Поєднання формату "мозкового штурму" та 3D-tracking методики напрацювання м'язевої пам'яті при навчанні хірурга

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Поєднання формату «мозкового штурму» та 3D-tracking методики напрацювання м'язевої пам'яті при навчанні хірурга

Пантус А.В.

Анотація

Пантус А.В.

ПОЄДНАННЯ ФОРМАТУ «МОЗКОВОГО ШТУРМУ» ТА 3D-TRACKING МЕТОДИКИ НАПРАЦЮВАННЯ М'ЯЗЕВОЇ ПАМ'ЯТІ ПРИ НАВЧАННІ ХІРУРГА

Івано-Франківський національний медичний університет (м. Івано-Франківськ, Україна)

Основним завданням кредитно-модульної системи організації навчального процесу є відбір форм і методів, які можуть забезпечити студентів новими знаннями та залучити їх у систему безперервної професійної освіти. Одним із таких методів навчання у вищій школі є "мозковий штурм", що є найбільш вільною формою дискусії, хорошим способом швидкого включення усіх членів групи в роботу на основі вільного вираження своїх думок. Окрім методик "мозкового штурму", підготовка спеціаліста хірургічного профілю також передбачає і практичну частину, яка забезпечує напрацювання так званої «м'язевої пам'яті», координації рухів хірурга та відчуття при роботі з живими тканинами. Метою даної роботи є проаналізувати проведення практичного заняття з хірургічної стоматології у форматі "мозкового штурму" в поєднанні з технологіями інтерактивної реальності. В індивідуальній оцінці роботи студентів слід звернути увагу на такі критерії: 1) дотримання правил роботи, принципів та методики проведення "мозкового штурму"; 2) достатня активність в генерації ідей і їх експертизі; 3) знання відомих шляхів вирішення заданої клінічної ситуації, пропозиція оригінальних нестереотипних методів вирішення (або ідей, які стали основою до розробки таких шляхів і методів); 4) здібності до інтеграції (міждисциплінарної інтеграції) отриманих знань. Кінцевим елементом вирішень хірургічних завдань для студентів має бути застосування мануальних навичок шляхом напрацювання так званої "м'язевої пам'яті". Застосування системи Motion Capture та Hand Capture з інтерактивним середовищем дозволило зосередити увагу студентів на когнітивних та сенсорних корекціях, а саме, усування тремору та запам'ятовування координації рухів інструменту при маніпуляціях. Педагогічна ефективність інтерактивних методів "мозковий штурм" та "м'язева пам'ять" полягає в тому, що даний метод досягає цілей медичної освіти.

Ключові слова: інтерактивні методики викладання, професійна підготовка, хірургічна стоматологія.

Abstract

A COMBINATION OF THE «BRAINSTORMING» FORMAT AND 3D - TRACKING TECHNIQUES FOR DEVELOPING MUSCLE MEMORY DURING SURGERY TRAINING

Pantus A. V.

The article is devoted to the urgency of application in higher medical educational institutions in the pedagogical process at the clinical departments of interactive teaching methods. One of the most popular methods of interactive education is "brainstorming." The analysis of publications allows us to state the fact of the demand of this method in practical trainings.

The aim of the study was to analyze the conduct of a practical class on surgical stomatology in the format of "brainstorming" in combination with interactive reality technologies.

In addition to "brainstorming" techniques, the training of a surgical specialist also includes a practical part, which ensures the development of the so-called "muscle memory", the coordination of the surgeon's movements and the feeling when working with living tissues. The capabilities of computer graphics, simulation of the physical properties of various materials, realistic skeletal animation, augmented and virtual reality systems in combination with sensors for real-time motion tracking make it possible to create medical simulators simulating a wide range of surgical pathologies and integrate them into the operator's virtual environment. Students are interested in studying, participating in active classes, developing their clinical thinking, analytical skills, forming oratory skills and improving their professional language. All students have equal opportunities to propose ideas; the possibility of visual representation of the problem; creating a "chain reaction" effect; cognitive interest is created; the method offers a competitive atmosphere, promotes the possession of a sufficient level of knowledge, which stimulates cognition and creativity to improve the quality of education. The use of an interactive environment allows you to conduct a simulation with almost all surgical pathological conditions, and the use of medical scanner data will allow you to move away from the template version of pathologies. Integration into the virtual environment of the Motion Capture and Hand Capture systems will allow practicing manual skills with almost any type of surgical pathology without significant economic costs.

