Chirurgisch trainen

In het Amerika van de chirurg William Halstead (1852-1922) werd er niet veel aandacht besteed aan het opleiden van chirurgen. De meesten leerden zichzelf het vak aan, de verspreiding van kennis en vaardigheden verliep informeel. Dit had als gevolg dat de kwaliteit van de chirurgen nogal uiteen liep, en ook dat het moeilijk was verschillende chirurgische technieken objectief met elkaar te vergelijken. Na een stage in Duitsland, waar het chirurgisch curriculum veel methodischer georganiseerd was, besloot Halstead dat het tijd werd om in de Verenigde Staten iets soortgelijks te doen. Wetenschappelijke scholing werd belangrijker voor chirurgen, en jonge chirurgen werden door ervaren chirurgen door een serie assistentschappen op de operatiekamer geleid. Hierbij kreeg de jonge chirurg steeds meer zelfstandigheid bij het uitvoeren van specifieke chirurgische procedures, totdat de jonge chirurg een zodanig nivo bereikt had dat deze voortaan zelfstandig operaties mocht uitvoeren, en op zijn beurt chirurgen kon gaan opleiden. De Halsteadiaanse manier van het opleiden van chirurgen is nog steeds wereldwijd de meest gangbare manier van opleiden, ook in Nederland.

Deze persoonlijke benadering van opleiden heeft een aantal voor- en nadelen. Een voordeel van zo een intensieve manier van begeleiden is dat de opleider zich specifiek kan richten een persoon, en dat de begeleiding dus optimaal toegesneden is op de kwaliteiten en gebreken van die persoon. Een ander voordeel van het formaliseren van de chirurgische opleiding is dat chirurgische techniek expliciet overgebracht moet worden, en dus bespreekbaar en vergelijkbaar wordt. Ook de directe wisselwerking tussen theorie en praktijk is een voordeel. Er zijn ook nadelen: Als het niet klikt tussen een begeleider en een student dan kan dat zeer nadelig zijn voor de kwaliteit van de opleiding, de kwaliteit van de opleiding staat of valt met de kwaliteit van de begeleider, onervaren chirurgen oefenen op daadwerkelijke patienten, en deze manier van opleiden kost ook zeer veel tijd.

Met name dat laatste bezwaar is de laatste jaren zwaarder gaan wegen. De uren dat een chirurg mag werken per week zijn drastisch teruggebracht (vanuit het idee dat een chirurg die omvalt van de slaap zijn werk minder goed doet), wat ook het aantal uren beschikbaar voor begeleiding van jonge collega’s vermindert. De jonge collega’s zelf moeten ook meer doen in minder tijd, wat ten koste gaat van de tijd die ze in de operatiekamer kunnen doorbrengen. Daar komt bij dat de ontwikkeling van nieuwe chirurgische technieken in een stroomversnelling is geraakt: Er komen er steeds meer bij, en ze worden ook steeds ingewikkelder. Een voorbeeld hiervan is MAS (Minimal Access Surgery), waarbij zowel het chirurgisch gereedschap als een camera door kleine gaatjes in de buikwand naar binnen worden gebracht. De voordelen voor de patient zijn minder littekens en een sneller herstel, de nadelen voor de chirurg zijn een moeilijk toegankelijk operatiegebied en alleen indirect (via een video monitor) kunnen zien wat er gebeurt. Kortom, er moet meer geleerd worden in minder tijd, en er is een vraag ontstaan naar alternatieven voor de Halstaediaanse opleidingsmethode.

Alternatieve opleidingsmethoden

Om de in de vorige sectie genoemde nadelen te ondervangen zijn er in de loop van de tijd een aantal alternatieve opleidingsmethoden ontwikkeld. De belangrijkste hiervan zijn snijzaalonderwijs, vivisectie, onderwijs met behulp van manikins en leeromgevingen gebaseerd op Virtual Reality technologie. Elk van deze technologien heeft voor- en nadelen, die hierna kort genoemd worden.

