Virtuální simulátor pro digestivní endoskopii

Virtuální endoskopický simulátor je vysoce sofistikované počítačové zařízení využívající autentické flexibilní endoskopy a virtuální akcesoria. Pomáhají získat základní endoskopické dovednosti a iniciální trénink v gastroskopii, koloskopii a ERCP. Školení na simulátoru je důležitou součástí výuky začínajících endoskopistů. Na rozdíl od výcviku v endoskopii přímo na pacientovi umožňuje virtuální simulátor počáteční školení v digestivní endoskopii bez dyskomfortu a případných rizik pro nemocného.

Klíčová slova:
interaktivní počítačový simulátor – výcvik v endoskopických metodách – digestivní endoskopie

Digestivní endoskopie představuje základní metodu pro diagnostiku a léčbu chorob gastrointestinálního traktu. Přes miliony ročně prováděných endo­skopií nejsou stanoveny konkrétní postupy pro iniciální výcvik lékařů začínajících klinickou praxi v digestivní endoskopii. Jednotná metodika výuky digestivní endoskopie chybí jak u nás, tak i v zahraničí (v Evropě, USA nebo Japonsku), nevytvořily je ani přední odborné společnosti (ASGE, ESGE). Byla však uveřejněna řada guidelines (doporučených postupů) pro školení/trénink v digestivní endoskopii (s požadavky na školitele i školence, vybavení, posloupnost jednotlivých metod, požadované počty vyšetření, bezpečnost, kontrolu kvality, právní aspekty). Podle našeho názoru bylo nejlépe propracované curriculum vytvořeno ve Velké Británii [1].

V zahraničí i u nás stále převládá stav, kdy endoskopický novic začne endoskopovat přímo pacienty pod dohledem/instruktáží ­školitele-tutora (hands-on training), přičemž souslednost jednotlivých kroků a požadované počty výkonů se liší nejen země od země, ale i pracoviště od pracoviště. Ve Spolkové republice Německo Mnichovská pracovní skupina (Munich Working Group of Gastroenterology) navrhla v roce 2001 novou koncepci vzdělávání v digestivní endoskopii (GATE – GAstroenterological education – Training Endoscopy), první hodnocení této nové koncepce bylo uveřejněno zcela nedávno v zářijovém čísle časopisu Endoscopy [2]. Program kombinuje teoretické znalosti (včetně doporučených postupů Německé gastroenterologické společnosti), praktický trénink a interaktivní diskuze. Součástí koncepce je také endoskopický výcvik na plastových figurínách, neživých zvířecích modelech a virtuálních simulátorech digestivní endoskopie. Iniciální hodnocení celého projektu je velmi pozitivní [2] a byl akceptován Německou gastroenterologickou společností jako oficiální program [3].

Ex-vivo animální modely jsou pro školení endoskopických metod využívány stále častěji. Nejvhodnější k tomuto účelu je experimentální prase pro svou anatomickou a fyziologickou podobnost člověku [4]. Méně často je využívána endoskopie na živém experimentálním praseti, a to zpravidla k nácviku některých pokročilých metod, nikoli základních endoskopických dovedností [5,6]. Tento typ endo­skopie je málo dostupný, náročný a nákladný, mimo jiné je omezen také formálními, organizačními a etickými požadavky [7].

Martínek et al nedávno publikovali výsledky studie hodnotící přínos nácviku endoskopických metod na Erlan­genském neživém animálním modelu [8,9]. Tématem tohoto sdělení je virtuální simulátor digestivní endo­skopie, se kterým máme možnost pracovat od počátku roku 2011 [10].

Základní charakteristika

Virtuální simulátor GI Mentor (Simbionix) je velmi sofistikované počítačové zařízení, které využívá autentické flexibilní digestivní endoskopy a virtuální akcesoria (obr. 1). Simulátor umožňuje základní počáteční trénink v digestivní endoskopii bez rizik komplikací pro pacienta. Rozsáhlá „knihovna“ našeho zařízení obsahuje 88 virtuálních pacientů ke gastroskopii, ERCP, sigmoideoskopii a koloskopii.

