3. Медичні симулятори.

Медичні симулятори являють собою тренажер, який призначений для професійної медичної підготовки, який передбачає багаторазове відпрацювання певних практичних дій. Сьогодні існує велика кількість різноманітних віртуальних симуляторів, відповідних для різних медичних напрямків. Є симулятори, призначені для опрацювання різних хірургічних втручань, для тренувань бригад швидкої допомоги.

Симулятор вміє імітувати різні функціональні або фізіологічні особливості організму людини , як у звичайній , так і в екстремальній обстановці. Для роботи з симулятором також виробляють імітаційні моделі медичних інструментів, таких як ендоскоп, катетер і так далі. Тренажер - симулятор можна в будь-яку хвилину зупинити в процесі навчання , щоб обговорити особливості роботи студента з ним. Завдяки багаторазовому повторення дій з медичним симулятором , стає можливим закріплювати навички та аналізувати свої помилки.

1. Кардіологічний манекен Харві.

Був розроблений у 1968 році в Університеті м. Майамі, Флорида , США. Цей манекен був сконструйований для відпрацювання навичок діагностики стану серцево - судинної системи . Його творець , доктор Майкл Гордон, назвав тренажер Харві на честь свого вчителя. Модель відтворювала різні варіанти дихання , пульсу , кров'яного тиску , шумів і тонів серця ,відповідних 25 різних серцево - судинних патологій. Це було дуже складний електромеханічний пристрій прикріплений на нерухомому ящику метрової висоти, який мав в собі мотори , важелі , трансмісії та електричні деталі. Пізніше ,у міру розвитку технологій були випущені подібні з ним моделі ,наприклад , японський Simulator K. Сам же манекен Харві випускається і понині , зрозуміло , з використанням сучасної комп'ютерної техніки.

2. Симуляція для навчання пологів.

Розробила цю симуляцію Мадам дю Кудрэ. За її ескізами була виготовлена «Машина » для демонстрації та відпрацювання родового посібника. У 1758 вона була схвалена Французькою Академією Хірургів як навчальний посібник. Симулятор пологів був складним пристроєм і коштував цілих 300 ліврів - він виготовлявся з бавовни і шкіряних ременів , для додаткової реалістичності. Тазове кільце формувалося за допомогою вставлених в нього людських кісток. Міняючи на тяжкі шкіряні ремні можна було імітувати складні пологи з утрудненою прохідністю родових шляхів. Голова плода була забезпечена пальпованим носом ,вишитими очима , намальованими волоссям. У рот плода можна було ввести два пальці на глибину до 5 см. Ці деталі були важливі для діагностики положення плоду і відпрацювання надання родового посібника. Коли машину демонстрували французькому королю Людовику XV , той був настільки вражений симулятором, що приказав Анжеліці дю Кудре зайнятися навчанням Акушерок во Франції. «Анжеліка і Король » надали Франції величезну послугу - за 25 років просвітницької діячності Мадам дю Кудре вдалося навчити близько 5 тисяч повитух і понад 500 хірургів. Заслуги її були оцінені Францією по достоїнству , і в старості вона отримувала від держави пенсіюу розмірі 3 тисяч ліврів. Надалі та інші індустріальні держави стали приділяти увагу підготовці лікарів та середнього медичного персоналу за допомогою симуляторів і манекенів. Симулятор, який був подібний до симулятора Мадами Кудре, був винайдений британським акушером Смелли він вперше виміряв діагональну кон’юганту таза , сконструював краніотомічні ножиці і зігнуті щипці з «англійським »замком і розробив «прийом Смелли » при тазовому предлежанні плоду). До наших днів дійшли подібні вироби кінця XIX -початку XX століття , вироблені в Німеччині , Англії , Японії - призначені для вивчення анатомії та відпрацювання сестринських навичок.

3. Комп'ютерні манекени.

Перший комп'ютерний симулятор людини в повний зріст для навчання анестезії був спроектований в Університеті Південної Каліфорнії в середині шістдесятих, приблизно в той же час , коли там з'явилися перші програми за стандартизованими пациентами. Інженери Стефан Абрахамсон і лікар – терапевт Джадсон Денсон у співпраці з корпорацією Аероджет Дженерал розробили SIM 1 у літературі зустрічається написання Sim One . Фінансовим стимулом для конструювання симулятора був пошук компанією Аероджет розробок в альтернативних , мирних областях у зв'язку із скороченням коштів, що виділяються екпортувати на військові потреби. Функціональні особливості симулятора SIM 1 включали в себе моргання очей , зіниці змінного діаметра , висувалась нижня щелепа. Грудна клітка симулятора рухалася при диханні, серцебиття було синхронізірованне з пульсом на скроневої і сонної артерії і відповідало тиску крові. Симулятор реагував на лікарські препарати з великого списку і припускав відпрацювання виконання прийомів відновлення і прохідності дихальних шляхів. Симулятор управлявся гібридним аналого- цифровим комп'ютером « З об'ємом пам'яті в 4096 слів». На жаль , винахідники на чверть століття випередили свій час . Манекен виготовили в єдиному екземплярі , він так і не отримав широкого визнання :в ті часи комп'ютери були дуже дорогі і малопотужні, а медичні школи не визнавали інших засобів навчання , окрім як біля ліжка хворого.