Key words: interactive methods of teaching, professional training, surgical dentistry.

Вступ

мозковий штурм спеціаліст хірургічного профілю

Європейська кредитно-модульна система спрямована на оптимізацію навчального процесу, що пов'язано із зростанням вимог до студента, його здатністю аналізувати і переробляти великі обсяги інформації в обмежений період, а також формуванням практичних навичок та здібностей. Тому основним завданням кредитно-модульної системи організації навчального процесу є відбір форм і методів, які не тільки можуть забезпечити студентів новими знаннями, але й залучити у систему безперервної професійної освіти та самоосвіти [1, 2].

Українські реалії вищої медичної освіти, слідуючи загальносвітовим тенденціям, вимагають поряд із традиційною системою підготовки студентів віддавати преференції інноваційним технологіям в педагогічному процесі на клінічних кафедрах. Інтерактивна модель навчання передбачає застосування сукупності інтерактивних технологій, що мають спільні принципи інтеракції: багатостороння комунікація; взаємодія і взаємоосвіта студентів; кооперована навчальна діяльність з відповідними змінами в ролі та функцій як студентів, так і викладача [3].

Одним із найпопулярніших методів інтерактивного навчання у вищій школі є "мозковий штурм" (в перекладі на англ. "brainstorming"). В навчально- педагогічній практиці даний метод є найбільш вільною формою дискусії, хорошим способом швидкого включення усіх членів групи в роботу на основі вільного вираження своїх думок.

Аналіз публікацій дозволяє констатувати факт за- требуваності даного методу "brainstorming" на практичних заняттях [4].

Окрім методик "мозкового штурму" підготовка спеціаліста хірургічного профілю також передбачає і практичну частину, яка забезпечує напрацювання так званої «м'язової пам'яті», координації рухів хірурга та відчуття при роботі з живими тканинами. Останній етап навчання забезпечує тільки мануальні навички студента, які можливо отримати при роботі з пацієнтом, або ж на спеціальних медичних фантомах. Вузький діапазон маніпуляцій та висока вартість самих фантомів робить їхнє застосування обмеженим. Оптимальним рішенням є інтерактивні 3D технології [5, 6]. Можливості комп'ютерної графіки, імітація фізичних властивостей різних матеріалів, реалістична скелетна анімація, системи доповненої та віртуальної реальності в поєднанні із сенсорами для відслідковування руху в реальному часі дають можливість створювати медичні симулятори з імітацією широкого діапазону хірургічних патологій та інтегрувати у віртуальне середовище оператора [7, 8, 9].

Мета дослідження.

Проаналізувати проведення практичного заняття з хірургічної стоматології у форматі "мозкового штурму" в поєднанні з технологіями інтерактивної реальності.

Основна частина

Термін "мозковий штурм" був введений керівником рекламного агентства Алексом Осборном у США в кінці 30-х років як метод командного пошуку рішення, а остаточно сформувався і став відомий широкому колу фахівців із виходом у 1953 році його книги «Керована уява», в якій були розкриті принципи і процедури творчого мислення. Суттєвою відмінністю мозкового штурму від інших форм групової активності є відсутність критики та зворотнього зв'язку [3, 4].

Як правило, мозковий штурм проводиться в групах чисельністю 7-9 студентів. Технологічні етапи мозкового штурму в навчальному процесі: підготовчий, етап генерування ідей, етап аналізу ідей, етап оцінки та відбору ідей, етап аналізу та оцінки роботи учасників мозкового штурму.

Основними елементами мозкового штурму є: тема (проблема), перелік операцій і правила їх виконання, рольові позиції учасників (критик, генератор ідей, аналітик, спікер), конструктивна критика, поєднання групової та колективної форми роботи.

Модель навчання в режимі мозкового штурму представлена у вигляді схеми (плану) дій викладача, який виступає модератором комунікативно-діалогової діяльності в навчальному процесі, при переважаючій діяльності студентів [4].