Trénink zrakové a manuální koordinace

První část výcviku zahrnuje trénink zrakové a manuální koordinace (Cyber-Scopy Programme). V iniciální fázi se začínající endoskopista učí ovládat endo­skop (manipulace ovládacími prvky na hlavici endoskopu). V programu Endo­Bubble se školenec učí zavádět endoskop v neanatomickém prostředí (virtuálním tunelem) a při postupu udržet správnou polohu (­hand-eye ­co-ordination and accurate maneuvering of scope). V průběhu postupu tunelem se objevují balonky, které má student za úkol propíchnout jehlou vysunutou z pracovního kanálu endoskopu (obr. 2). Program má dvě úrovně obtížnosti. Ve vyšší úrovni je čas na propíchnutí balonku omezen (nejsou-li propíchnuty včas, zmizí během několika sekund) a balonky se navíc pohybují. Po ukončení úkolu počítač vyhodnotí dobu potřebnou na projití endoskopu tunelem a úspěšnost „zásahů“.

Druhý program této základní části (EndoBasket) nacvičuje zachycení balonku ve virtuálním tunelu endoskopickými klíšťkami zavedenými pracovním kanálem endoskopu (obr. 3) a jeho následné vložení do košíčku stejné barvy, jako je balonek. I tato část má dvě úrovně obtížnosti a simulátor poskytuje hodnocení po každé etapě.

Sigmoideoskopie a koloskopie

První etapou „klinického výcviku“ je zvládnutí sigmoideoskopie a kolo­skopie. Každý virtuální pacient je uveden základními anamnestickými daty a výsledky laboratorních, popřípadě zobrazovacích vyšetření. Program začíná nácvikem sigmoideoskopie a kolo­skopie při normální anatomii ve variantách jednoduchých k provedení. Následují virtuální pacienti s obtížnými anatomickými poměry (vinuté sigma). S pomocí virtuálního tutora se školenec učí vyrovnávat kličky při zavádění endoskopu. Systém upozorňuje na přílišnou insuflaci, bolest vnímanou pacientem (včetně zvukových bolestivých efektů) (obr. 4). V krajním případě poskytuje akustickou a psanou výstrahu, např. „další zavádění endoskopu není možné pro tvořící se kličku, endoskop je třeba ­vyrovnat“ (obr. 4).

Postupně je možné se seznámit s různými patologickými endo­skopickými obrazy, jako jsou ulcerózní kolitida, Croh­nova choroba, divertikulóza tračníku, ischemická kolitida, pseudo­membranózní kolitida nebo kolo­rektální karcinom [10]. K diagnostickým a léčebným zákrokům má endo­skopista k dispozici různá virtuální akcesoria (­bioptické kleště, polypektomickou kličku, dilatační balonek aj.). Před terapeutickou polypektomií je možno zvolit parametry elektrického nastavení (řezací, smíšený nebo koagulační proud a výkon ve wattech) (obr. 5). Výukový simulátor po skončení vyšetření vyhodnocuje řadu ukazatelů kvality (celková doba vyšetření, čas potřebný na dosažení céka, úspěšnost intubace terminálního ilea aj.). Počítačový systém hodnotí také čas (v procentech doby celkového vyšetření), po který byla dobrá přehlednost, a dále procento povrchu obhlédnuté sliznice tlustého střeva, tedy dva ukazatele, které jsou v současné době pro kvalitní koloskopii rozhodující.

Gastroskopie

Pro gastroskopie je důležitý nejen nácvik zavedení a manipulace s gastro­skopem, ale také rozpoznání patologických lézí, jako jsou jícnové varixy, refluxní ezo­fagitida, Barrettův jícen, atrofická gastritida, GAVE (cévní ektazie žaludečního antra), peptický vřed, maligní nádory nebo celiakie. Důležitý je také nácvik retroflexe dokumentovaný na případech subkardiálních nádorů, které je možno identifikovat pouze tímto manévrem [10]. Všechny moduly umožňují pořizovat fotografie v průběhu vyšetření (případné kritické momenty nafotí simulátor automaticky) a videozáznam celé endoskopie opakovaně přehrát a analyzovat. Takto je možno i zpětně endoskopujícího lékaře upozornit na chyby v provedení vyšetření.

