Берелавичус С., Кригер А., Титова Н. Процесс самообучения

Берелавичус С., Кригер А., Титова Н.
Процесс самообучения хирургических команд при применении
роботизированных хирургических комплексов
Self learning process of surgery teams under application of robotic surgical systems
Для современной медицины характерно распространение высокотехнологичных методов, к которым
относятся роботизированные хирургические комплексы (РХК). С одной стороны, робот-ассистированные
операции
(РАО)
являются
мини-инвазивным
способом
по
сравнению
с
открытыми
и
даже
лапароскопическими вмешательствами. Основные преимущества состоят в возможности визуального
увеличения операционного поля, компенсации тремора рук хирурга, в большем числе степеней свободы при
манипулировании и т.д. Для пациентов применение РАО означает большую безопасность в ходе
оперативного вмешательства, а также снижение риска и тяжести последующих осложнений. Есть и
позитивные экономические последствия: как правило, уменьшается время нахождения больных в клинике
после операции. Перечисленные достоинства РАО в максимальной мере проявляются при проведении
сложных операций, например, абдоминальных. Кроме того, за счет функции автоматической записи
операции существует возможность детальной рефлексии хирургической команды.
Однако чем сложнее техника, тем дольше проходит процесс ее освоения. Соответственно,
преимущества от использования РХК, несмотря на обязательное обучение хирургических бригад при его
покупке, проявляются не сразу.
Основными исследовательскими вопросами в работе являются
- СУЩЕСТВУЕТ ЛИ самообучение хирургических команд в ходе их практической деятельности, в
результате которого важнейшие характеристики и результаты РАО приближаются к среднемировым?
- КАК происходит процесс самообучения, т.е. какими причинами и эффектами он обусловлен и
сопровождается?
- КАКОВА ДЛИТЕЛЬНОСТЬ этого процесса?
Предпосылкой для повышения квалификации хирургических бригад является их самообучение. Обучение в
теории систем - это процесс, в результате которого система приобретает способность адекватно реагировать
на внешние воздействия. Самообучение - способность накопления правил для формирования верных
решений без их заимствования из внешней среды, а также без внешних оценок степени их правильности и
ошибочности 1 . В организации, особенно в случае оказания ею высокотехнологичных и сложных услуг,
должен присутствовать не только процесс обучения персонала (т.н. «первая петля»). Необходима и вторая
«петля», заключающаяся в осознанной рефлексии всех действий сотрудников и необходимая для выявления
как допущенных ошибок, так и успешных решений2. Для хирургических бригад важной формой подобной
коллективной рефлексии является обсуждение хода операций на ежедневных конференциях.
1
2
Дж. Фон Нейман. Теория самовоспроизводящихся автоматов. - МИР. 1971.
Argyris, C.; Schön, D.A. Organizational Learning: A theory of action perspective. Reading MA: Addison-Wesley. 1978.
Совместное исследование специалистов института хирургии им. А.В. Вишневского и НИУ ВШЭ
было проведено на примере операций на печени3 и поджелудочной железе (ПЖ). Информационной основой
явились статьи хирургов из разных стран, опубликованные в ведущих мировых медицинских журналах и
посвященные опыту использования РХК в абдоминальных операциях (340 клинических случаев для печени
и более 850 ПЖ)4. Уникальность информационной базы состоит в том, что был изучен опыт практически
всех РАО этих видов, осуществленных в мире.
Выбор метода препарирования и анализа информации определялся спецификой двух видов
абдоминальных операций. Их принципиальным различием является то, сложность операций на печени
может существенно варьироваться и, в целом, относительно не очень велика. Соответственно,
использование РХК для них менее обосновано и распространено, чем для ПЖ. В результате большая часть
публикаций, посвященных РАО на печени, носит характер кейсов и содержит частично словесное, а
частично количественное описание каждого врачебного случая. Поэтому в качестве метода был использован
не только статистический анализ, но и контент-анализ 5,6, позволяющий количественно интерпретировать
текстовую информацию.
