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I simulatori medici

I simulatori medici

Dai manichini alla sala operatoria: oggi per gli studenti e i giovani medici è possibile ripetere un intervento chirurgico o una procedura in un ambiente sicuro.

Data di pubblicazione: 01 agosto 2018

Leggi tutto sui dispositivi tecnologici a disposizione.

“Val più la pratica che la grammatica”, afferma un vecchio detto popolare. E se parliamo della professione del medico e del chirurgo, sicuramente studiare la teoria è importante, ma l’allenamento e la traduzione in pratica delle conoscenze sono ancor più fondamentali.

In effetti, il problema del come far fare pratica ai nuovi medici non è recente: esiste fin da quando è nata la medicina. Attraverso i secoli, le opzioni disponibili sono sempre rimaste limitate alla pratica su cadaveri e su animali vivi, oppure in situazioni particolari, per esempio in caso di guerra i chirurghi alle prime armi facevano esperienza “sul campo” negli ospedali delle retrovie.

Ma negli ultimi 50 anni, anche queste opzioni hanno iniziato a ridursi. Da un lato è cresciuta l’attenzione etica sull’uso di animali vivi, dall’altro la pratica su cadaveri è sempre meno disponibile. La maggior parte dei chirurghi di fatto si forma con il metodo “guarda, opera, insegna” – ovvero guardando il professore che opera, per poi ricoprire un ruolo crescente nell’operazione fino a saperla eseguire completamente, per insegnarla poi a un nuovo allievo e così via.

In un mondo che vuole la massima efficienza in sala operatoria, con tempi chirurgici ridotti e nessuno spazio per errori, un aiuto concreto alla formazione dei nuovi chirurghi sta arrivando dalla tecnologia.

I simulatori

Li chiamano manichini, in inglese ”manikin”, ma non pensate a un semplice pupazzo di plastica: sono robot digitali capaci di simulare vari comportamenti dei pazienti umani sottoposti a trattamenti medici. Non per nulla sono prodotti da poche aziende specializzate, con elevato know-how nel digitale, nella scienza dei materiali, nel sensoring, nella robotica, che a loro volta collaborano con ospedali e medici per creare la base di dati che permette al manichino di comportarsi, agli occhi del medico, come una persona in carne e ossa.

Ovviamente, non siamo ancora in grado di creare un manichino “universale”, e così ne esistono tanti tipi, ciascuno specializzato per consentire allo studente di simulare determinati trattamenti. In genere, sono in grado sia di interagire direttamente, simulando le reazioni del corpo umano, sia di comunicare a un computer una serie di parametri, che permettono di valutare il lavoro svolto in tempo reale.

Un esempio semplice sono i manichini usati per insegnare le tecniche di rianimazione cardiopolmonare.

Al loro interno, appositi sensori misurano la forza esercitata dal rianimatore al lavoro, visualizzando costantemente pressione e ritmo sullo schermo di un computer. In questo modo, lo studente ha un riferimento oggettivo e impara subito a dosare la forza di compressione e la velocità, e ad alternare correttamente pressioni sul torace e il supporto alla respirazione mediante ventilazione (ad esempio con pallone ambu). L’istruttore, a questo punto, potrà concentrarsi su aspetti più specifici della questione, come la posizione corretta da assumere, le condizioni operative da osservare, l’uso del defibrillatore.

Esistono, ovviamente, simulatori ben più complessi. Per esempio, l’Università dell’Oklahoma usa da anni un simulatore per addestrare gli anestesisti. Questo simulatore è composto non solo dal manichino che rappresenta il paziente, ma anche da una sala operatoria vera e propria, con tutta la strumentazione per anestesia, collegata a una “centrale di controllo” esterna dalla quale chi gestisce la simulazione può attivare ogni tipo di problema. Una metodica molto simile ai simulatori di volo con i quali i piloti si addestrano a reagire alle emergenze.

Nel caso del simulatore di anestesia, il manichino reagisce all’anestetico chiudendo gli occhi, le sue pupille possono variare di dimensioni, la lingua può spostarsi (rendendo difficile l’intubazione), i suoi polmoni si espandono e contraggono, e si può sentire il suo respiro – tra l’altro espira anidride carbonica, visto che anche questo parametro viene monitorato. Ma il gestore della simulazione può anche togliere l’elettricità alla sala operatoria, o simulare un incendio per vedere come gli studenti gestiscono l’emergenza. Se state pensando che la cosa sia tutto sommato poco utile, sappiate che nei soli USA si registrano oltre 100 casi l’anno di incidenti in sala operatoria dovuti a guasti agli apparecchi, corto circuiti o incendi.