Endoskopická terapie krvácení do gastrointestinálního traktu

Tato část výcviku kombinuje diagnostiku (identifikace zdroje krvácení) a nácvik následné endoskopické léčby. Jsou připraveny případy krvácení z jícnových varixů, lacerace Malloryho-Weissova syndromu, peptického vředu nebo Dieulafoyovy léze. Terapeutické možnosti zahrnují injekční léčbu (adrenalinem) a bipolární elektrokoagulaci. Virtuální mentor klade důraz na odstranění lnoucího krevního koagula před definitivní endoskopickou léčbou. Věrohodně jsou také zobrazeny obtížné situace, jakými jsou např. ztráta zorného pole při stříkajícím tepenném krvácení (redout) [10].

ERCP (endoskopická retrográdní cholangio-pankreatografie)

Modul pro ERCP umožňuje nácvik práce s duodenoskopem s laterální optikou, zejména pak manévry k dosažení duodena a identifikování Vaterovy papily. V kterékoli fázi vyšetření je možno zobrazit na monitoru skiaskopickou a animovanou polohu endoskopu (obr. 6).

V další části ERCP následuje kanylace papily, nástřik kontrastní látky se zobrazením biliárního systému a pankreatického vývodu a sfinkterotomie papily. Před sfinkterotomií je třeba zvolit parametry elektrického nastavení (řezací, smíšený nebo koagulační proud a výkon ve wattech) (obr. 7).

„Virtuální knihovna pacientů“ obsahuje případy pro diagnostické ERCP (jednoduché, ale také se složitými anatomickými poměry) a pro různé terapeutické výkony (např. biliární leak po laparoskopické cholecystektomii, maligní biliární stenózy nebo extrakce konkrementů včetně mechanické lithotripse). V průběhu vyšetření je možnost vybírat různá virtuální akcesoria podle aktuální potřeby (kanyly, vodiče, kanulo­tomy, jehlový nůž, balonky, košíčky, kličky, cytologické kartáčky). V některých případech je třeba zavést plastový nebo metalický ­duodeno-biliární stent. Kdykoli v průběhu kteréhokoli vyšetření je možno požádat virtuálního tutora o radu [10]. Po skončení výkonu je k dispozici opět evaluace. Počítačový systém měří mimo jiné celkový čas endoskopického vyšetření nebo skiaskopický čas v průběhu ERCP. Za velmi důležitý ukazatel považujeme, že simulátor registruje počet, kolikrát se endoskopista dotkne kanylou nebo kanulotomem Vaterovy papily, než se mu podaří úspěšná kanylace. Na tento ukazatel se v běžné endo­skopické praxi často zapomíná.

Diskuze

Výuka digestivní endoskopie přímo na pacientovi může být spojena s větším dyskomfortem pro nemocného, vyšetření zpravidla trvá déle a může být spojeno s větším rizikem komplikací [11]. Alternativou pro začínající endo­skopisty se pro jejich iniciální trénink stávají virtuální simulátory digestivní endoskopie. V současné době je celosvětově desítka výrobců těchto zařízení [11–17]. Jedná se o vysoce sofistikované a věrohodné počítačové simulátory digestivní endoskopie. V poslední době je také publikována řada prací, které vyhodnocují přínos těchto zařízení [18–25].

Naše prvotní zkušenosti se simulátorem digestivní endoskopie jsou pozitivní. Umožní začínajícímu endo­skopistovi osvojit si základní manévry při ovládání autentického endoskopu, velmi důležitý je také nácvik zrakové a manuální koordinace. Evidentní a významnou výhodou endoskopického simulátoru je samozřejmě i absence rizika komplikací způsobených začínajícím endoskopistou skutečnému pacientovi.

