new level. The robot's advanced voice synthesizer makes it possible to form and implement scenario dialogues during a simulated medical appointment. It becomes possible to imitate patient reactions to medical manipulations, as well as reproduce clinical situations, including, for example, critical conditions (fainting, shock, hypertensive crisis, etc.). Such reactions can be caused randomly, as well as in response to certain stimuli, within the framework of embedded scenarios (cases).

симуляция, медицинское образование, безопасность пациентов, обучение на основе симуляции, роботы в образовании.

simulation, medical education, patient safety, simulation-based learning, robots in education.

/REFERENCES:
1. Байдаров А.А., Асташина Н.Б., Валиахметова К.Р., Лазарьков П.В., Шамарина А.М. Отработка навыков оказания помощи при неотложных состояниях у врачей-стоматологов с использованием антропоморфных симуляционных роботов // Виртуальные технологии в медицине. - 2024. - № 3 (41). - С. 312-313. [Baidarov A.A., Astashina N.B., Valiakhmetova K.R., Lazarkov P.V., Shamarina A.M. Development of methods for providing assistance in emergency conditions to dentists using anthropomorphic simulation robots // Virtual technologies in medicine. - 2024. - No. 3 (41). - pp. 312-313]. https://doi.org/10.46594/2687-0037_2024_3_1973.
2. Байдаров А.А., Вронский А.С., Горева В.А. Интерактивная система для отработки алгоритма действий врача при нозологической форме: мкб I20.8 ишемическая болезнь сердца. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2024667526, 25.07.2024. Заявка от 16.07.2024. [Baydarov A.A., Vronsky A.S., Goreva V.A. Interactive system for practicing the algorithm of physician's actions for the nosological form: ICD I20.8 ischemic heart disease. Certificate of registration of the computer program RU 2024667526, 25.07.2024. Application dated 16.07.2024].
3. Байдаров А.А, Вронский А.С, Кабирова Ю.А, Лазарьков П.В, Шамарина А.М, Рудин В.В. Использование робот-ассистированных технологий при подготовке к прохождению аккредитации специалистов // Виртуальные технологии в медицине. 2023:303-4. [Baydarov A.A., Vronsky A.S., Kabirova Yu.A., Lazarkov P.V., Shamarina A.M., Rudin V.V. Use of robot-assisted technologies in preparation for specialist accreditation // Virtual technologies in medicine 2023:303-4.] https://doi.org/10.46594/2687-0037_2023_3_1758.
4. Южаков А.А., Янушевич О.О., Арутюнов С.Д., Безукладников И.И., Минаева Н.В., Байдаров А.А., Асташина Н.Б. Smart-зуб для стоматологического антропоморфного робота. Патент на изобретение RU 2813332 C1, 12.02.2024. [YUzhakov A.A., YAnushevich O.O., Arutyunov S.D., Bezukladnikov I.I., Minaeva N.V., Bajdarov A.A., Astashina N.B. Smart-zub dlya stomatologicheskogo antropomorfnogo robota. Patent na izobretenie RU 2813332 C1, 12.02.2024].
5. Южаков А.А., Янушевич О.О., Арутюнов С.Д., Безукладников И.И., Минаева Н.В., Байдаров А.А., Асташина Н.Б. Smart-челюсть для стоматологического антропоморфного робота. Патент на изобретение RU 2814393 C1, 28.02.2024. [YUzhakov A.A., YAnushevich O.O., Arutyunov S.D., Bezukladnikov I.I., Minaeva N.V., Bajdarov A.A., Astashina N.B. Smart-chelyust’ dlya stomatologicheskogo antropomorfnogo robota. Patent na izobretenie RU 2814393 C1, 28.02.2024].
6. Al-Elq A.H. Simulation-based medical teaching and learning. J. Fam Community Med. 2010;17:35-40. https://doi.org/10.4103/1319-1683.68787.
7. Bradley P. The history of simulation in medical education and possible future directions. Med Educ 2006;40:254-62. https://doi.org/10.1111/j.1365-2929.2006.02394.x.
8. Cipresso P., Giglioli IAC., Raya M.A., Riva G. The Past, Present, and Future of Virtual and Augmented Reality Research: A Network and Cluster Analysis of the Literature. Front Psychol. 2018,9:20-86. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2018.02086.
9. Cooper J.B., Taqueti V.R. A brief history of the development of mannequin simulators for clinical education and training. Qual Saf Health Care. 2004;13 Suppl 1:i11-18. https://doi.org/10.1136/qhc.13.suppl_1.i11.
10. Datta R, Upadhyay K, Jaideep C. Simulation and its role in medical education. Med J. Armed Forces India. 2012;68:167-72. https://doi.org/10.1016/S0377-1237(12)60040-9.
11. Fealy S, Jones D, Hutton A, Graham K, McNeill L, Sweet L, et al. The integration of immersive virtual reality in tertiary nursing and midwifery education: A scoping review. Nurse Educ Today. 2019;79:14-9. https://doi.org/10.1016/j.nedt.2019.05.002.
12. Higham H. Simulation past, present and future-a decade of progress in simulation-based education in the UK. BMJ Simul Technol Enhanc Learn. 2021;7:404-9. https://doi.org/10.1136/bmjstel-2020-000601.
13. Jiang H, Vimalesvaran S, Wang JK, Lim KB, Mogali SR, Car LT. Virtual Reality in Medical Students’ Education: Scoping Review. JMIR Med Educ. 2022;8:e34860. https://doi.org/10.2196/34860.
14. Mekbib DB, Han J, Zhang L, Fang S, Jiang H, Zhu J, et al. Virtual reality therapy for upper limb rehabilitation in patients with stroke: a meta-analysis of randomized clinical trials. Brain Inj. 2020;34:456-65. https://doi.org/10.1080/02699052.2020.1725126.
15. Owen H. Early use of simulation in medical education. Simul Healthc J. Soc Simul Healthc. 2012;7:102-16. https://doi.org/10.1097/SIH.0b013e3182415a91.
16. Scalese RJ, Obeso VT, Issenberg SB. Simulation technology for skills training and competency assessment in medical education // J. Gen Intern Med. 2008;23 Suppl 1:46-9. https://doi.org/10.1007/s11606-007-0283-4.
17. Zackoff MW, Young D, Sahay RD, Fei L, Real FJ, Guiot A, et al. Establishing Objective Measures of Clinical Competence in Undergraduate Medical Education Through Immersive Virtual Reality. Acad Pediatr. 2021;21:575-9. https://doi.org/10.1016/j.acap.2020.10.010.