Компьютерные технологии обучения специалистов в области эндоскопии и эндохирургии (основные особенности реализации)

Вряд ли можно назвать на сегодняшний день более перспективную отрасль медицины по своей диагностической ценности и возможности проведения минимально травматичных оперативных вмешательств, чем эндоскопия и эндохирургия. Вот почему этому относительно молодому направлению в медицинской науке и практике уделяется так много внимания. Развитие эндоскопии и эндохирургии идет настолько бурно, что она постепенно вытесняет на второй план другие методы исследований, коренным образом меняет привычные подходы к лечению, хирургическую тактику, сам принцип оперативных вмешательств.

В настоящее время в эндоскопии применяются аппараты, позволяющие с минимальным риском развития осложнений детально оценить состояние органа, производить прицельную биопсию, фото– и киносъемку, передавать изображение на экран, и даже производить рентген и ультразвуковую диагностику, компьютерную эндоскопическую оптическую когерентную томографию. Созданный в последнее время аппарат для цифровой архивации изображения позволяет хранить высококачественную видеоинформацию на дисках, обеспечивает максимальное удобство поиска и воспроизведения для сравнительной оценки. Особое значение приобрела эндоскопия в связи с развитием и совершенствованием эндоскопических операций, которые практически во всех областях вытесняют традиционные методы хирургических вмешательств. Последние научные разработки в этой области позволяют производить разрезы на основе компьютерного анализа электрического сопротивления тканей и коррекции параметров тока в зависимости от его изменения, что позволит в ближайшем будущем практически отказаться от использования шовного материала и клипс. Для удобства управления столь сложным эндохирургическим комплексом рядом компаний предложены модели компьютерного управления с помощью специального контрольного пульта на контрольноинформационном дисплее.

Эффективное использование этих средств и развитие специальных технологий диагностики и лечения с их использованием возможно только при высоком уровне профессиональной подготовки специалистов. Но современный уровень и темпы развития научнотехнического прогресса диктуют не только новые требования к подготовке врача с обязательными навыками управления всем арсеналом компьютерного видеоэндохирургического комплекса, меняются принципы и подходы к самому процессу овладения данной технологией, основанному на строго чередующихся этапах или уровнях в зависимости от степени сложности.

На первом этапе обучаемый познает разрешающие способности различных эндоскопических методов в целом, получает представление о возможных осложнениях, с тем чтобы в дальнейшем, свободно ориентироваться в каком конкретном случае какой эндоскопический метод окажется для пациента наиболее оптимальным с учетом показаний и противопоказаний. Прохождение этого уровня связано с накоплением достаточного багажа знаний по клиническим дисциплинам, поэтому предпочтительно преподавание цикла эндоскопии и эндохирургии на шестом курсе медицинского вуза. Положительным является применение на этом уровне с помощью компьютерных технологий в процессе занятий метода повторения нозологии по отдельным системам, включая краткий курс анатомии, физиологии, патанатомии, патфизиологии, диагностики, лечения, прогноза с подробным разбором возможностей эндоскопии по каждому конкретному вопросу. Обучаемый повторяет уже пройденный материал, но в аспекте новой задачи.

Второй этап предполагает приобретение умения правильно визуализировать картину внутреннего органа, очагов поражения, максимально объективно оценивать макроскопические признаки, подбирать к ним наиболее подходящие описательные термины. Распознавание – узнавание – описание – основные навыки этого уровня обучения в эндоскопии. И здесь неоценимую роль играет обучение с помощью компьютерных систем, позволяющих предоставлять обучаемому для описания различные видеосюжеты и организовать контроль пройденного материала.
Третий этап – это приобретение и развитие навыков интерпретировать полученные данные с позиций клинического диагноза в зависимости от степени уверенности, с которой та или иная макроскопическая картина может быть отнесена к проявлениям определенной патологии. И здесь важно не только формирование у будущего врача (специалиста) четкого представления о диагностических критериях, но и освоение им навыков и умений пользования всем арсеналом дополнительных методик для проведения дифдиагностики.

Четвертый этап – отработка умения формировать заключительный диагноз с обоснованием его данными дополнительных методов исследования (гистологического, цитологического и т. д.).
Пятый этап – приобретение навыков и умений прогнозировать дальнейшее течение заболевания и именно с этой позиции определять тактику лечения, характер оперативного вмешательства, последовательность и периодичность проведения контроля качества лечения.

Шестой этап – наиболее сложный и заключительный уровень обучения специалиста – освоение практических методов и приемов, приобретение навыков и умений планирования и проведения эндохирургической операции.

Все шесть этапов обучения предопределяют широкое применения мультимедийных технологий, рассчитанных на работу зрительной памяти в процессе узнаваемости макроскопических признаков болезней, при их сортировке в процессе интерпретации и формирования основного диагноза, выполнения эндохирургических операций. Последний уровень предполагает использование виртуальных компьютерных технологий, с помощью которых максимально приближенно к реальности можно воспроизводить те или иные клинические ситуации, с реализацией возможных осложнений при неправильно примененной технике. Необходимо избегать формирования стереотипности мышления у будущего врача, что исключается при использовании значительного числа различных по своей природе комбинаций клинических ситуаций, предлагающих реализовать свое собственное решение с последующим разбором тактических и технических ошибок и возможных осложнений.