4. Ресаски Энн манекен.

Пітер Сафар, завідувач анестезіологією Міської лікарні міста Балтимор, США, розробив принципи СЛР (серцево-легеневої реанімації) і для мнемонічного запам’ятовування розбив процес на три етапи:

A (Airway - Дихальні шляхи),

B (Breathing - Дихання) і

C (Chest compressions – масаж грудної клітини);

У 1957 Пітер Сафар опублікував книгу « ABC of Resuscitation » , де детально виклав основи СЛР ,буквально перевернули представлення про принципи надання невідкладної допомоги. Його робота звернула на себе увагу лікарів у всьому світі, в тому числі і в Норвегії . Доктору Бьйорну Лінду вдалося надихнути своєю розповіддю про новітнє медичному відкриття свого знайомого , норвезького підприємця Асмунда Лаердала. Він,переконаний своїм другом , зготував перший дослідний зразок манекена для відпрацювання прийомів штучного дихання. Пособіє було представлено медичної громадськості в 1960 році. Винахідник СЛР Пітер Сафар дав виробу високу оцінку , надалі за його пропозицією в манекен була вбудована пружина яка імітувала опір грудної клітини , що дозволила відпрацьовувати повний цикл навичок СЛР. Оскільки обличчя манекена було зготовлено з гіпсового зліпка особи невідомої французької дівчини , яка потонула в річці Сена в XIX столітті, манекен отримав названя « Ресаскі Енн » (з англ. ResusciAnne - « Жвава Анна» ). Реаніматологи жартома називають Ресаскі Енн « самої часто цілованою дівчиною всіх часів ».

5. Анестезіологічний симулятор CASE.

Дослідницькою групою Стенфордського університету в 1986 році був створений андроїд , названий CASE - Comprehensive Anesthesia Simulation Environment ( Навчальна Анестезіологічна Симуляції Середа ). Керував розробкою професор анестезіології Девід Габа, що згодом став однією з найбільш яскравих постатей в стимуляційній співтоваристві , засновник і понині керівник Симуляційного центру Стенфордського університету. Девід Габа крім лікарського диплома мав ступінь бакалавра інженера біомедичної техніки та ліцензію пілота приватної авіації ,що , можливо, не тільки наштовхнуло його на ідею використання принципів льотної підготовки в галузі медичного навчання, а й допомогло втілити свої ідеї в практику. Для імітації моніторингу в симуляторі виконувався комерційно доступний генератор графіків фізіологічних параметрів. Вимірювання артеріального тиску за допомогою манжетки керувалось автоматичною програмою, встановленої на один з перших персональних комп’ютерів Macintosh Plus . У наступних модифікаціях з'явилася можливість оклюзії головного бронха, внутрішньовенних інфузій , масочної і ендотрахеальної штучної вентиляції легень з їх аускультацієй , але при цьому модель не була забезпечена такими звичними зараз функціями , як спонтанне дихання і пальпація пульсу. Спочатку логіка програмування CASE 1.2 була побудована на скриптах , що описують варіанти передбачуваних змін , у відповідь на різні дії учнів. Крім того, досвідчений анестезіолог спостерігав за ходом симуляції і через персональний інтерком віддавав інструкторові розпорядження по зміні фізіологічного статусу. Це дозволяло проводити навчання за індивідуалізованої схемою, з обмежуючись рамками стандартних реакцій. Однак даний варіант управління мав визначенні недоліки : жоден самий досвідчений лікар не може швидко і об'єктивно точно передбачити індивідуальну реакцію пацієнта на маніпуляцію або введені лікі . Тому дана схема управлення могла бути хоч і реалістичною, але суб'єктивною, відтворена неточно . Облік в реальному часі усього безлічі взаємодіючих факторів ( преморбідний фон, вага, вік, стать, індивідуальна переносимість та ін. ) неможливо виконати людині без допомоги спеціальних програмних алгоритмів . Творці навчального андроїда усвідомлювали цей недолік і в 1989 році модель CASE версії 2.0 вже була забезпечена моделлю фізіологічно серцевої судинної системи, у тому числі безпосередньо в реальному часі генерувати ЕКГ - криві і аускультивну картину тонів серця , і фармакологічною бібліотекою , що містила 70 препаратів. Викладач міг вибирати завдання з 35 сценаріїв різних клінічних ситуацій. Незважаючи на своє відоме висказування : « Ні в одній галузі, де життя людини залежить від точності навичок кваліфікованих операторів, фахівці не чекали появи неспростовних доказів користі симуляторів до початки їх використання », Девід Габа в 1992 році разом з проф. Джефрі Купером ( Гарвардська Школа Медицини ) провели в Бостоні так названий « Великий Симуляційні Експеримент » (' The Great Simulation Experiment ' ), в якому взяли участь 70 клініцистів , які проходили навчання за програмою CRM в анестезіології ( Crisis Resource Management).У ході експерименту були отримані переконливі докази ефективності симуляційних технологій , в результаті чого в 1993 році в Гарварді був створений Центр Медичної Симуляції ( Center for Medical Simulation ).

