Сравнительная характеристика и апробация тренажёров для пункции полостной системы почки под ультразвуковым контролем

Введение

Пункция чашечно-лоханочной системы (ЧЛС) почки под ультразвуковым контролем является одним из базовых навыков для практикующего уролога. [1][2] Освоение техники пункции чаще всего происходит на начальном этапе становления молодого врача, но тем не менее даже опытным специалистам необходима регулярная отработка данного навыка. Вопрос обучения и по сей день остается крайне актуальным, ведь большинство врачей проходит его в операционной с реальными пациентами. Это может быть небезопасно для пациента, так неправильно выполненная пункция может привести к повреждению почечных сосудов с развитием кровотечения, а также ранению соседних органов [3][4], не говоря уже об этических аспектах такой формы обучения. Альтернативным вариантом обучения является практика на специализированных тренажёрах, фантомах или лабораторных животных [5][6].

Целью исследования являлись сравнение двух небиологических тренажёров для пункции полостной системы под УЗ-контролем: «UROSON» (ГЭОТАР, Россия) и фантом почки (SafeToAct, Estonia). Мы оценивали как качество тренажёра и его пригодность для обучения докторов, так и показатели пункции, проводимых молодыми специалистами до и после практики на тренажёрах.

Материалы и методы

Исследование тренажёра «UROSON» проходило на базах ПСПбГМУ им. акад. И. П. Павлова и Клиники высоких медицинских технологий им. Н. И. Пирогова. Фантом почки «SafeToAct» был протестирован на базе Учебного центра врачебной практики «Praxi Medica», Первого МГМУ им. И. М. Сеченова. Исследование проходило с 15.01.2023 года по 15.17.2023 года.

В исследовании приняли участие 40 молодых специалистов, не имеющих опыта перкутанной хирургии, которые были разделены на 2 группы.

Группа 1 (20 человек) — практика на тренажёре «UROSON» (ГЭОТАР, Россия).

Группа 2 (20 человек) — практика на тренажёре Фантом почки (SafeToAct, Эстония).

При проведении исследования было использовано 10 тренажёров «UROSON» и 10 фантомов почки «SafeToAct».

Описание используемых в исследовании тренажёров

«UROSON» — отечественный тренажёр чрескожных пункционных вмешательств под УЗ-контролем (рис. 1).

Тренажёр предназначен для проведения обучения чрескожной пункции чашечно-лоханочной системы почки. Модель повторяет форму части поясничного отдела человеческого тела, максимально приближен к нему по визуальным и тактильным ощущениям и выполнен в виде литого сегмента. Внутри сегмента расположена имитация полостной системы почки и мочеточника, имеющих выход на торцевую поверхность тренажёра для обеспечения возможности подачи жидкости. При успешной пункции жидкость появляется в игле. Благодаря особенностям материала тренажёра, при ультразвуковом исследовании изображение соответствует картине реальной чашечно-лоханочной системы. Тренажёр обладает способностью к заращению пункционных ходов («треков»).

Фантом почки «SafeToAct» — эстонский тренажёр чрескожных пункционных вмешательств под УЗ-контролем (рис. 2).

Тренажёр имитирует почку и окружающие её ткани и изготовлен из материалов, характеристики которых соответствуют консистенции и эхогенности человеческих тканей. Тренажёр покрыт отслаиваемым непрозрачным искусственным слоем кожи. Рекомендованный срок хранения — 6 месяцев при температуре 5 ℃.

Оценка используемых в исследовании тренажёров

Оценку тренажёров проводили при помощи специально разработанных анкет и шкалы Likert (табл. 1).

Анкета для оценки реалистичности тренажёров:

1. Цвет и консистенция / плотность модели тренажёра — реалистичность.
2. Визуализация полостной системы и окружающих тканей при ультразвуковом исследовании — реалистичность.
3. Визуализация чашечек при УЗ-исследовании — реалистичность.
4. Визуализация пункционной иглы при проведении пункции — реалистичность.
5. Пункция «кожи» — реалистичность, тактильная обратная связь.
6. Пункция «чашечки» — реалистичность, тактильная обратная связь.
7. Общая пригодность для начального обучения и повышения квалификации специалистов — полезность.
8. Качество «тканей» — износостойкость.

