一種新型感應式視頻咽鏡在模擬環境下對新生兒插管再訓練的效果

背景

近年來，醫學培訓中模擬教學和評估的使用明顯增加。意大利醫療人員的再培訓由醫學繼續教育項目負責，主要以理論培訓為基礎。本研究的目的是評估在模擬環境中使用新的傳感器平台執行新生兒插管程序是否可以補充有經驗的衛生專業人員的理論再培訓。

方法

新生兒插管試驗使用商用人體模型和經過改進的視頻喉鏡進行，其中增加了力和位置傳感器，當超過閾值時向用戶提供反饋。兩類人進行了模擬測試:麻醉師和兒科醫生。這些類別分別被分為三組，並測試了各種配置:第一組由兩名專家進行測試，沒有反饋(即對照組，gr. A和A1)，第二組從儀器中獲得聲音和視覺反饋(gr. B和B1)，第三組在使用儀器時也有一名醫生專家的支持(gr. C和C1)。兒科醫生使用的儀器以一種有趣的形式提供，包括一個難度不斷增加的遊戲。

結果

無論是在隻有反饋的情況下，還是在有人類支持的情況下，麻醉師都沒有表現出具體的改善趨勢。與麻醉師相比，兒科醫生對反饋和有經驗人員的反饋都表現出積極的反應。比較兩個對照組的表現，兩類經驗豐富的醫生表現相似。兒科醫生喜歡“水平遊戲”，通過這個遊戲，他們可以測試和麵對自己，試圖提高自己的表現。

結論

我們的樂器更有效的時候是好玩的和競爭性的，引入一些不僅僅是聲音反饋的東西，並允許通過提高水平來訓練。如果使用者能夠自行調整自己的技術來適應儀器，而不需要任何外界的幫助，效果會更好。

幾年來，在美國，“再培訓”一詞一直與一項讓失業一段時間的醫生重返臨床實踐的協議有關。1］．專業醫療行為辦公室(Office of Professional Medical Conduct)要求臨床不活躍超過十年的個人參加再培訓計劃以更新執照[2］．根據美國醫學協會醫學教育委員會2008年發表的一份報告，離開臨床實踐兩年或兩年以上的時間足以要求醫生參加再入項目，在該項目中，對基本的臨床技能進行評估，以製定具體的康複計劃[3.］．

近年來，醫學培訓顯著增加了模擬教學和評估方法的使用[4]，允許在不損害患者安全的情況下獲得或提高技能。模擬可再現真實情況，以提高技術和非技術技能、應急決策和批判性思維[5］．出於這個原因，醫生重返臨床實踐的培訓項目一直包括基於模擬使用的評估工具[2，3.，6］．

在意大利，“再培訓”是以教學/培訓係統為基礎的，通過該係統，每個醫療保健專業人員都得到更新，以滿足患者的需求、衛生服務的組織和業務需求以及他們自己的專業發展。繼續醫學教育(CME)包括獲得新的知識，技能和前沿實踐的能力。不斷增訂的目的是建立一個能夠在全國範圍內促進和核查持續培訓質量的製度，包括獨立觀察員的工作和共同的標準和方法。由D.Lgs 229/1999補充的D.Lgs 502/1992規定了對衛生專業人員進行持續培訓的義務，並於2002年開始實施國家衛生保健方案[7］．托斯卡納大區已根據第849/2002號決議起草了培訓活動規劃準則，以實施區域認可製度。在這個製度下，不同類型的培訓可獲認可:住校培訓(RES)、實習培訓、實地培訓(FSC)及遠程培訓(FAD) [8］．在2017年2月2日的政府，地區和自治省協議中，培訓/學習的類型已被定義:經典住宿培訓(RES);大會、大會、專題討論會和會議(RES);視頻會議(RES);個性化培訓(FSC);改進或研究小組、委員會、委員會(FSC);研究活動(FSC);計算機/紙張工具(FAD);電子學習(時尚);同步FAD (FAD); blended training; teaching, tutoring [9］．雖然ECM項目認可的培訓類型很多，但其中並沒有任何實用的教學方法，因此導致培訓主要集中在教師而較少關注學生[5］．