Результаты проведенного анализа состава и особенностей задач обучения на отдельных этапах, используемой для этого информации, накопленного опыта использования компьютерных систем и технологий легли в основу создания системы автоматизированного обучения по курсу «Эндоскопия и эндохирургия» (САО «ENDO»), разрабатываемой под научным руководством авторов на кафедре «ИС в медицине и здравоохранении» СОГМА (г.Владикавказ). Укрупненная схема автоматизированной системы обучения «ENDO» приведена на рисунке. В основу при разработке САО «ENDO» был положен принцип последовательной реализации этапов:

1. Решение вопросов целеполагания в обучении: определение глобальных, промежуточных, конкретных целей в обучении, которые в свою очередь подразделяются на образовательные, развивающие, воспитательные.
2. Разработка комплексной автоматизированной системы обучения, включающей в себя преподавателя, ПК и специальное программное обеспечение. Функции каждого компонента системы определяются в зависимости от решаемых дидактических задач. Конструирование процесса обучения предполагает максимальное использование мультимедийных возможностей. Особое значение приобретает организация эффективного (развитого дружественного) диалога обучаемого с системой в процессе решения различных задач обучения. Система обучения реализует различные режимы обучения:

- самообучение (самоподготовка) и самоконтроль;
- обучение под контролем (управлением со стороны преподавателя);
- оценка уровня знаний обучаемого в процессе обучения (на различных этапах);
- экзамен;
- протоколирование и анализ функционирования системы обучения. Ведение БД.

3. Выбор и составление функциональной схемы обучения, предусматривающей методику контроля знаний и организации обучения. Здесь используются условия выходного или входного контроля знаний.
К особенностям представления учебного материала по курсу можно отнести:

1. Информация по курсу структурируется – представляется в форме законченных фрагментов с ограниченным числом новых понятий.
2. Структурным элементам курса соответствуют ключевые темы с гипертекстом, иллюстрациями, аудио– и видеокомментариями или видеоиллюстрациями.
3. Основные фрагменты учебного материала (или отдельные темы) наряду с текстом и иллюстрациями содержат аудио– или видеозапись авторского (или лекторского) изложения материала («живые» лекции), т. е. короткие видеолекции по ключевым понятиям объясняемого материала, трудно передаваемые в обычной форме. В качестве элемента интерфейса для «живых» лекций (а также видеоиллюстраций) выбрана линейка прокрутки, позволяющая начать лекцию или повторить ее с любого места. Вызов этого материала для использования осуществляется по требованию обучаемого через специальные ссылки и запросы.
4. Иллюстрации, представляющие сложные модели или устройства, снабжаются системой подсказки (помощи), появляющейся или исчезающей синхронно с движением курсора по отдельным элементам. Использования гипермедийной графики наряду с проявляющимися текстом подсказки обеспечивает как возможность увеличения отдельных элементов до размеров полноэкранной иллюстрации, так и гипермедийный переход к теме, связанной со сложным элементом иллюстрации.
5. Используется многооконный интерфейс, когда в каждом окне представляется связанная информация.
6. Текстовая часть сопровождается многочисленными перекрестными ссылками (гипертекст), позволяющими сократить время поиска необходимой информации. Предполагается подключение специализированного толкового словаря по данной предметной области. Дополнительная видеоинформация или анимированные клипы сопровождают те разделы курса, которые трудно понять в текстовом изложении.
7. Используется подключение звуковых сигналов для указания правильности навигации по учебному курсу, оказания помощи и т. д. Кроме того, возможно использование соответствующей негромкой фоновой музыки, помогающей запоминать информацию.
Принятая интерактивная организация курса обеспечивает взаимодействие системы с обучаемым посредством системы навигации, обеспечивающей:

- доступ по разделам, темам, подтемам и страницам. Этот метод используется при получении знаний по дисциплине «с нуля» и во всех случаях, когда важна последовательность изложения материала;
- поиск по ключевому слову, словосочетанию, строке дает возможность находить требуемые сведения по нужным понятиям, даже не имея представления о логике изложения информации данного курса;
- поиск по горячим словам и связанным темам обеспечивает свободное перемещение к одной из тем, являющейся логическим продолжением уже прочитанной;
- поиск по медиаэлементам, содержащимся в обучающей системе.

Предусмотрено обращение к глоссарию, расшифровывающему отдельные понятия, встречающиеся в тексте курса, непосредственно из теста курса или из главного меню. Изображения, видеофрагменты и звуки вызываются при чтении с помощью специальных иконок в тексте курса. С помощью инструмента «История» возможен переход к любой из этих тем.
В качестве эффективного средства контроля и текущей аттестации обучаемых используются тестирующие программы, осуществляющие не выборочное, а сплошное тестирование обучаемого по выделенным контрольным единицам – смысловым модулям. Комплекс избирательно подходит к уровню и степени подготовки тестируемого и управляет выбором очередного задания в зависимости от ответа на предыдущее.

В соответствии с модульным принципом курс разбивается на крупные тематические модули – «юниты» – основные образовательные и зачетные единицы учебного процесса. В свою очередь, «юниты» состоят из дидактических единиц – основных «юнитных» тем. Дальнейшая структуризация предметной области основана на применении подхода, позволяющего представить информационный объем темы списком новых, специфичных для данной области понятий, умений, фактов и утверждений.
В краткой форме новые понятия раскрываются через определения, в которых выражены их семантические связи («линки») с другими, уже известными понятиями и фактами. Таким образом, минимальной базисной единицей в рассмотренной структуре знаний является «линк» – смысловой контекст, определяющий логическую связь между двумя понятиями. Взятая для примера контрольная единица, как и любая другая, может быть раскрыта более или менее подробно.

Ожидается, что эффективная машинная реализация САО «ENDO» с использованием современных ПЭВМ и информационных технологий позволит выйти на достойный уровень подготовки высококвалифицированных специалистов нового поколения по эндоскопии и эндохирургии.