Een snijzaal is een faciliteit waar overleden mensen lang houdbaar gemaakt worden door onderdompeling in formaline (een conserverende vloeistof). Medische en chirurgische studenten kunnen van deze faciliteit gebruik maken om de menselijke anatomie te leren kennen, of chirurgische ingrepen te oefenen. Snijzaalonderwijs heeft als voordeel dat er op menselijk materiaal geoefend wordt, dat qua anatomie en anatomische variatie gelijk is aan de patienten die de jonge chirurg op de operatiekamer zou tegenkomen. Ook kan je meer studenten met minder begeleiding laten oefenen, omdat het welzijn van de overledene niet meer op het spel staat. Nadelen zijn dat door het overleden zijn en de immersie in formaline de structuur van het weefsel verandert, allerlei lichaamsfuncties (bijvoorbeeld de bloedsomloop) niet meer optreden, en dat het onderhouden van een snijzaal een nogal kostbare aangelegenheid is.

Vivisectie, het gebruik maken van levende dieren voor wetenschappelijk onderzoek en onderwijs, wordt ook als onderwijsmethode voor chirurgen wel gebruikt. Varkens en ratten zijn meestal de klos. Het belangrijkste voordeel van vivisectie in dit verband is dat lichaamsfuncties zoals ademhaling en bloedsomloop aanwezig zijn, terwijl de anatomie voldoende lijkt op de menselijke anatomie om toch zinvol te kunnen oefenen. Ook hier wordt in het algemeen met een minder intensieve begeleiding dan op de operatiekamer volstaan. Nadelen zijn dat de chirugische student door kleine verschillen in anatomie verkeerde gewoontes kan aanleren, ook is vivisectie een kostbare aangelegenheid, en aan het gebuik van proefdieren kleven uiteraard ethische bezwaren.

Manikins zijn modellen van (delen van) het menselijk lichaam, vaak gemaakt van siliconenrubber, plastic of dergelijke materialen. Manikins worden meestal ontwikkeld met een specifieke onderwijskundige toepassing in gedachten, zoals het leren kennen van de menselijke anatomie, of het oefenen van een specifieke chirurgische vaardigheid, zoals leren snijden en hechten. Voordelen van het gebruik van manikins in chirurgisch onderwijs zijn dat manikins weinig onderhoud vragen, en ook makkelijker inzetbaar zijn. Nadelen zijn de lagere graad van realisme (zowel in detail als in materiaaleigenschappen als in lichaamsfuncties), het ontbreken van anatomische variatie en de kosten van de regelmatige aanschaf van nieuwe manikins omdat de oude ‘op’ zijn.

Virtual Reality als alternatieve opleidingsmethode

Enter Virtual Reality. Virtual Reality staat voor het toepassen van technologie om in de computer gecreerde werelden zo realistisch mogelijk aan de gebruiker aan te bieden. Als voorbeeld: In het plaatje onder deze paragraaf krijgt de gebruiker door twee kleine beeldschermpjes die vlak voor zijn ogen in de helm gemonteerd zijn een andere wereld te zien dan waar hij zich in werkelijkheid bevindt. Het ideaal van veel Virtual Reality ontwikkelaars is de input die je verschillende zintuigen uit de echte wereld krijgen, te vervangen door computer-gecreerde input. De mogelijke toepassingen van zulke technologie zijn enorm: Van het op een Matrix-achtige manier de hoofdrol spelen in je eigen film tot het leren kennen van de eigenschappen van elektronen die virtueel zijn opgeblazen tot biljartbal-nivo. En uiteraard kan je ook denken aan het virtueel trainen van chirurgen.

Van alle genoemde alternatieven voor het traditionele ‘meester-gezel’ onderwijs zijn op Virtual Reality technologie gebaseerde leeromgevingen (kortweg virtuele leeromgevingen) het meest aantrekkelijk. Een aantal voordelen: Virtuele leeromgevingen zijn relatief goedkoop in onderhoud, virtuele patienten kunnen dezelfde variabiliteit vertonen als ‘echte’ patienten en het is eenvoudig allerlei extra functionaliteit toe te voegen die in een operatiekamer niet toegevoegd kan worden (je zou virtuele patienten bijvoorbeeld gedeeltelijk transparant kunnen maken om dieper liggende anatomie te bekijken). Een ander voordeel is dat je exact kan meten wat een student in de leeromgeving gedaan heeft, zodat het mogelijk wordt objectieve criteria vast te stellen voor toelating van de student tot de operatiekamer. Hoewel deze technologie nog volop in ontwikkeling is, wordt er bij het opleiden van chirurgen toch al gebruik gemaakt van virtuele leeromgevingen.