新生兒插管是一種侵入性手術，通常在緊急情況下進行，由於新生兒發育程度不同，工作空間受限，其意義極為微妙。兒童和新生兒的氣道與成人有顯著差異，特別是因為他們的舌頭更大，頸部和下巴更短，氣道更小且更靠前，會厭呈u形(與成人的扁平會厭不同)[10，11］．模擬已證明是訓練缺乏經驗的醫務人員的有效工具[12]以及對有經驗的醫務人員進行插管技術技能的再培訓，甚至在我們以前的研究中[13］．我們小組的研究重點是對醫務人員進行再培訓，測試由新生兒假人組成的培訓平台的有效性，該平台感知下牙弓、上牙弓和會厭的力量和位置:被認為是插管過程中損傷的主要關鍵點的解剖結構[13］．鑒於該研究的結果和發展領域，在目前的工作中，我們決定傳感視頻喉鏡刀片而不是人體模型。由於視頻喉鏡係統是一種已經在許多臨床現實中可用的儀器，因此刀片傳感器更容易獲得。此外，這種選擇更容易管理和複製:就傳感器檢測效率而言，最好將傳感器固定在堅硬的材料上，如刀片，而不是固定在柔軟的材料上，如人體模型的氣管。總之，我們決定對視頻喉鏡進行傳感，以提供一種更易於使用和可重複的儀器(Cuttano a .等人，新生兒插管模擬器和傳感係統(S3-InNeo):為醫學培訓規劃一個原始的生物工程係統-提交)．

本研究的目的是評估是否有可能增加參與更新過程的有經驗的醫務人員的信息和經驗內容，使用一種新的傳感器儀器執行新生兒插管程序。考慮到近年來越來越多地使用嚴肅遊戲作為計算機/數字教育工具，包括模擬[14］．嚴肅遊戲是帶有學習目的的數字遊戲，因此其特點是兼具趣味性和說教性。15］．

研究的設計和設置

我們選擇使用一個新生兒商業人體模型©Laerdal新生兒安妮和一個視頻喉鏡©Storz C-Mac為了這項研究。尺寸為1的視頻喉鏡刀片經過修改，增加了力和位置傳感器，為用戶提供聲音和視覺反饋。這種反饋通過圖形界麵呈現，並給出在會厭和上牙弓中施加的力的信息。1)．

本研究選擇了麻醉專家和兒科醫生:麻醉專家在插管技能方麵經驗較多，但其經驗主要與成人的插管操作有關，因此在解剖結構上與新生兒的解剖結構有一定差異。另一方麵，兒科醫生應該對兒童/新生兒的解剖特征有更好的了解，但實施的插管次數總較少。

麻醉醫師和兒科醫生是通過新生嬰兒模擬和甲醛中心“NINA”的新生兒複蘇培訓課程招募的(皮薩納大學新生兒科手術中心內的專業部門)[16:插管測試被插入到課程中，作為一種對單一技能的模擬形式。參與研究的小組(見附加文件)1:圖S1)在未來職業經驗方麵是同質的，然而，培訓課程所介導的招聘形式產生的樣本數量本身略有不同。

兩類對照組均由AOUP經驗豐富的醫務人員組成。

麻醉師對照組(A組)由5名經驗豐富的醫生組成，他們每人進行了4次插管測試，儀器沒有任何反饋。麻醉師在其他組的測試中設定的閾值是從該組提取的。分別考慮足弓和會厭，進行以下步驟以獲得閾值:

• 計算每個用戶在每次插管測試時所執行的最大力;

• 計算每個用戶在所有插管試驗中最大力的中位數;