Анкета для оценки длительности эксплуатации включала в себя следующие показатели:

1. Визуализация окружающих тканей и чашечно-лоханочной системы при УЗИ — наличие треков после прохождения иглы и способность к их зарастанию.
2. Нарушение анатомических структур и целостности модели тренажёра.
3. Количество проведённых пункций.

Также была проведена оценка состояния тренажёров через 1, 3 и 6 месяцев после начала использования:

1. Визуализация полостной системы при УЗ-исследовании (хорошая, средняя, плохая).
2. Нарушение целостности тренажёра (да / нет).
3. Нарушение целостности полостной системы почки (да / нет).
4. Наличие «треков» после проведённых пункций (да / нет).

После практики на тренажёрах были оценены показатели пункции всех участников и проведено сравнение между группами:

1. Длительность проведения манипуляции (от момента вкола до появления жидкости в пункционной игле), секунды.
2. Пункция через сосочек чашечки (да / нет).
3. Успешность пункции – появление жидкости в пункционной игле (да / нет).
4. Затек жидкости в окружающие ткани (да / нет).

Статистический̆ анализ. Анализ производили с использованием программного обеспечения для сбора и структурирования данных Microsoft Office Excel 2016 («Microsoft Corp.», Redmond, WA, USA) и обработки данных SAS JMP 11 (“JMP Statistical Discovery, LLC”, Cary, NC, USA). Соответствие нормальному распределению количественных показателей выполняли с помощью критерия Shapiro-Wilk. Количественные показатели, имеющие нормальное распределение или близкое к нему, описывали с помощью средней (M) и стандартного отклонения (± SD). Качественные показатели описывали с указанием абсолютных значений и процентных долей. Сравнение двух групп по количественному показателю выполняли с помощью U-критерия Mann-Whitney. При сравнении количественных показателей в двух связанных группах, использовали критерий Wilcoxon. Сопоставление групп по качественным признакам выполняли с помощью критерия Pearson’s chi-square. Статистическую значимость различий определяли при уровне p < 0,05.

Результаты

Средний возраст докторов, принявших участие в исследовании, составил 28,6 ± 2,8 в группе тренажёра «UROSON» и 28,1 ± 2,9 в группе, проходившей тренировку на фантоме почки «SafeToAct».

В таблице 2 представлены результаты сравнения показателей обоих тренажёров, согласно которым было отмечено, что по трём показателям (цвет и консистенция, визуализация полостной системы и чашечек при УЗИ) тренажёр «UROSON» получил более высокие оценки (p < 0,05).

Также была проведена сравнительная оценка тренажёров сразу после использования и через 1, 3, 6 месяцев (табл. 3).

Длительность пункции на тренажёре «UROSON» оказалась статистически значимо короче, чем на фантоме почки «SafeToAct», и составила 27,4 ± 7,4 секунд (p = 0,0312).

На рисунке 3 показано, что показатели пункции на тренажёре «UROSON» были лучше, чем на фантоме почки «SafeToAct». Это может быть связано с лучшей визуализацией и тактильной обратной связью тренажёра. Показатель «успешность пункции» на тренажёре «UROSON» был также значимо выше (р = 0,0168). Оценка визуализации полостной системы фантома почки «SafeToAct» была проведена только через 1 месяц по причине того, что на более поздних сроках тренажёр не был пригоден к использованию, так как желатин стал рыхлым, появился запах гниения.

Через месяц после использования тренажёров доктора оценили визуализацию полостной системы при ультразвуковом исследовании. Сравнительный анализ показал, что качество визуализации полостной системы тренажёра «UROSON» было более высоким, чем у фантома почки «SafeToAct» (p < 0,0001).

На протяжении всего исследования визуализацию полостной системы тренажёра «UROSON» оценивали как «хорошую». Через 6 месяцев использования визуализация ухудшилась на 6,9%. В то время как после 1 месяца использования фантома почки «SafeToAct» визуализация ухудшилась на 64%. На более поздних сроках фантом почки «SafeToAct» не оценивали, так как он пришёл в негодность (рис. 4, 5).

Через 1 месяц после начала использования тренажёров было отмечено, что у фантома почки «SafeToAct» были нарушения целостности «кожного» покрова и полостной системы. У обоих тренажёров были «треки» после проводимых пункций. У тренажёра «UROSON» — в 30% случаев, а у фантома почки «SafeToAct» — в 100% случаев (p < 0,0001) (рис. 6).