Z jednotlivých modulů se nám jeví jako nejvíce autentická koloskopie. Zejména případy obtížné endoskopie s nutností překonat elongované vinuté sigma působí velmi věrohodně. ERCP se nám jeví jako nejméně autentické, snazší, než je ve většině případů skutečnost. Nicméně nácvik manipulace a technika zavádění duodenoskopu je nepochybně užitečná. I pro ERCP jsou připravena varovná hlášení a rady. Provádíme-li například nesprávně řez jehlovým nožem (precut), virtuální tutor nás aktivně upozorňuje na riziko perforace. Jednotlivé animace simulátoru ve všech modulech jsou velmi věrohodné (např. peristaltika střeva při kolo­skopii nebo dýchací pohyby na skiaskopii při ERCP) [10].

K hodnocení významu simulátoru ­digestivní endoskopie je třeba přistupovat realisticky. Rozhodně nelze předpokládat, že osvojením si jednotlivých „úloh“ na simulátoru a zvládnutím tréninkového programu se z lékaře začátečníka stane excelentní endoskopista. Simulátor je pouze jakousi „prope­deutikou“ digestivní endoskopie. Jakkoli důležitou pomocí může být, je to pouze úvod, který nenahradí budoucí úsilí, další trénink, vzdělávání a strukturovanou výuku. Důležitou otázkou zůstává, zda simulátor dokáže spolehlivě rozlišit mezi novici, kteří dosud nikdy neendoskopovali, zda mají, nebo nemají předpoklady stát se v budoucnu kvalitními endoskopisty [21]. Nelze se také domnívat, že simulátor nahradí čas školitele. Počítačový systém sice umožňuje naprogramovat školenci „úkoly na celé odpoledne“ (s průběžnou komputerovou kontrolou a sebe­kontrolou), to ale považujeme za nesprávný přístup. Nezbytné je, aby ­lékař-instruktor byl po celou dobu práce na simulátoru fyzicky přítomen a školence upozorňoval na možné chyby a případné špatné návyky korigoval v samotných začátcích [10]. Širšímu uplatnění virtuálních endo­skopických simulátorů dosud brání jejich vysoká cena. Například v Nizozemsku to pracoviště prof. Muldera řeší tím, že si pro školicí endo­skopické kurzy simulátor čtyřikrát ročně na dva dny pronajme.

Dosud největší publikovaná studie (multicentrická, randomizovaná, zaslepená), hodnotící přínos simulátoru pro koloskopii, porovnávala začínající endoskopisty ve dvou skupinách (s iniciálním výcvikem přímo na pa­cientech a s iniciálním výcvikem na simulátoru). Studie jednoznačně vyzněla ve prospěch iniciálního výcviku na simulátoru, endo­skopisté této skupiny měli signifikantně lepší technické dovednosti (menší skóre bolestivosti pro pacienta, abdominální tlak, řešení prověšování endoskopu), vyšší úspěšnost v úplnosti vyšetření a lepší ukazatele kvality koloskopického vyšetření (procento obhlédnutého povrchu ­sliznice aj.) [13].

Závěry

Virtuální simulátory digestivní endoskopie jsou velmi sofistikovaná počítačová zařízení, která využívají autentické flexibilní digestivní endoskopy a vir­tuální akcesoria. Pro začínajícího endo­skopistu jsou velmi cenná v nácviku základní manipulace s endo­skopem, zrakové a manuální koordinace. Pro druhou etapu výcviku poskytuje „virtuální knihovna pacientů“ jednoduché i složité případy pro gastroskopii, koloskopii a ERCP.

Simulátor virtuální endoskopie se stává důležitou součástí iniciální fáze výcviku v digestivní endoskopii začínajících lékařů. Na rozdíl od výuky endoskopie přímo na pacientovi umožňuje virtuální simulátor počáteční výcvik v digestivní endoskopii bez dyskomfortu a případných rizik pro nemocného.

Práce vznikla v rámci řešení výzkumného záměru MZO 00179906.

Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy.
The authors declare they have no potential conflicts of interest concerning drugs, products, or services used in the study.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.
The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE „uniform requirements“ for biomedical papers.

Doručeno/Submitted: 7. 10. 2011
Přijato/Accepted: 11. 10. 2011

prof. MUDr. Jan Bureš, CSc.

2. interní klinika LF UK a FN, Sokolská 581

500 05 Hradec Králové

bures@lfhk.cuni.cz