• 提取所有用戶結果的中位數，得到閾值。

在培訓課程中招募的有經驗的麻醉師(B組- n°9人)被要求每人進行6次插管測試。與A組不同的是，儀器為B組成員提供了與超過設定為閾值限製的力值相關的聲音和視覺反饋。C組在另一個培訓課程中組成，由10名麻醉師組成，他們進行了6次插管測試。除了反饋之外，他們還得到了新生兒專家的協助，新生兒插管程序和儀器的使用專家。這種並排的方式的目的是為了支持用戶熟悉儀器，與原來的葉片相比，它有輕微的修改設計。

與麻醉師一樣，兒科醫生也被選擇了三組:對照組(A1組)，隻有聲音和視覺反饋的組(B1組)和有反饋加有經驗的新生兒專家支持的組(C1組)。

兒科醫生和麻醉師類別之間的唯一區別是使用一種有趣的方法，基於用戶通過插入增加難度的閾值來競爭自己的機會。“水平遊戲”由三個難度級別組成，其中設定的閾值各不相同，這些閾值由對專家對照組進行的調查計算得出。事實上，A1組(n°9名在新生兒插管手術方麵經驗豐富的醫生)被要求連續進行三次插管測試，從中提取儀器設置的閾值。閾值定義如下:

• 計算每個用戶在每次插管測試時所執行的最大力;

• 計算每個用戶在所有插管試驗中最大力的中位數;

• 從得到的結果中提取第一個四分位數、中位數和第三個四分位數。

水平定義如下:在第一級，閾值與第三四分位數的值一致，以鼓勵25%的人口提高他們的表現，無論是在拱門和會厭;第二級的閾值對應於中位數的值，使50%的人口受到刺激，進一步降低其力量;第三個級別將第一個四分位數的值作為閾值，設置一個非常高的目標級別。

第二組(B1組)由13名兒科專家醫生組成，第三組(C1組)由8名兒科專家醫生組成，進行“水平遊戲”，重複插管試驗4次。要通過第一級，兒科醫生最多可以進行4次超閾事件，即足弓和會厭可以兩次超閾;他們還必須在30秒內完成手術。為了從第二層移到第三層，他們隻能在足弓和會厭進行一次超閾值操作，總是在30秒內插管。最後，為了通過第三級，他們必須永遠不超過閾值，並且總是在30秒內完成整個過程。

數據分析

首先，采用Kolmogorov-Smirnov統計方法對上牙弓和會厭傳感器測得的力數據進行分析，檢驗其分布是否為高斯分布。

對於每個測試，會厭和上牙弓的力分別被處理。在這兩個解剖區，每個用戶在每次測試中執行的力值被提取為中位數。為了識別單個測試的趨勢，提取每個用戶在每次插管測試中獲得的值之間的中位數。

之後，各組之間進行比較(見附加文件)1:圖S1)，比較整個組在每次測試中所執行的力的中位數:

• A組與B組比較(A-B組比較):強調聲音反饋在改進插管技術中的作用，然後評估聲音反饋是否能激勵有經驗的醫生進行不斷減小的力度;

• B組與C組比較(比較B-C):評估醫生的支持是否優化了對儀器的信心，提高了有經驗醫生的表現;

• A1組與B1組比較(A1-B1組比較):與AB組比較類似，唯一不同的是B1組根據“關卡遊戲”的反饋進行操作;

• B1組與C1組比較(B1-C1組比較):與B-C組比較類似，唯一不同的是兩組都是通過接受基於“關卡遊戲”的反饋來進行操作;

• A組與A1組比較(A-A1組比較):考慮到成人與新生兒形態的不同，評估麻醉醫師與兒科醫師在插管手法上是否存在差異。

所有試驗中傳感器獲得的上牙弓和會厭的力數據均為非參數分布，故采用Mann-Whitney檢驗評估組間差異，以p-value為0.05。

對於麻醉師來說，從對照組A組獲得的閾值為足弓15n和會厭6n。兒科醫生的上牙弓閾值為1、2、3級分別為20、14、10 N;會厭分別為6、4、3n。

比較a - b

A組和B組在上牙弓和會厭方麵的表現沒有統計學差異(pns)，但B組在牙弓方麵有輕微改善的趨勢(圖2)。2而且3.)．

比較c

兩組在牙弓受力方麵有統計學差異(p< 0.05)，而對會厭施加的力無統計學差異(pns)。

B組上牙弓明顯改善(圖2)。4)．相反，C組在測試過程中傾向於施加更高的力，在執行第四組時達到峰值(圖2)。5)．會厭方麵，兩組都有相當穩定的趨勢，C組的惡化程度最低(圖2)。6)．