Практически все операции на ПЖ относятся к сложным, т.е. их разнообразие в этом смысле невелико,
а использование РАО более обосновано. Подавляющая часть посвященных им публикаций основана на ряде
операций, не описывает ход каждой из них, а содержит лишь количественное описание их особенностей в
виде средних величин и дисперсий наиболее важных характеристик. Соответственно, для исследования
процесса самообучения хирургических команд был использован статистический анализ.
Для анализа был разработан перечень наиболее важных характеристик РАО, описывающих
- реквизиты публикации (журнал, статья, клиника, авторы, число клинических случаев и т.д.);
- особенности пациента (возраст, пол, конституция);
- характеристики заболевания (диагноз, сопутствующие заболевания, ранее перенесенные операции,
локализация, размер удаляемого образования);
- характеристики операции (вид операции, ее длительность, объем кровопотери, размер операционной
травмы, наличие осложнений и т.д.);
- характеристики послеоперационного периода (интенсивность болевого синдрома, наличие осложнений и
т.д.);
- характеристики пребывания пациента в клинике (длительность, наступление инвалидности) и т.д.
Для последующего анализа обоих видов РАО были составлены т.н. «кодировочные матрицы», в которых по
одной оси приводятся выделенные характеристики, а по другой - проанализированные источники. В каждой
ячейке расположены величины или оценки соответствующего признака, содержащиеся в определенной
публикации.
Если предположить, что самообучение хирургических команд действительно существует, то ряд
показателей, например, длительность операций, размер кровопотери, процент осложнений и т.д., должны
снижаться по мере накопления опыта, т.е. при увеличении числа проведенных РАО. Оказалось, что эти
эффекты отчасти присутствуют и для операций на печени, и на ПЖ, однако формы их проявления
различаются.
С.В.Берелавичус, А.Г.Кригер, Н.Л.Титова, И.С.Поляков. Робот-ассистированные операции на печени. Хирургия. Журнал им. Н.И.
Пирогова, 11, 2014, стр. 81-87.
4
В связи с ограниченным объемом текста доклада списки использованных в исследовании медицинских статей не приводятся.
5
Berelson B. Content analysis in communication research. N. Y., 1952.
6
Lasswell H. Analysing the Content of Mass Communication: A Brief Introduction. N. Y., 1942.
3
Было проанализировано влияние опыта проведения операций по наиболее распространенной
операции на печени - анатомической резекции - на их длительность. Для этого был построен график
зависимости средней длительности таких операций от их числа (см. рис.1).
К сожалению, публикации не содержат каких-либо характеристик РАО, привязанных к их
порядковому номеру для операционной команды. Поэтому на оси ординат отложена средняя (по всем
публикациям, основанным на одном и том же числе случаев) длительность операции. Имеется в виду, что
при обработке составлялись группы (классы) из операций, пусть и разных хирургических команд, но
охватывающие примерно равное число пациентов. Для каждой такой группы определялась средняя
длительность РАО (суммарная длительность делилась на число врачебных случаев в группе).
С нашей точки зрения, такой подход, приводящий к существенному сокращению анализируемых
случаев, оправдан двумя моментами. Во-первых, усреднение каждой из характеристик операций в рамках
одной или нескольких публикаций, основанных на близком числе случаев, базируется на предположении,
что все они проходят сходный процесс самообучения. Его характеристики могут носить индивидуальный
характер, завися от множества факторов, но общие тенденции должны совпадать. В случае относительно
большого числа РАО влияние каждой конкретной операции на уровень квалификации операционной
команды должно существенно снижаться, что является аргументом в пользу использования классов при
анализе таких публикаций.
Во-вторых, значительная часть публикаций основывается на небольшом числе, а иногда и всего на
одной-двух историях болезни. Разброс величины длительности операций на первых этапах освоения РХК
чрезвычайно велик, поскольку отражает множество случайностей. Усреднение этой величины по разным
коллективам, проведшим одинаковое число РАО, позволяет их сгладить, что в максимальной мере
проявляется для публикаций с небольшим числом операций.
