Implementering av kardiovaskulär simulator i utbildning om hjärtsvikt
Pedagogiskt docenturarbete
Laila Hübbert
DATUM 2021-01-08
Implementering av kardiovaskulär simulator i utbildning om hjärtsvikt
Pedagogisk Reflektion Laila Hübbert
Handledare
Madeleine Abrandt Dahlgren. Professor i medicinsk pedagogik
Sören Berg. Överläkare, Docent Thoraxkärl kliniken, US
Innehåll
Bakgrund ... 3
Hjärtsvikt ... 3
Hjärtsviktsbehandling ... 3
Simulering av kardiovaskulär fysiologi ... 3
Frågeställning ... 3
Edutainment, Seriös Gaming och Gamification i medicinsk utbildning. ... 4
Aplysia CardioVascular Lab ... 5
Kardiovaskulär simulator och gamification ... 6
Utbildning om Hjärtsvikt ... 6
Nivåstrukturerad utbildning om Hjärtsvikt ... 8
Befintliga manualer och patientfall till Aplysia CardioVascular Lab ... 8
Förslag på nivåstrukturering. ... 8
Sammanfattning ... 9
Referenser ... 10
Bakgrund
Hjärtsvikt
Hjärtsvikt är en allvarlig sjukdom som ofta är slutstadiet av de flesta andra hjärtsjukdomar. Genesen till hjärtsvikt varierar men hypertoni och ischemisk hjärtsjukdom är vanliga orsaker, så behandling av kardiovaskulära riskfaktorer är en viktig grund för att både förebygga och behandla hjärtsvikt. De senaste decennierna har framsteg gjorts i behandlingen men fortfarande finns det stora utmaningar både i behandling av patienterna och vårdförloppen. Rätt behandling minskar död,
sjukhusinläggningar och ökar livskvalitet. [1, 2]
Hjärtsviktsbehandling
Läkemedelsbehandlingen har gått framåt men hörnstenarna är fortfarande betablockerare och angiotensin-converting-enzyme hämmare (ACE-I) eller angiotensinreceptor blockerare (ARB) som patienter med hjärtsvikt och nedsatt ejektionsfraktion (EF) bör behandlas med. Om EF är fortsatt nedsatt efter basbehandling och patienten har symptom finns behandlingsriktlinjer att följa vad gäller ytterligare läkemedelsbehandling och/eller device som cardiac resynchronisation therapy, CRT sk.
biventrikulär pacemaker och/eller implanterbar cardioverter defibrillator, ICD. Något som också visat sig ha en stark evidens och stor nyttaför patienter med hjärtsvikt är individanpassad fysisk träning inom hjärtrehabilitering.
Vasoaktiva och inotropa läkemedel
Vasoaktiva och inotropa läkemedel används vid cirkulatorisk instabilitet. Effekten av läkemedlet som ges intravenöst beror på vätskevolymstatus, bakomliggande diagnos och andra givna läkemedel som kan förstärka eller motverka effekten.[3] Både ESC och Scandinavian Society of Anaesthesiology and Intensive Care Medicine (SSAI) arbetsgrupp för akut cirkulationssvikt ger rekommendationer om relevant behandling för denna svårt sjuka patientgrupp. [3, 4]
Mekanisk cirkulationsassist och Hjärttransplantation
Mekaniska hjälphjärtan kan vara för kort- eller långtidsbehandling. Vid kortare tid i intensivvårdssituation är pumparna till för att vinna tid och säkra cirkulationen tillfälligt.
Långtidsbehandling med (Left ventricular assist device, LVAD) används i första hand som brygga fram till hjärttransplantation men även som långtidsbehandling [3, 5] Hjärttransplantationer utförs i Sverige med goda resultat och alla patienter utan besvärande komorbiditet ska bedömas om
hjärttransplantation eller om LVAD kan vara lämpligt.
Simulering av kardiovaskulär fysiologi
Det ökande antalet kliniska medicinska och kirurgiska behandlingsalternativ vid hjärtsjukdom och hjärtsvikt medför ett behov av bättre förståelse för patientspecifik patologi och behandlingsalternativ.