Структурно метод являє собою двоетапну процедуру рішення задачі. Широкої популярності набула більш коротка послідовність дій, яка складає суть методу мозкового штурму. Метод включає в себе два основних етапи:

- етап висування (генерації) ідей;

- етап аналізу висунутих ідей.

Робота в рамках цих етапів має виконуватися при дотриманні ряду трьох основних правил, а саме: заборона критики; заборона обґрунтувань висунутих ідей; заохочення всіх висунутих ідей, включаючи нереальні і фантастичні.

На етапі аналізу основне правило - виявлення раціональної основи в кожній аналізованій ідеї.

Важливим є формування розгорнутого визначення мозкового штурму. Найбільш точним можна вважати наступний варіант визначення: метод групового висунення альтернативних напрямків вирішення задачі з віднесеною систематичною оцінкою та розвитком прихованих у них можливостей.

Істотним є положення про те, що мозковий штурм, а тим більше етап генерації ідей, є не засобом для вирішення проблем, а методом пошуку альтернативних напрямків вирішення проблеми. Подібний пошук проводиться на початковому етапі вирішення, в момент, коли немає даних про можливі шляхи і засоби вирішення, тобто в умовах нульової або свідомо недостатньої інформації [3, 10].

Студенти стоматологічного факультету починають вивчати хірургічну стоматологію з III курсу. До цього часу вони вже знають основні теоретичні фундаментальні науки і готові до осмисленого сприйняття конкретних клінічних понять і дій.

Студенти IV, а особливо V курсу, теоретично вже мають свій власний, небагатий, клінічний досвід, тому більш охоче йдуть на обговорення клінічних ситуацій. У зв'язку з цим вважаємо більш доцільним застосування методу "brainstorming" під час проведення практичних занять з хірургічної стоматології на IV і V курсах.

Програма з щелепно-лицевої травматології на IV і V курсах передбачає вивчення тактики лікування пошкоджень мирного часу, вогнепальних поранень, організації надання допомоги в екстремальних ситуаціях: катастрофи, стихійні лиха, при яких часто пошкоджується нижня щелепа. Діагностика переломів нижньої щелепи не викликає особливих труднощів. Складніше діагностувати переломи верхньої щелепи, які часто поєднуються із закритою черепно- мозковою травмою різних ступенів важкості. Характер цих ушкоджень може бути різним: струс, забій мозку, перелом основи черепа, внутрішньочерепна гематома та інші поєднання черепної і щелепно-лицевої травм. При аналізі цієї теми з використанням "мозкового штурму" студенти зможуть зрозуміти важливість ретельного збору анамнезу, всебічного обстеження хворого з обов'язковим залученням до огляду нейрохірурга. Особливо це важливо у випадках виявлення у хворого ретроградної амнезії, втрати свідомості в момент травми та наявності алкогольного сп'яніння, коли недообстеження або недооцінка симптомів можуть привести до трагічних наслідків. До того ж, ушкодження кісток обличчя іноді поєднуються з ушкодженнями інших областей тіла (шиї, верхніх кінцівок і т. д.). І тоді, з огляду на переважаюче по важкості основне ушкодження, потрібно визначити послідовність етапів і обсяг надання спеціалізованої допомоги хірургом-стоматологом спільно з нейрохірургом та іншими фахівцями (за показаннями). Ці питання можна також ефективно відпрацювати за методикою "мозковий штурм".

Питання онкостоматології, що вивчаються студентами IV і V курсів, охоплюють велику область різних патологічних процесів, починаючи від простих по діагностиці радикулярних, фолікулярних кіст і закінчуючи важкими, важко діагностованими злоякісними пухлинами тканин обличчя. Найпоширенішими неопластичними процесами на обличчі є рак нижньої губи, язика, слизової оболонки щік, злоякісні пухлини привушної залози, рак верхньої щелепи [11].