在兩組中，個別測試中插管時間的中位數均小於新生兒複蘇算法中定義的30秒[17］．

比較a1b1

A1組和B1組在上牙弓和會厭方麵的表現均無統計學差異(pns)。然而，接受反饋(B1)的組在兩個解剖區都施加了輕微的力(圖2)。7而且8)．

比較B1-C1

Mann-Whitney檢驗顯示，兩組在上牙弓和會厭方麵的表現均無統計學差異(pns)。9)．所有使用者對會厭施加的力都很低，平均低於設定的閾值;因此，兩組都沒有收到儀器的反饋(數據未顯示)。

兩組人通過“關卡遊戲”進行測試，但並非所有用戶都在同一個測試中通過了關卡，因此沒有比較超過閾值事件的數量。B1組除一人外，其餘患者均順利通過第一級插管至第二次插管(圖2)。10）;隻有一人通過了第二層到最後一次插管。在四次插管測試中，除了兩名使用者外，幾乎整個C1組都通過了第二級(圖2)。11)．

兩組患者單項試驗插管時間中位數均小於30秒。

比較A-A1

如圖所示。12而且13，除了第一次試驗中施加在上牙弓上的力外，兩類經驗豐富的醫生施加的力非常相似(沒有統計學上的顯著差異- p NS)。

結果顯示，對照組沒有呈現出特定的趨勢，而是隨機的趨勢，這可能是由於缺乏對施加的力的任何反饋。

對麻醉師數據的分析顯示，僅使用聲音/視覺反饋時，表現略有改善:我們推測，這可能是因為像麻醉師這樣的插管操作專家，在使用一種無法對改進手術過程構成真正挑戰的儀器時，沒有得到任何好處，即使是傳感器化的。此外，由於在新生兒醫師的支持下，該組的趨勢沒有改善，這可能是由於在手術過程中陪伴使用者的醫生影響了插管方式，試圖在幾次嚐試中改變麻醉醫師在多年的經驗中完善和鞏固的技術。

相反，在兒科醫生中，反饋似乎是有益的。本研究涉及的兒科醫生雖然具有多年的臨床實踐經驗，但僅考慮每年進行插管手術的次數，他們在插管操作方麵的經驗不如麻醉師。導師的存在似乎並沒有對兒科醫生的表現產生很大影響，他們在牙弓上施加的力比隻有聲音/視覺反饋的組略高，執行了許多超過閾值的事件。在會厭，中位力遠低於閾值:事實上，超閾值事件很少被檢測到。兒科專家得出的結果很可能與人體模型的構造有關，由於設計原因，它誘導醫生進行手腕的旋轉運動，而在體內，這個過程是在保持手腕固定的情況下進行的，並將刀片向前移動以抬起會陰。人體模型也由比體內組織更堅硬的材料組成。

兒科醫生們很欣賞“水平遊戲”，因為這是一個挑戰，試圖克服他們以前的表現。他們在測試結束時完成的問卷調查結果證實了這種讚賞(數據未顯示)。據報道(圖;10而且11)大多數用戶達到了第二級，這是一個很高的目標，特別是考慮到少數可以進入下一級的超閾值事件。這種額外的有趣的方法是基於這樣一個基本原理:兒科醫生在插管技能方麵應該比麻醉師更不自信。當然，“關卡遊戲”挑戰一方麵是我們收集更重要數據的工具;另一方麵，我們可以認為兒科醫生和麻醉師之間的微小差異是本研究方法上的局限性。然而，在我們看來，就深入觀察而言，利大於弊。