Med hjälp av med modern datorkraft som möjliggör realistiska simuleringsmodeller för
hjärtkärlsystemet kan man öka förståelsen och även förutse behandlingsresultatet och minska risk för patienterna under tiden för professionens inlärning. Kardiovaskulär simulering kan vara användbart både för nybörjare och specialister.[6] Fördelen med att implementera simulering som kan användas både under utbildning och under yrkeslivet är möjliggörandet av ett cykliskt och kontinuerligt användande av simulering vid kliniska frågeställningar.[7] Målet med inlärningen genom simulering samt utformning av återkoppling bör definieras innan man implementerar utbildning med
simuleringsmodell. [8] En bra simulering förutsätter en modell som motsvarar verkligheten på ett förståeligt sätt.
Frågeställning
Frågeställning för denna pedagogiska reflektion är hur vi på ett vetenskapligt och nivåstrukturerat sätt kan implementera en kardiovaskulär simulator i utbildning om hjärtsvikt på kardiologiska kliniken, Vrinnevisjukhuset
.
Edutainment, Seriös Gaming och Gamification i medicinsk utbildning.
Edutainment kombinerar orden "utbildning" och "underhållning". Det hänvisar till någon form av underhållning som är pedagogisk och där målet förutom utbildningens lärande i sig, även är att göra lärandet roligare. Vissa är passiva som filmer och TV-program med underhållande karaktärer som lär tittarna, medan andra är interaktiva med programvara som låter användare tävla mot varandra i inlärningsövningar. Det kan även vara lärorika webbplatser med interaktiva element, till exempel klickbara bilder och animationer med frågor som ger mål och belöningar när användarna går igenom varje nivå.
Spelvärlden möter medicinsk utbildning i seriös gaming eller gamification som här betyder att
medicinsk profession använder digitala verktyg och spelandets egenskaper och fördelar i utbildningen.
Gamification kan delas in i tre delar; motivation, resultat och förändrat beteende Motivationen att lära sig ett komplext medicinskt system som cirkulationen och hjärtsvikt, resultatet av att få pröva sig fram i en modell vilket inte är möjligt i den kliniska situationen, samt resultatet av att förstå en komplexitet som det kardiovaskulära samspelet. Det liknar spelvärldens motivation, kunskap och skicklighet samt triggers som är en känsla av vinnande och ger motivation hos spelaren. När balans råder mellan uppfattningen om den egna skickligheten samt kunskapsnivå, så kan det ge en optimal utmaning och en känsla av att ha kontroll eller ”flow”. [9, 10] Flow kan uppnås när en viss kunskap och skicklighet finns tillsammans med en stigande utmaning vilket är hörnstenar i dataspel design. I alla
framgångsrika dataspel så blir spelet svårare ju skickligare spelaren blir. I den klassiska ”channel model” av flow (Fig 1 bild A) föreslår man att flow kan uppstå när skickligheten är på samma nivå som utmaningen. Även för en oerfaren spelare så bör nivån på utmaningen matchas med skickligheten eftersom flow i sig själv är en mycket motiverande faktor. Ett alternativ till den klassiska bilden av flow är en mer kvadratisk och föreslår att flow endast kan uppstå då man nått en viss nivå av utmaning och skicklighet (Fig 1, panel B). Vid en för låg nivå av utmaning och skicklighet kan istället apati uppstå.[9]
Figur 1
.
Gamification har fördelarna med att involvera, lösa kliniska problem och lära sig inom områden som är förknippade med hög medicinsk risk utan att behöva involvera patienter. Gamification kan på olika utbildningsnivåer resultera i ökat lärande, bättre kliniska förmågor och tillfredsställelse med uppgiften jmf med traditionellt lärande. Det finns dock få små studier och med det bristande evidens på om gamification ger bättre utfall för patienterna eller bevis på skickligare profession jmf med visat ökat lärande och positiva resultat för studenter. [11].
Lärandet, spelande och simulering av olika medicinska spörsmål har beröringspunkter som kan stimulera både i undervisning och i utbildning (Fig.2)
Fig 2.