Розбираючи ці нозологічні форми зі студентами викладач повинен, на наш погляд, фіксувати їх увагу на найхарактерніших симптомах і скаргах - перш за все на практичну відсутність останніх, особливо при клінічних проявах процесу. При аналізі цього матеріалу можна також використовувати "мозковий штурм" для обговорення таких важливих питань як обсяг операції, лікарська тактика при нестандартному клінічному перебігу, можливості реалізації реконструктивних методів під час оперативного втручання [2, 10].

Метою проведення "мозкового штурму" є отримання від групи в короткий час великої кількості варіантів по заданій темі. "Мозковий штурм" може продемонструвати, що знають студенти; в ході нього можуть бути запропоновані ідеї, здатні вирішити проблему, створена структура обміну поглядами на загальний досвід і висловлені побажання студентів.

Головна мета і сенс - привчити студента до ретельного обстеження будь-якого пацієнта за принципом: дивитися - бачити - думати - вирішувати, свідомо обирати тактику лікування і, якщо клінічна картина захворювання не вкладається в його обсяг знань з діагностики "знайомих захворювань" - направити на консультацію або запросити більш досвідченого фахівця. Не менш важливим критерієм є також і на- працювання мануальних навичок, а саме, так званої м'язевої пам'яті, що повинно бути невід'ємною складовою частиною "мозкового штурму". І як результат - якісна підготовка фахівців, їх тренування і розвиток клінічного мислення, професійних умінь і навичок [3].

Протягом декількох хвилин студенти говорять на запропоновану тему і все, що приходить в голову, записується на дошці крейдою або на перекидному блокноті фломастером. Записується все, яким би неконкретним, дурним або спірним воно не було. Поки все тільки висловлюється і обговорення ще немає, так як мета полягає в отриманні великої кількості різноманітних пропозицій. За першими пропозиціями слідують інші ідеї, так як уява працює безперешкодно. В цей час не діють заборони і не даються ніякі оцінки; учасники мають можливість пізніше розібрати пропозиції, висловити незгоду і обговорити всі запропоновані ідеї. Якщо активність слабка, то викла- дач-ведучий може запропонувати записати деякі свої ідеї, але перед цим він повинен витримати паузу. Всі ідеї записують словами, якими користується той, хто пропонує їх; не допускається давати негативну оцінку будь-якій ідеї ні викладачеві, ні будь-яким членам групи; група працює не на якість, а на кількість; чим довше список, тим краще; приймаються крайні ідеї; після того, як всі пропозиції зібрані, студенти повинні висловити свої зауваження чи свою незгоду з запропонованими коментарями або обговорити інші пропозиції; корисно при перегляді та оцінці списку розташувати пропозиції в певному порядку, наприклад, згрупувавши схожі ідеї.

Також важливо не давати групі порушувати порядок і тим самим відволікатися від завдання; навіть група, яка звикла брати участь в «мозковому штурмі», схильна перейти до обговорення пропозицій до того, як будуть зібрані всі ідеї або думки. Бажано виділити одну людину для запису пропозицій, що допоможе викладачеві управляти процесом і зібрати пропозиції групи. Це дозволить викладачеві-ве- дучому не відволікатися, підтримувати візуальний контакт з групою і не знижувати темпів розумового процесу групи.

Зразок опису клінічного випадку за запропонованою для обговорення теми на практичному занятті ІІІ курсу.

Хворий 35-ти років скаржиться на біль при накушуванні в ділянці 46 зуба. Об'єктивно: коронкова частина 46 зуба зруйнована на 2/3. На слизовій оболонці ясен в ділянці 46 зуба наявна нориця. На рентгенограмі вогнище деструкції кісткової тканини з нечіткими контурами розміром до 7мм.

Приклади питань для генерації ідей:

1) Який найбільш ймовірний діагноз?

2) Яку допомогу потрібно надати даному хворому?

3) Який вид знеболювання буде найбільш раціональним в даному випадку?

4) Які інструменти та матеріали доцільно застосувати при проведенні маніпуляції?

Після обговорення даної ситуації, викладач повинен надати загальну та індивідуальну оцінки роботи. В загальній оцінці роботи групи потрібно звернути увагу на такі критерії: 1) генерація групою до сотні ідей за дві академічні години вважається нормою; 2) дотримання правил роботи, принципів і методики проведення "мозкового штурму", достатня активність всіх членів групи; 3) вирішення запропонованого завдання, названі всі відомі шляхи його вирішення і запропоновано оригінальні нестереотипні методи рішення з даного клінічного випадку.