Обсуждение

На сегодняшний день для визуализации ЧЛС при пункции используются два основных метода — ультразвуковой и рентгеноскопический, а также их комбинации [7][8]. При флюороскопии получаются двухмерные (2D) изображения трёхмерного пространства, которые генерируются шаг за шагом. Хирург должен мысленно объединить изображения, сделанные в разных плоскостях, а также контролировать и корректировать положение. Напротив, ультразвуковая навигация обеспечивает непрерывное двухмерное изображение трехмерного пространства. Основными ограничениями для применения ультразвуковой навигации могут являться большое расстояние от кожи до почки, отсутствие расширения ЧЛС и наличия акустического препятствия (ребра, воздух и так далее) [9].

Анализ литературных данных показал, что эффективность и безопасность ультразвукового и рентгенологического контролей вполне сопоставимы. Исследование М. Corrales et al. (2021) продемонстрировало отсутствие значимых различий при чрескожном доступе во время перкутанной нефролитотрипсии в частоте достижения успеха и развития осложнений между флюороскопией и ультразвуком. Единственным различием было снижение дозы излучения при ультразвуковом контроле, что является вполне объяснимым [10]. В обзоре Q. Liu et al. (2017) также был сделан вывод, что и рентгеноскопия, и УЗИ, а также их сочетания являются равноценными методами контроля при пункции ЧЛС [11]. Пункция под ультразвуковым контролем не менее эффективна или используется в комбинации с рентгеноскопией, поэтому важно отработать навык пункции на тренажёре.

Современные технологические достижения позволили разработать очень сложные и реалистичные фантомы, позволяющие проводить тренировки в безопасных и комфортных условиях [12 – 14]. Однако большинство коммерческих фантомов обладают высокой стоимостью, а используемый материал часто повреждается по мере увеличения количества манипуляций. Доступность тренажёра, не только финансовая, но и логистическая, в современных реалиях является одним из ключевых факторов выбора.

В нашем исследовании для сравнения были выбраны наиболее доступные тренажёры на отечественном рынке. Оба тренажёра созданы на основе желатиновой композиции и имеют сопоставимые характеристики, однако в ходе эксплуатации они продемонстрировали различные результаты.

Благодаря формуле состава «UROSON» может храниться при комнатной температуре длительное время, материал тренажёра не меняет своих свойств и может использоваться повторно. В то же время фантом почки «SafeToAct» необходимо хранить в холодильнике, что не всегда можно осуществить в условиях симуляционных центров. Материал фантома «SafeToAct» при комнатной температуре становится мягче. После нескольких использований тренажёра желатиновый материал «SafeToAct» приходит в негодность — желатин становится рыхлым, появляется неприятный запах гниения, выполнить ультразвуковое исследование и адекватно визуализировать полостную систему почки и провести пункцию не представляется возможным.

К общим недостаткам тренажёров можно отнести остаточные «треки» от пункционной иглы, затрудняющие визуализацию при последующих пункциях [15]. Тем не менее «UROSON» продемонстрировал способность к постепенному «заращению треков».

Тренажёр «UROSON» обладает доступной ценой, что позволяет широко использовать его не только в специализированных симуляционных центрах для обучения молодых специалистов, но и в урологических отделениях для тренировки опытных специалистов перед выполнением оперативного вмешательства. Тренажёр производится в России, что является не менее важным фактором выбора в современных условиях. Регулярные тренировки на тренажёре «UROSON» позволяют повысить качество проводимых оперативных вмешательств. Анализ практики на тренажёре выявляет слабые моменты обучаемого и улучшить технику пункции [16].

Наше исследование обладает рядом ограничений. Небольшой размер исследуемых групп, отсутствие сравнения представленных тренажёров с другими тренажёрами делают целесообразными дальнейшие исследования в этом направлении [17].

Заключение

Тренажёр «UROSON» может быть применен для подготовки и объективной оценки навыка пункции под ультразвуковым контролем у ординаторов, а также для проведения мастер-классов и аккредитации специалистов. Материал тренажёра позволяет использовать его в течение 1 – 2 лет.