В результате усреднения число анализируемых точек резко уменьшается, что делает невозможным
использование количественных методов для выявления зависимости средней длительности операций от их
общего числа. Тем не менее, с нашей точки зрения, в случае существования одних и тех же закономерностей
для разных характеристик, а также разных видов операций они могут послужить основой для выводов.
600
400
Series1
200
0
0
20
40
60
80
Рис. 1. Зависимость длительности операции на печени от общего числа операций.
С увеличением опыта разброс длительности операций по анатомической резекции печени быстро снижается
и уже после 10 операций колеблется в диапазоне 200-320 минут, а затем приближается к средней по выборке
величине (200 мин.).
С нашей точки зрения, снижение разброса средней длительности операций при увеличении общего
числа осуществленных РАО является подтверждением того, что самообучение хирургических команд
существует. Еще одним аргументом является то, что число точек не симметрично относительно средней (по
генеральной совокупности случаев) длительности операций. В силу центральной предельной теоремы
распределение длительности операции должно быть близким к нормальному. В случае небольшого числа
точек можно ожидать, что число случаев с ее большей и меньшей по сравнению со средним значением
величиной должно примерно совпадать. Однако на рис. 1 превалируют случаи, для которых эта величина
больше 200 мин. Таким образом, менее опытные команды чаще демонстрируют худшие по сравнению с
мировой практикой результаты.
Если считать, что действительно происходит процесс самообучения, то его длительность для
относительно простых операций по анатомической резекции печени составляет около 10 операций.
Определенные выводы по тому, как происходит процесс самообучения, можно получить при
анализе процента осложнений после РАО для всех видов операций на печени (см. Рис. 2).
120
100
80
60
40
20
0
Series1
0
20
40
60
80
Рис. 2. Зависимость доли осложнений после операции на печени от общего числа проведенных операций.
Средний процент постоперационных осложнений после использования РХК (усреднение проводилось по
каждой публикации) распределен неравномерно: есть публикации, в которых осложнений нет или почти
нет, но есть и противоположные случаи.
С нашей точки зрения, результаты можно разбить на две примерно равно представленные по своему
числу группы с большей и меньшей долей постоперационных осложнений. У одних хирургических команд,
как это и должно быть в случае самообучения, происходит постепенное снижение доли постоперационных
осложнений и приближение этой величины к результатам наиболее опытного коллектива, осуществившего
70 операций. Однако одновременно существует и плотная по своим результатам группа из 9 операционных
команд, у которой их доля по мере увеличения опыта пусть незначительно, но увеличивается.
Для объяснения такого, на первый взгляд, парадоксального и опровергающего выводы о наличии
самообучения результата было проведено дополнительное усреднение доли осложнений. В «классы» были
объединены публикации, основанные на числе больных с шагом 5 (1-й класс - от 1 до 5; 2-й - от 6 до 10 и
т.д.). Соответствующие 14 величин были отложены по оси абсцисс (7 и 10-13 классы отсутствовали,
поскольку публикаций с соответствующим числом больных отсутствовали). Для публикаций, попавших в
один и тот же класс, были сложены а) число случаев; б) число послеоперационных осложнений. Для
каждого класса были рассчитаны средние проценты послеоперационных осложнений: общее число
послеоперационных осложнений в классе *100/ общее число больных в классе. Эти величины расположены
по оси ординат (см. рис. 3). Для сравнения на графике представлен Ряд 2, показывающий среднее число
осложнений по всей выборке.
На первый взгляд, полученная зависимость, имеющая вид синусоиды, выглядит еще более странно:
по мере увеличения опыта хирургических команд процент осложнений после использования РАО не
снижается, а колеблется относительно средней для всей выборки величины, становясь то лучше, то хуже
нее. Странно и то, что размах подобных колебаний является примерно постоянным (около 10 - 12%).