Aplysia CardioVascular Lab
Aplysia CardioVascular Lab 2019 (Aplysia Medical AB, Stockholm) är en programvara för Windows som möjliggör kardiovaskulär simulering i realtid. Den kan användas för utbildning, som ett
forskningsverktyg eller för att utforska patofysiologin hos verkliga patienter och med många möjliga behandlingsalternativ. Den underliggande modellen är vetenskapligt publicerad och gränssnittet är lätt att använda (Fig.3). Kombinationer av höger/vänstersvikt, systolisk/diastolisk svikt kan kombineras med klaffstenoser/insufficienser, shuntar och varierande kärlresistans i både lung- och
systemcirkulationen. Modellen kan skalas till patientens storlek. Mer än ett dussin fall ingår och valfritt scenario kan sparas i en fil på datorn och öppnas igen när som helst. I simulatorn finns
möjlighet att ge inotropa och vasoaktiva droger samt att testa olika modeller av mekaniska cirkulations assister, som aortaballongpump, Impella, ECMO och pulsatila/icke-pulsatila mekaniska
höger/vänsterassister. I modellen finns också möjlighet att utföra hjärtkateteriseringar och analysera vetenskapliga kontraktilitetsmått samt myokardiets syrgasbalans. [12-14]
Fig 3.
Kardiovaskulär simulator och gamification
Med utgångspunkt från lärandemål på olika nivåer kan olika avancerade hjärtsviktsfall i hemodynamik simulator erbjudas mer nivåstrukturerat. Men kan vi göra detta på ett stimulerande sätt som väcker intresse genom gamification i befintlig hemodynamik simulator? Det kanske är möjligt eftersom simulatorn och de olika fallen i sig är utformade så att resultat av tex given behandling ger omedelbart visuellt tilltalande utfall på tex. tryck o flödeskurvor vilket kan fungera som triggers. Om man utöver det är på en lämplig kunskapsnivå i grunden och i förhållandet till fallen, så kan simulatorn ge och stimulera till ytterligare lärande och flow. Aplysias simulator ger en heltäckande bild av hemodynamik in silico men programmet är inte byggt som ett traditionellt dataspel och de nivå strukturerade
patientfallen som är ihopsatta av erfaren specialist, ligger utanför programmet vilket kan minska möjligheten till flow under utförandet. Trots det och enligt ovanstående resonemang så hamnar Aplysia i kategorin ”Simulation Games” i området mellan simulator och dataspel (Fig 2).
Utbildning om Hjärtsvikt
Läkarutbildningen
I curriculum för läkarutbildningen LiU, klinisk programkurs 1, anges att studenterna ska kunna behandlingen vid vanliga eller principiellt viktiga sjukdomar cirkulationsorganen, vilket innefattar hjärtsvikt. I förtydligandet av lärandemålen ses att man på nivå C (Generalisera/Överföra/Tillämpa i nya situationer) har med patofysiologi, diagnostik, utredning och behandling av hjärtsvikt samt patofysiologi, symtom och basala principer för behandling av sviktande vitala funktioner. Under nivå A (Beskriva/Identifiera) återfinns principer förutredning och behandling vid hjärttransplantation. [15]
För läkarstudenter med klinisk placering, VFU utanför universitetssjukhuset så finns utöver föreläsningar, inte en strukturerad klinisk utbildning om avancerad hjärtsviktsbehandling.
Utbildning för AT-läkare
I Socialstyrelsens föreskrifter anges att för AT läkare ska tjänstgöringen ge grundläggande kunskaper och praktisk utbildning i diagnostik och handläggning av medicinska sjukdomar med stark betoning på
akuta tillstånd och sjukdomstillstånd hos äldre patienter.[16] Detta även för tillstånd i hjärta och kärl som tex. Hjärtsvikt.
Som AT-läkare utanför universitetssjukhus kommer man inte i kontakt med hjärtsviktspatienter med mer avancerad hjärtsviktsvård som LVAD och hjärttransplantation. Hemodynamiskt instabila patienter ses vid placering på intensivvårdsavdelningar.