Psychologie voor Virtual Reality

Hoewel er bij het opleiden van chirurgen steeds meer gebruik gemaakt wordt van virtuele leeromgevingen, is er nog niet veel bekend over de effectiviteit van dit soort omgevingen. De vakgroep Cognitieve Psychologie bij Gedragswetenschappen aan de Universiteit Twente doet onderzoek naar zowel de effectiviteit van- als de optimale implementatie van virtuele leeromgevingen.

Een belangrijk begrip dat helpt om effectiviteit te operationaliseren is transfer. Er wordt over transfer gesproken wanneer eerder geleerde kennis of vaardigheden invloed hebben op de snelheid of kwaliteit waarmee nieuwe kennis of vaardigheden worden geleerd. Identieke elementen tussen de transfertaak en de uiteindelijke taak zijn waarschijnlijk de oorzaak van het optreden van transfer. Een voorbeeld: Als je eenmaal een rijbewijs hebt gehaald voor een personenauto, is het daarna makkelijker een rijbewijs voor een vrachtwagen te halen; er treedt transfer op tussen de taak van het autorijden en de taak van het rijden in een vrachtwagen doordat de taken veel overeenkomstige elementen hebben.

Om het optreden van transfer te kunnen voorspellen is het belangrijk te weten wat een ‘element’ is van een taak. Het blijkt in de praktijk vrij lastig te zijn om dit vast te stellen: Is bij een chirurgische ingreep ‘hechten van de wond’ een element, of is het kleinere onderdeel ‘maken van een hechting’ een element, of is het nog kleinere onderdeeltje ‘het door de huid heen halen van de naald’ een element? Ook het vaststellen van kwaliteitscriteria voor het uitvoeren van een element van een taak is niet eenvoudig. Als een ervaren chirurg een student een bepaalde handeling ‘te onzeker’ vindt uitvoeren, is het niet automatisch duidelijk hoe je dat kan vertalen naar grootheden die je kan meten met behulp van een virtuele leeromgeving. Is bij het opensnijden van een virtuele patient een druk op het mes van 5 Newton onzeker? Tien Newton? Twintig? Het uitvoeren van een taakanalyse om de relevante elementen van een taak te definieren, en de kwaliteitscriteria waar die elementen aan dienen te voldoen is een belangrijke eerste stap bij het maken van een virtuele leeromgeving.

Als eenmaal duidelijk is wat je wilt meten, en met welke maatstaf, kan je verder met de volgende stap: het optimaliseren van de virtuele leeromgeving voor die specifieke toepassing. Dat onderzoek kan je uitsplitsen naar twee lijnen: een meer ergonomische en een meer psychologische lijn. In ergonomische zin kijken we naar de effecten van specifieke hardware op het optreden van transfer. Heeft het zin een chirurg in opleiding de virtuele patient te laten voelen? Ruimtelijk zien kan met behulp van een combinatie van de juiste videokaart en een speciaal brilletje mogelijk gemaakt worden in een virtuele leeromgeving, maar leert een chirurg in opleiding daar meer van? In de leerpsychologie is een hoop bekend over hoe je mensen het beste nieuwe vaardigheden aan kunt leren. Op basis van die kennis kan je trainingsschema’s ontwikkelen die rekening houden met het type vaardigheid dat je iemand wilt aanleren, met de individuele verschillen tussen de studenten, en met de trainingsomgeving die tot je beschikking staat.

Het toepasbaar maken van psychologische kennis voor toepassing in het ontwikkelen van gebruikerssscenario’s voor virtuele leeromgevingen is een belangrijk onderdeel van het onderzoek dat bij de vakgroep Cognitieve Psychologie aan de Universiteit Twente wordt gedaan. Om dit soort onderzoek te doen wordt door ons samengewerkt met zowel werktuigbouwkundigen die bezig zijn met het ontwikkelen van de hardware en software voor (bijvoorbeeld) chirurgische simulatoren als met domeindeskundigen (zoals chirurgen) die voor de inhoudelijke ondersteuning zorgen en die uiteindelijk ook de toetssteen zijn voor het adopteren van deze nieuwe vorm van onderwijs!