Кінцевий елемент даного завдання - це застосування мануальних навичок студентів або напрацю- вання ними так званої "м'язевої пам'яті". Аналіз маніпуляцій повинен включати такі деталі, як наявність або відсутність тремору рук, плавність руху інструменту, чітка координація рухів, наявність або відсутність ушкодження анатомічних структур, швидкість виконання маніпуляції. Для такого тестування нами розроблялось інтерактивне середовище на прикладі проведення ін'єкційних блокад трійничного нерва. Техніка проведення самих блокад у віртуальному середовищі записувалась у вигляді траекторії руху інструменту по відношенню до тривимірної моделі кісток та м'яких тканин щелепно-лицевої ділянки. Для дублювання та запису рухів оператора у тривимірному просторі в реальному часі ми використали Leap Motion, що працює по технології Motion Capture та Hand Capture. Leap Motion працює виключно на платформах Windows, MAC OS, Linux. Сенсорні характеристики проведення маніпуляції аналізувались та записувались комп'ютером в реальному часі та порівнювались із траекторією руху шаблонної анімації інструменту.

Важливим етапом у створенні віртуальної системи навчання була візуалізація та забезпечення контролю не тільки над одним інструментом, але й побудова віртуальної кисті разом з інструментом, тобто забезпечення відчуття присутності оператора в інтерактивному середовищі та максимальної свободи рухів. За результатами проведених спостережень у близько 73% студентів на перших 20 хв відпрацювання навичок спостерігалось відхилення від початкової траекторії руху інструменту на 32%. У 34% студентів спостерігались також скачкоподібні відхилення, що свідчило про тремор рук під час виконання навички. Після 40 хв відхилення від шаблонних рухів зменшилось до 14%. Важливим етапом даної методики створення анімованого еталонного руху інструмента або почерговість рухів групи інструментів по відношенню до тривимірної моделі операційного поля. На створених нами тривимірних моделях були відображені кісткова тканина, м'язова, судини та нервові закінчення пріоритетних для маніпуляцій ділянок. При цьому оператор повинен правильно провести маніпуляцію у віртуальному тривимірному просторі не зачепивши важливих анатомічних структур, повторюючи за комп'ютером максимально ідентичну траекторію руху інструменту. Подальший розвиток таких підходів дозволить транслювати в тривимірному середовищі в реальному часі рухи рук хірурга прямо з операційної та поєднувати з рухами рук оператора, що вчиться.

В індивідуальній оцінці роботи студентів слід звернути увагу на такі критерії: 1) дотримання правил роботи, принципів та методики проведення "мозкового штурму"; 2) достатня активність в генерації ідей і їх експертизі; 3) знання відомих шляхів вирішення заданої клінічної ситуації, пропозиція оригінальних нестереотипних методів вирішення (або ідей, які стали основою до розробки таких шляхів і методів); 4) здібності до інтеграції (міждисциплінарної інтеграції) отриманих знань.

Та все ж, основними недоліками даного методу є: можливість домінування одного або двох лідерів; "зациклення" на однотипній ідеї; відсутність гарантій отримання сильних ідей; обмеження часу для проведення; відсутність критеріїв, що дають основний напрямок продукування ідей; рішення щодо простих завдань.

Слід відзначити також, що даний інтерактивний метод має ряд переваг: всі студенти мають рівні можливості пропозиції ідей; можливість наочного відображення проблеми, оскільки постійно фіксуються всі запропоновані ідеї; створення ефекту "ланцюгової реакції"; створюється пізнавальний інтерес; метод пропонує змагальну атмосферу, сприяє володінню достатнім рівнем знань, що стимулює пізнання і творчість для поліпшення якості навчання [2, 3].