Utbildning för ST-läkare i kardiologi
Svenska Kardiologföreningens målbeskrivning 2015 baseras på Socialstyrelsens målbeskrivning från samma år och ger konkreta förslag på vad man ska kunna om hjärtsvikt som kardiolog. Där står att man ska behärska bedömning av hemodynamiskt status, symtom och differentialdiagnoser vid hjärtsvikt. Att behärska handläggning av akut hjärtsvikt och lungödem inklusive noninvasiv ventilation. Att kunna tillämpa och värdera resultatet av noninvasiva och invasiva diagnostiska metoder vid hjärtsvikt tex artärkateter, central venkateter, höger- och vänstersidig hjärtkateterisering osv Att behärska läkemedelsbehandling vid akut och kronisk hjärtsvikt inkl. indikationer för invasiva och kirurgiska behandlingsmetoder vid hjärtsvikt inkluderande CRT/ICD, klaffintervention och mekaniskt cirkulationsstöd samt hjärttransplantation. [17] Man kommer i kontakt med
hjärtsviktspatienter med mer avancerad hjärtsviktsvård som LVAD och hjärttransplantation vid randning på universitetssjukhus. Hemodynamiskt instabila patienter ses vid placering på
intensivvårdsavdelningar. Det finns enstaka nationella kurser i avancerad hjärtsviktsbehandling som till viss del även inkluderar hemodynamiska frågeställningar.
I Sydöstra sjukvårdsregionen gemensamma ST utbildning gavs tillfälle att använda programmet vid kurs i kardio-onkologi.
Utbildning för specialister i kliniken
Det finns enstaka nationella kurser i avancerad hjärtsviktsbehandling som till viss del även inkluderar hemodynamiska frågeställningar. En nordisk kurs i avancerad hjärtsvikt för specialister använder simulatorn i undervisningen.
Viss utbildning ges vid deltagande i multidisciplinära konferenser, ibland via telemedicin och vid falldiskussion i läkargruppen. Här kan simulator vara användbart för att simulera olika behandlingar för en aktuell patient. Utbildningsinsatser behövs särskilt vid införande av nya behandlingar med inotrop och/eller vasoaktiv effekt.
Nivåstrukturerad utbildning om Hjärtsvikt
Befintliga manualer och patientfall till Aplysia CardioVascular Lab
1. Manual till programmet 2. Introduktion till programmet
3. Basal cirkulationsfysiologi och kardiovaskulära reflexer 4. Hjärtsvikt
5. Läkemedelsbehandling vid akut vänstersidig hjärtsvikt 6. Läkemedelsbehandling vid akut högersidig hjärtsvikt 7. Avancerad hjärtsviktsbehandling
8. Kardiogen chock efter hjärtinfarkt 9. Perikardtamponad
10. Neonatal cirkulation
11. Medfödd hjärtsjukdom Singel ventrikel,
12. Kliniskt fall från HIA/IVA som simuleras med vasoaktiva droger och inotropi
Förslag på nivåstrukturering.
Dator med program och ovanstående manualer och fall finns i bokningsbart rum på
kardiologmottagningen. Nedanstående genomgång av fall, initialt på egen hand, och sedan gemensamt med handledning och diskussion i tex läkargruppen schemaläggs för alla nivåer.
Manualer och Fall Läkarstuderande AT-läkare ST-läkare Specialist
1 x x x x
2 x x x x
3 x x x x
4 x x x x
5 x x x x
6 x x x
7 x x x
8 x x
9 x x
10 x x
11 x x
12 x x
Sammanfattning
En bättre undervisning i hjärtsvikt inkluderande simulering av kardiovaskulär fysiologi kan förbättra vården för hjärtsviktspatienter vilket skulle kunna ge en minskad risk för tidig död,
sjukhusinläggningar och ge en ökad livskvalitet.
Kardiovaskulär hemodynamik är svårt. Behandlingen för hjärtsvikt både på basnivå och avancerad nivå påverkar både hjärta och kärl på ett komplext sätt. En adekvat kunskapsnivå kan eg bara uppnås genom tjänstgöring på kardiell intensivvård med kliniskt handhavande av avancerade hjärtpatienter.
Det behövs därför bra patientnära simulatorer gärna med gaming funktion för ett stimulerande lärande och förståelse för kardiovaskulär hemodynamik på olika nivåer.
Läkarstuderande ska under handledning kunna genomföra avancerade initiala livsuppehållande åtgärder i sjukvårdsmiljö vid påverkad cirkulation. Med hjälp av datorsimulering kan vi utgå från reella patienter och simulera olika behandlingsalternativ och förändrade kliniska parametrar. För att programmet ska implementeras i patientnära lärandet kanske det ska placeras om från mottagningen till en placering på HIA. Den placeringen kan ge en mer direkt användning och simulering av olika patienter och med det visa effekten av olika behandlingar mer patientnära.