Oltre al simulatore di anestesia, l’Università dell’Oklahoma ne usa altri 8: simulatori di problemi cardiopolmonari, simulatori per la rianimazione neonatale, persino una piattaforma pelvica per simulare vari interventi ginecologici, dall’uso basico degli strumenti al prelievo di embrioni.

Esiste poi un manichino che impersona una partoriente.

Il manichino simula un gran numero di eventi ostetrici, dalle prime complicazioni della gravidanza ai parti a rischio, dalle emergenze post partum a scenari generici non legati alla gravidanza, per un totale di 45 scenari. È dotata di occhi interattivi, capaci di seguire oggetti e con pupille che reagiscono alla luce. Tutti i suoi parametri di circolazione e respiro sono programmabili, e reagisce a oltre 50 diversi “farmaci” virtuali. È monitorabile con gli strumenti comunemente usati (EKP, pulsossimetri e via discorrendo) e permette di eseguire anche parti cesarei.

Chi gestisce la simulazione può anche parlare attraverso di lei, tramite streaming audio. Il neonato che viene alla luce è anch’esso programmabile nei suoi segni vitali. Il manichino è completamente wireless, ha una batteria con 10 ore di autonomia e contiene diversi sensori che consentono di tenere sotto controllo, in tempo reale, il comportamento di tutta l’equipe medica, in modo da poterne valutare l’operato.

Esistono anche simulatori di pazienti pediatrici e altri generici su cui è possibile esercitarsi in svariate operazioni – dal semplice prelievo di sangue alla tracheotomia, dall’intubazione al pneumotorace, dalla cateterizzazione alla defibrillazione.

Il prossimo passo

Se i manichini diventano sempre più realistici, c’è già chi guarda oltre. Le tecniche operatorie più sofisticate ormai prevedono l’uso del robot, apparecchio che di fatto “separa” il chirurgo dal paziente – tanto da permettere le operazioni da remoto. Questo rende possibile far esercitare lo studente utilizzando non più un manichino, ma un paziente “virtuale”, di fatto una rappresentazione del paziente creata dal computer, completamente smaterializzata.

In questo modo è possibile simulare un numero enorme di parametri e di operazioni, sfruttando per esempio dati reali di pazienti precedentemente memorizzati. I primi esempi di questa nuova tendenza sono già operativi: sistemi come il Bronch Mentor di 3D System, per esempio, sono usati per allenare i futuri medici nelle tecniche di esecuzione delle broncoscopie, e relative diagnosi. Bronch Mentor consiste in una sonda che consente agli studenti di impratichirsi della manualità necessaria all’operazione, e di un sistema computerizzato che in pratica ricostruisce virtualmente l’apparato respiratorio, presentando a video in tempo reale immagini prese da casi pre-memorizzati, dando allo studente le stesse sensazioni e gli stessi feedback che avrebbe durante un esame reale.

L’uso di simulazioni totalmente virtuali porterà diversi vantaggi rispetto alle tecnologie fisiche oggi in uso, non ultima la riduzione dei costi (i manichini più sofisticati arrivano a superare i 300.000 dollari), ma soprattutto consentirà l’ampliamento delle operazioni simulabili, che arriveranno a comprendere anche la parte operatoria vera e propria su organi e tessuti interni, non facilmente realizzabile su manichini “fisici”.

L’autore

Gianluigi Bonanomi

Giornalista professionsita, con expertise in ambito technology e digital.

Bibliografia

  • Ladny JR, Smereka J, Rodríguez-Núñez A, Leung S, Ruetzler K, Szarpak L. Is there any alternative to standard chest compression techniques in infants? A randomized manikin trial of the new “2-thumb-fist” option. Medicine (Baltimore). 2018 Feb;97(5):e9386.
  • Baldi E, Contri E, Burkart R, Borrelli P, Ferraro OE, Tonani M, Cutuli A, Bertaia D, Iozzo P, Tinguely C, Lopez D, Boldarin S, Deiuri C, Dénéréaz S, Dénéréaz Y, Terrapon M, Tami C, Cereda C, Somaschini A, Cornara S, Cortegiani A. Protocol of a Multicenter International Randomized Controlled Manikin Study on Different Protocols of Cardiopulmonary Resuscitation for laypeople (MANI-CPR). BMJ Open. 2018 Apr 19;8(4):e019723.
  • Tresca A.J. The Mother of All Birth Simulators? http://www.obgyn.net/obgyn-technology/mother-all-birth-simulators. (Data ultimo accesso 02.05.2018)
  • University of Oklahoma https://csetc.ouhsc.edu/About/Simulation (Data ultimo accesso 02.05.2018)
  • Manichini-robot per formare i medici, centro ‘hi tech’ alla Sapienza di Roma. http://www.adnkronos.com (Data ultimo accesso 02.05.2018)

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