Висновки

Педагогічна ефективність інтерактивного методу "мозковий штурм" полягає в тому, що даний метод досягає цілей медичної освіти. Студентам цікаво вчитися, беручи участь в активних заняттях, у них розвиваються клінічне мислення, аналітичні здібності, формується ораторська майстерність і вдосконалюється професійна мова. Звичайно, не у всіх групах можливе використання нетрадиційних методик навчання, так як вони розраховані на достатню базову компетентність студента і хорошу успішність. Проте, треба прагнути впроваджувати активні форми навчання і серед "слабких" груп, активізуючи в них потенціал до саморозвитку і самовдосконалення. Можливо, що не все відразу і якісно вийде, не завжди буде досягнута мета і повністю розкрита тема, однак студенти відчують необхідність вдосконалення, у них з'явиться інтерес до навчання. Все це надзвичайно важливо при вивченні студентами такої досить складної клінічної дисципліни як хірургічна стоматологія та щелепно-лицева хірургія. Використання інтерактивного середовища дозволяє провести симуляцію практично з усіма хірургічними патологічними станами, а використання даних медичного сканера дозволить відійти від шаблонного варіанту патологій. Інтеграція у віртуальне середовище системи Motion Capture та Hand Capture дозволить без суттєвих економічних затрат відпрацьовувати мануальні навички практично з будь яким типом хірургічної патології.

References / Література

1. Halahdyna AA, Herasym LM. Metodyka provedennia praktychnykh zaniat iz rozdilu “Rekonstruktyvno-vidnovna khirurhiia shchelepno- lytsevoi dilianky” v umovakh kredytno-modulnoi systemy navchannia. Klinichna stomatolohiia. 2018;2:36-40. DOI: 10.11603/23119624.2018.2.8809. [in Ukrainian].

2. Zhdan VM, Bobyrov VM, Sheshukhova OV. Treninh stomatolohiv v Ukrainy ta Bolonskyi protsess. Medychna osvita. 2007;2:37-39. [in Ukrainian].

3. Rekova LP. Primenenie interaktivnogo metoda «Mozgovoj shturm» v prepodavanii hirurgicheskoj stomatologii i cheljustno-licevoj hirurgii. Ukrayins'kyy stomatolohichnyy al'manakh. 2014;1:108-112.

4. Al-Samarraie H, Hurmuzan S. A review of brainstorming techniques in higher education. Thinking Skills and Creativity. 2018;27:78-91. DOI: https://doi.org/10.1016/i.tsc.2017.12.002.

5. Ayache N, Delingette H, editors. Surgery Simulation and Soft Tissue Modeling. Verlag Berlin Heidelberg: Springer; 2003. 386 p.

6. Wen S, Xin G, Lei L, Zhuo P, Jing S. A new geometric combination of cutting and bleeding modules for surgical simulation systems. Computer Methods and Programs in Biomedicime. 2021;206:106-109. DOI: 10.1016/i.cmpb.2021.106109.

7. Cavusoglu MC, Goktekin TG, Tendick F. GiPSi: а framework for open source/open architecture software develop-ment for organ-level surgical simulation. IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine. 2006;10(2):312-322. DOI: 10.1109/titb.2006.864479.

8. Riva G, Gaggioli A, Villani D, Preziosa A, Morganti F, Corsi R, et al. NeuroVR: an open source virtual reality platform for clinical psychology and behavioral neurosciences. Studies in Health Technology and Informatics. 2007;125:394-399.

9. Picinbono G, Delingette H, Ayache N. Non-linear anisotropic elasticity for real-time surgery simulation. Graphical Models. 2003;65(5):305- 321.

10. Petrushanko TO, Оstrovs'ka LY, Popovych IYu. Znachennya fantomnykh zanyat'u formuvanni praktychnykh navychok maybutnikh likariv- stomotolohiv. Ukrayins'kyy stomatolohichnyy al'manakh. 2016;1(2):94-97. [in Ukrainian].

11. Pyuryk VP, Derkach LZ. Prohrama kursu «Khirurhichna stomatolohiya» dlya studentiv vyshchykh navchal'nykh zakladiv III-IV rivniv akredytatsiyi za spetsial'nistyu «Stomatolohiya». Іvanо-Frankivs'k: FNMU; 2022. 127 s. [in Ukrainian].

Размещено на Allbest.ru