在所有組中，經常注意到第四次插管後表現下降，可能是由於身體和精神疲勞。

我們可以得出結論，在我們的研究中，發出聲音反饋的感應新生兒插管儀對兒科醫生比麻醉醫生更有效。我們可以推測，兒科醫生對會厭的用力較低，因為他們是用來治療兒童的，兒童的組織敏感性和構象與成人不同;而麻醉師傾向於盡快完成手術，即使使用更高的力量。

此外，我們可以說，加入“關卡遊戲”比隻使用反饋更有效，作為一種提高水平的訓練形式，有經驗的用戶可以與自己競爭。

新生兒專家的支持，以促進在執行過程中對儀器的知識，對經驗較少的人員更有效。事實上，對於一個專業的醫生來說，使儀器適應他們的技術比使他們的技術適應儀器更有效，因為他們在自己的經驗中訓練和鞏固了插管方法。

總而言之，該係統對於有經驗的醫務人員的再培訓是有效的，如果使其具有趣味性和競爭性，如果用戶能夠完全自主地適應儀器，尊重他們自己的技術和時間，而不需要任何外部幫助。

未來的想法可能是將該儀器用於臨床活動的插管，作為一種工具，以幫助在插管過程中保持對最緊張的新生兒解剖區進行低力。

在研究過程中產生或分析的所有數據都包含在這篇發表的文章中(及其補充信息文件)。

AOUP:

Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana

芝加哥商品交易所:

繼續醫學教育

時尚:

遠程培訓

FSC:

實地培訓

RES:

住宅培訓

作者在此感謝Filistrucchi s.n.c. (https://www.filistrucchi.com/)和Ernesto Invernizzi s.p.a. (https://www.einvernizzi.it/)，以及顧問Alessandra Mattiola (https://it.linkedin.com/in/alessandra-mattiola-37575a58)，感謝她支持推動非技術技能的研究申請。

本研究是在由意大利托斯卡納地區(ACCORDO DI PROGRAMMA QUADRO miir - mise - Regione Toscana DGRT 758/2013 Linea d 'Azione 1.1 - Azione 1.1.2, Sostegno真主安拉實現在本草中增殖與ricerca qualità della vita, la salute dell 'uomo，生物醫學，l 'industria dei farmaci innovativi)批準的項目“新生兒氣管Azione sensorizizzata (t3 - inneo)”中進行的。Bando fas致敬2014)。

作者指出

1. Alice Covelli和Serena Bardelli同樣對這項工作做出了貢獻，並共同成為第一作者。

作者及隸屬關係

1. “NINA”新生兒研究中心，新生兒研究中心，母嬰分娩期，比薩納大學，比薩，意大利

   Alice Covelli, Serena Bardelli, Rosa T. Scaramuzzo, Emilio Sigali, Massimiliano Ciantelli, Marta Del Pistoia和Armando Cuttano

2. uo新生兒學，母嬰分娩期，Azienda Ospedaliero Pisana大學，羅馬街67號，比薩，意大利

   Rosa T. Scaramuzzo, Emilio Sigali, Massimiliano Ciantelli, Marta Del Pistoia和Armando Cuttano

3. 意大利龐泰德拉市聖安娜高等學校生物機器人研究所

   Alessia Longo, Selene Tognarelli和Arianna Menciassi

貢獻

ACovelli和SB對研究進行了概念化和設計，設計了數據收集儀器，進行了分析並起草了第一份手稿。MDP組織模擬活動並審核稿件。RTS和ACuttano對研究進行了概念化和設計，進行了分析並審閱了手稿。ES和MC作為培訓師參與課程並進行分析。AL, ST和AM負責原型和測試階段。所有作者都同意提交的最終手稿，並同意對所有方麵的工作負責。

相應的作者

對應到羅莎·t·斯卡拉穆佐．

倫理批準並同意參與

用戶已經簽署了處理數據和圖像的同意書。

發表同意書

用戶已經簽署了一份發布同意書。

相互競爭的利益

作者宣稱他們之間沒有利益衝突。

出版商的注意

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