Även inom AT- och ST-läkarutbildningen finns vinster att göra med gemensamma mer intensiva och regelbundna utbildningar patientnära. I dessa grupper finns ett behov av färre resor och kurser med mindre tidsåtgång och som är förenligt med kliniskt arbete och familj.
För specialister på kliniken finns en patientnära möjlighet för repetition och upprätthållande av kunskaper inom kardiovaskulär cirkulation inkl. behandling vid avancerad hjärtsvikt.
I den här nivåstrukturerad implementeringen har vi inte värderat de lärandes grundläggande kunskaper om datorer och färdigheter i spelande vilket kan påverka hur man upplever programmet och de olika fallen. Å andra sidan finns en stor motivation för lärandet hos ovanstående gruppen och de mer avancerade fallen är svåra och utmanande även för erfarna specialister. Inom den gruppen finns möjligtvis en lägre grad av spelvana men det kanske uppväger en högre färdighet och kunskap om kardiologi och hemodynamik, så att nyttan av programmet ändå kan vara tillfredsställande.
När den nya nivåstrukturerad utbildningen med hemodynamik simulator är införd i klinisk rutin bör en lämplig utvärdering genomföras.
Referenser
1. Ponikowski, P., et al., 2016 ESC Guidelines for the Diagnosis and Treatment of Acute and Chronic Heart Failure. Rev Esp Cardiol (Engl Ed), 2016. 69(12): p. 1167.
2. Seferovic, P.M., et al., Clinical practice update on heart failure 2019: pharmacotherapy, procedures, devices and patient management. An expert consensus meeting report of the Heart Failure Association of the European Society of Cardiology. Eur J Heart Fail, 2019. 21(10):
p. 1169-1186.
3. Crespo-Leiro, M.G., et al., Advanced heart failure: a position statement of the Heart Failure Association of the European Society of Cardiology. Eur J Heart Fail, 2018. 20(11): p. 1505- 1535.
4. Moller, M.H., et al., Scandinavian SSAI clinical practice guideline on choice of inotropic agent for patients with acute circulatory failure. Acta Anaesthesiol Scand, 2018. 62(4): p. 420-450.
5. Teuteberg, J.J., et al., The Society of Thoracic Surgeons Intermacs 2019 Annual Report: The Changing Landscape of Devices and Indications. Ann Thorac Surg, 2020. 109(3): p. 649-660.
6. Gosai, J., M. Purva, and J. Gunn, Simulation in cardiology: state of the art. Eur Heart J, 2015.
36(13): p. 777-83.
7. Kneebone, R.L., et al., Simulation and clinical practice: strengthening the relationship. Med Educ, 2004. 38(10): p. 1095-102.
8. Barakat, K., The role of simulation-based education in cardiology. Heart, 2019. 105(9): p. 728- 732.
9. Larche, C.J. and M.J. Dixon, The relationship between the skill-challenge balance, game expertise, flow and the urge to keep playing complex mobile games. J Behav Addict, 2020.
9(3): p. 606-616.
10. Engeser, S. and F. Rheinberg, Flow, performance and moderators of challenge-skill balance.
Motivation and Emotion, 2008. 32(3): p. 158-172.
11. Gentry, S.V., et al., Serious Gaming and Gamification Education in Health Professions:
Systematic Review. J Med Internet Res, 2019. 21(3): p. e12994.
12. Maksuti, E., et al., Cardiac remodeling in aortic and mitral valve disease: a simulation study with clinical validation. J Appl Physiol (1985), 2019. 126(5): p. 1377-1389.
13. Broome, M., et al., Closed-loop real-time simulation model of hemodynamics and oxygen transport in the cardiovascular system. Biomed Eng Online, 2013. 12: p. 69.
14. Donker, D.W., et al., Left Ventricular Unloading During Veno-Arterial ECMO: A Simulation Study. ASAIO J, 2019. 65(1): p. 11-20.
15. LiU. Förtydligande av lärandemål för läkarprogrammet Kurs 6 Klinisk medicin 1 Available from: https://old.liu.se/medfak.
16. Socialstyrelsen, AT Läkare målbeskrivning.
17. kardiologföreningen, S., Svenska Kardiologföreningens Målbeskrivning 2015