У 1993 році андроїд під торговою маркою SAM був представлений в Брюсселі на з'їзді Європейського товариства анестезіологів. Потім права на симулятор були перепродані американської компанії Eagle і якийсь час він випускався під однойменною назвою проф.Габа , як винахідник , до 2000 року одержував авторські відрахування від продажів. У жовтні1998 фірму Eagle придбала ізраїльська MedSim, однак з часом виробництво симулятора паціента було припинено, оскільки технології того часу були нестабільними , собівартість симулятора виявилося високою і він не знайшов собі збута.

6. Анестезіологічний симулятор GAS.

Паралельно з групою Габи і практично одночасно з нею ( 1988 ) незалежні розробники Університету Флориди ( Гейнсвілль , США ) під керівництвом Дж. Гравенштейна створили симулятор Gainesville Anesthesia Simulator - GAS ( Гейнсвілльскій анестезіологічний симулятор ) , який згодом став прабатьком цілої лінійки роботів - симуляторів , випускованних спочатку компанією METI( Medical Education Technologies Inc.), а нині - CAE Healthcare .У симуляторі також використовувався комерційний генератор графіків фізіологічних параметрів і центральний керуючий комп’ютер. GAS міг імітувати неінвазивне вимірювання артеріального тиску, пальпіруємий пульс і на відміну від CASE відтворював спонтанні дихальні рухи ( механічні легені були розміщені не в грудній клітці , а в корпусі кушетки , на якій був змонтований симулятор. У комплекті з манекеном поставилась система імітації наркозного апарату, відтворюючого різні клінічні проблеми і поломки. Також значним кроком вперед стала система точної симуляції газообміну. Концентрація таких газів, як O2, N₂O, N₂ і одного газоподібного анестетика могли розраховуватися математичною моделлю газообміну - всмоктування, розподілу і виділення газів. Рухи більшого пальця сигналізували про глибині нейром'язові блокади. Пізніше група з Гейнсвілла розробила систему комп'ютерного контролю, яка була доповнена моделями фізіології і фармакології. GAS відкрив новий клас навчальних виробів - «роботи-симулятори пацієнта »; надалі виріб став комерційним продуктом і продавалося під маркою METI HPS - Human Patient Simulator («Симулятор пацієнта людини »). Цікаво, що дослідження довелося завершити на прохання резидентів контрольної групи раніше наміченого терміну, оскільки вони просили допустити їх до Сімуляціонному тренінгу. Цілі і підходи двох згаданих вище команд розрізнялися між собою. Фахівці в Стенфорді були більш орієнтовані на командний тренінг при виникненні критичних станів . Свою програму вони розробили на основі програми управління екіпажем при польоті , використовуваної в льотних тренажерах , і назвали її « Управня критичними станами при анестезії » ( Anesthesia Crisis Resource Management ). Фахівці в Гейнсвіллі орієнтувалися на створення симулятора для навчання резидентів навичкам анестезії , опрацювання типових помилок ,дій при поломці анестезіологічного обладнання. Симулятор CASE на ранніх етапах розвитку даних технологій був впевненим лідером , але робот GAS хоч і розвивався повільніше , краще переніс придбання компанією METI . Безліч контрактів з збройними силами, а також створення першого симулятора дитини в повний зріст ( PediaSim ) допомогло компанії METI стати до кінця 1990 років світовим лідером в області симуляційних технологій .