30
25
20
Series1
15
Series2
10
5
0
1
2
3
4
5
6
8
9
14
Рис. 3. Зависимость среднего процента осложнений после операции на печени от числа проведенных операций.
Для объяснения этой зависимости необходимо вспомнить о существенных различиях в сложности
отдельных видов операций на печени. На рис. 4 добавлен ряд 3, показывающий долю операций
максимального (3-го) уровня сложности среди оперативных вмешательств в каждом классе7. Заметно, что
зоны увеличения доли постоперационных осложнений и процента операций с максимальной сложностью
совпадают. Более того, по мере накопления опыта прослеживается постепенное увеличение доли операций с
максимальной
сложностью,
т.е.
примерно
одинаковые
всплески
доли
осложнений
вызываются
значительным ростом доли наиболее сложных операций.
Таким образом, можно сделать предварительный вывод не об отсутствии позитивного влияния
опыта операций с использованием РХК на вероятность послеоперационного осложнения, а о постепенном
переходе хирургов по мере обучения на все более сложные операции. Можно предположить, что процесс
самообучения проходит следующим образом. После ряда успешных операций начинают отбираться их
более сложные виды, что вызывает рост послеоперационных осложнений. После этого начинается
определенный «откат» в сложности операций, причем в степени, превосходящей необходимость, что
вызывает существенное уменьшение
доли осложнений. В результате
начинается новый виток
необоснованного отбора излишне сложных случаев и т.д. Обсуждение такой трактовки полученных
результатов в институте хирургии им. А.В. Вишневского, а затем на медицинских конференциях
продемонстрировало согласие с ней оперирующих хирургов.
7
В связи с тем, что РАО нецелесообразно проводить для относительно простых диагнозов, случаев с первым, наиболее простым
уровнем сложности в выборке не было.
100.00
80.00
60.00
Series1
40.00
Series2
Series3
20.00
0.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Рис. 4. Зависимость среднего процента осложнений после операции (Ряд 1) и доли операций с максимальным уровнем сложности (Ряд
3) от их числа.
Поскольку использование РХК для очень сложных операций на ПЖ более обосновано, статьи, как правило,
основаны на значительном числе наблюдений (от 1 до 250). Так, для наиболее распространенной панкреатодуоденальной резекции (ПДР) в среднем оно составляет около 28, а максимальное - 132 клинических
случаев. В результате подробных описаний операций в статьях нет, а характеристики представлены в
усредненном виде.
Зависимость средней (по публикации) длительности операций по ПДР от числа операций, на которых
основана соответствующая статья, оказалась полностью аналогичной той, которая наблюдалась для печени.
С ростом опыта использования РХК разброс длительности операций снижается и постепенно стремится к
среднему по всей выборке значению. Как это и было раньше, преобладают случаи с большей по сравнению
с общим результатом для всей выборки средней длительностью операции (12 против 5 для ПДР и 7 против 3
для дистальной резекции ПЖ), что подтверждает гипотезу о наличии самообучения.
И, наконец, для обоих видов резекции ПЖ средняя для публикации длительность операции отклоняется
от средней по генеральной совокупности величины менее чем на 20% при 50 операциях. Это показывает,
после какого числа РАО на ПЖ хирургический коллектив выходит на мировой уровень. Хотя из-за
усреднения данная оценка завышена, заметно, что скорость самообучения для более сложных операций на
ПЖ существенно ниже, чем для относительно простых операций на печени.
Все перечисленные моменты, отмеченные выше для зависимости длительности РАО на ПЖ от числа
проведенных операций, характерны и для величины кровопотери. Практически совпадает даже число
операций у одного авторского коллектива, начиная с которого ее средняя (по публикации) величина
отличается от средней по всей выборке менее чем на 20%. При меньшем числе клинических случаев также
прослеживается преобладание операций с большей по сравнению со средней величиной кровопотери (по
всей выборке). Следовательно, можно сделать вывод о том, что коллектив клиники после примерно 50
операций на ПЖ достигает квалификации на уровне мировых стандартов.
Однако по мере увеличения числа операций на ПЖ, осуществленных хирургической бригадой,
наблюдается процесс увеличения доли осложнений у пациентов (см. рис. 5).
Доля осложнений (%)
80
60
40
Доля осложнений
(%)
20
0
0
50
100
150
Рис. 5. Процент постоперационных осложнений в зависимости от числа операций ПДР, выполненных одной и той же
хирургической бригадой. Средний процент осложнений по всей выборке - 48,4.
Еще лучше тенденция роста доли осложнений заметна, если применить процедуру «сглаживания» (см.
рис. 6), аналогичную той, которая была ранее применена при анализе длительности РАО на печени (1-й
класс - 1-5 больных, 2-й - 6-10 и т.д.).
Аналогичные результаты были получены для дистальной и срединной резекции ПЖ. Такой же, на
первый взгляд, парадоксальный результат был получен и для процента летальных исходов в течение 90
дней после осуществления РАО на ПЖ: опыт хирургической бригады негативно влияет и на эту
принципиально важную характеристику.
% осложнений
80
60
40
% осложнений
20
0
0
5
10
15
Рис. 6. «Сглаженная» зависимость доли постоперационных осложнений после ПДР от опыта хирургической бригады (средний
процент осложнений по всей выборке - 48,4).
Для относительно простых и в то же время существенно различающихся по своей сложности операций на
печени был сделан вывод о том, что с ростом опыта врачи постепенно берутся за все более сложный вид
операции. Поскольку все виды РАО на ПЖ относятся к очень сложным, проверка аналогичной гипотезы для
них может быть осуществлена по-другому. Доказательством будут служить изменения характеристик
пациентов и проводимых операций, отбираемых по мере увеличения квалификации:
- сложность операции, связанная с числом удаляемых лимфоузлов (рис. 7);
- доля злокачественных опухолей;
- средний возраст пациентов;
- доля полностью роботических вмешательств.
лимфоузлы, n
40
30
20
лимфоузлы, n
10
0
0
50
100
150
Рис. 7. Среднее число лимфоузлов, удаляемых при операции ПДР, в зависимости от числа таких операций, выполненных одной и той
же хирургической бригадой (среднее количество по всей выборке - 18).
Все перечисленные характеристики пациентов, заболеваний и проводимых операций отражают сложность
конкретного врачебного случая и по мере увеличения квалификации у хирургической команды плавно
меняются в сторону увеличения этой сложности. Таким образом, можно сделать вывод о том, что рост
опыта при поголовно сложных операциях на ПЖ приводит к постепенному отбору все более сложных
врачебных случаев.
Выводы
1.
При
использовании
медицинского
сложного
персонала
на
оборудования
(РХК)
фирме-производителе
даже
после
происходит
обязательного
постепенное
обучения
самообучение
хирургических команд.
2.
Скорость такого процесса в значительной мере зависит от сложности проводимых операций, однако
осуществление около пяти десятков РАО даже для наиболее сложных видов операций
гарантированно выводит коллектив на мировой уровень.
3.
В ходе самообучения и осознания его результатов хирургические команды берутся за все более
сложные врачебные случаи.
4.
Процесс самообучения хирургических команд достигается не только за счет количественного роста
их опыта, но и роста, достигающегося путем в той или иной мере осознанного и намеренного
усложнения видов операций и врачебных случаев.
5.
В ходе самообучения возможно ухудшение показателей качества работы команды, вызванное
недостаточным осознанием относительного уровня своей квалификации.
6.
Наличие позитивных и негативных последствий от постепенного усложнения врачебных случаев в
процессе самообучения требует от администрации клиники контроля при отборе пациентов для
осуществления РАО и крайне взвешенных решений по этому поводу.