Verwendung von Simulationsmodellen zur Schulung von Ärzten in der Anwendung von Point-of-Care-Ultraschall

Zusammenfassung

Das vorliegende Protokoll beschreibt eine ideale Lösung, um Neulinge in der Verwendung von Point-of-Care-Ultraschallgeräten für die praktische klinische Fertigkeit der visuellen Beurteilung unterschiedlicher individueller anatomischer Gefäßzustände vor und während einer beabsichtigten venösen Gefäßkanülierung mittels Point-of-Care-Ultraschall bei einem Patienten zu schulen.

Zusammenfassung

Die Verwendung von Point-of-Care-Ultraschall (POCUS) hat sich als vorteilhafte nicht-invasive Methode zur Beurteilung des Gefäßzugangs durch Ärzte erwiesen, die kritische Elemente visueller und messbarer Informationen liefern kann, die sich im Zusammenhang mit der Kanülierung eines Gefäßzugangs in Kombination mit den praktischen Fähigkeiten des Arztes, der die Kanülierung durchführt, als nützlich erweisen. Die Verwendung von POCUS in diesem Zusammenhang besteht jedoch darin, Personen, die Anfänger in der Anwendung dieser Technik sind, praktisch zu schulen und zu befähigen, diese Aufgabe anschließend an Patienten auf sorgfältige und erfolgreiche Weise auszuführen. Die Simulation dieser Gefäßerkrankungen kann nützlich sein, um medizinischem Fachpersonal dabei zu helfen, solche praktischen Fähigkeiten für die sichere Gefäßkanülierung zu erlernen, zu verstehen, anzuwenden und zu etablieren, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Ziel dieses Projekts war es, durch den Besuch eines halbtägigen Workshops Fähigkeiten zur Verwendung von POCUS in Verbindung mit Simulationsmodellen zu etablieren und spezifische Aufgaben durchzuführen, um Kliniker in die Lage zu versetzen, diese Methode in ihrer klinischen Praxis für die Vaskulantarierung bei Patienten einzusetzen. Ein Mixed-Methods-Längsschnittstudiendesign wurde verwendet, um die Wirkung eines Point-of-Care-Ultraschall-Workshops zur peripheren intravenösen Kanüleninsertion zu evaluieren, einschließlich spezifischer Aufgaben für die Teilnehmer, die an Simulationsmodellen durchgeführt werden sollten. Insgesamt nahmen 81 Personen in den Jahren 2021 und 2022 an 11 halbtägigen Workshops teil. Das Angebot eines Workshops, bei dem Simulationsmodelle in Kombination mit verschiedenen POCUS-Geräten verwendet werden, ist nützlich, um diese neu erlernte Fähigkeit bei Klinikern zu etablieren, wie z. B. Messungen der Tiefe, des Messschiebers und der Richtung einer Vene mit POCUS vor der Kanülierung, um dem Bediener wesentliche anatomische Fakten zu vermitteln, was die Wahrscheinlichkeit eines erstmaligen Erfolgs bei der Kanülierung erhöht.

Einleitung

Die meisten Patienten, die in Akutkrankenhäuser eingeliefert werden, erhalten mindestens einen peripheren intravenösen Katheter (PIVC) zum Zweck der Blutentnahme, der Verabreichung von Flüssigkeiten und/oder Medikamenten und zu diagnostischen Zwecken¹. Es kommt häufig vor, dass Insertionen beim ersten Versuch fehlschlagen, und es wurde berichtet, dass bis zu 50 % der hospitalisierten Patienten einen schwierigen intravenösen Zugang (DIVA) ^haben2. Um dies zu lindern, hat sich gezeigt, dass der Einsatz der ultraschallgesteuerten PIVC-Insertion (USGPIVC) die Erfolgsraten bei der Insertion verbessert, und es wurden Schulungen und praktische Schulungen für mehrere Gesundheitsberufe empfohlen ^3,4,5. Der Point-of-Care-Ultraschall (POCUS) am Krankenbett wird heute immer häufiger eingesetzt, um einen Gefäßzugang zu erhalten. POCUS wurde auch als nützliches Instrument zur Verbesserung des Lehrens und Lernens der körperlichen Untersuchung^{beschrieben 6}. Während mehrere Studien beschrieben haben, dass eine Schulung in USGPIVC wahrscheinlich die Fähigkeiten^{von Klinikern} verbessert 7,8,9,10, wurde noch nicht im Detail beschrieben, welche spezifischen Elemente dieser Schulung die wesentlichen Komponenten sind, um die gewünschten Ergebnisse bei der Anwendung von POCUS für USGPIVC zu erzielen. Um dies zu erreichen, wurde ein kombiniertes POCUS- und USGPIVC-Schulungscurriculum entwickelt, das die wesentlichen Aspekte der Ausbildung abdeckt, die als elementare Aspekte und Lernziele für USGPVC-Workshops angesehen wurden, einschließlich des theoretischen Hintergrunds und der praktischen Aspekte.

Die Schulung von Anfängern in der Anwendung von POCUS vor und während der Gefäßzugangskanüle erfordert eine ideale Simulationsumgebung, um einen effektiven Lernerfolg zu ermöglichen, der ähnliche anatomische Bedingungen wie in einer menschlichen anatomischen Umgebung nachbildet¹¹. Daher wurden Simulationsmodelle, die aus Hähnchenbrust und flüssigkeitsgefüllten Modellierungsballons erstellt wurden, als ideal befunden und können zur Generierung eines solchen Simulationsmodells^{verwendet werden 12}. Dieser Ansatz lehrt den Lernenden die Beobachtungsfähigkeit, den Gefäßzustand zunächst auf individueller Patientenebene in einer sicheren, simulierten Umgebung zu beurteilen, was bei der gesamten Entscheidungsfindung bei der Auswahl der erforderlichen Kanülenlänge, der Beurteilung der Gefäßtiefe und -breite sowie der Gefäßrichtung für einen einzelnen Patienten hilft. Dies ermöglicht eine kritische Beurteilung der individuellen anatomischen Zustände eines zukünftigen Patienten, bei der ein Arzt möglicherweise später entscheiden möchte, ob die geplante Kanülierung wahrscheinlich erfolgreich sein wird oder nicht. Um diese Informationen zu erhalten, liefern POCUS-erhaltene Bilder, wenn sie richtig interpretiert werden, in der Regel zuverlässige und kritische Informationselemente, die neben der Erfahrung und der manuellen Geschicklichkeit der Ärzte wahrscheinlich zum Erfolg der Kanülierung führen.

Im zweiten Schritt wird dem Lernenden in dieser simulativen Umgebung die Entwicklung der manuellen Geschicklichkeit für die gleichzeitige Verwendung der Ultraschallsonde mit der manuellen Fertigkeit des Einführens einer Kanüle unter Beobachtung des POCUS-Bildschirms und der Einführstelle in das simulierte Blutgefäß beigebracht. Diese Beobachtungsfähigkeit, das simulierte Gefäß ständig zu visualisieren und die Nadelspitze während des Einführvorgangs akribisch zu beobachten, ist der wichtigste Aspekt des übergeordneten Lernziels dieser Simulationsaktivität, bis die Nadelspitze schließlich im anatomischen Interessenbereich platziert wird, in diesem Fall in der Mitte eines simulierten Gefäßes. Dieser Prozess ist entscheidend, um unbeabsichtigte und unnötige Gefäßverletzungen, Gewebe, Blutungen oder Extravasationen zu vermeiden, da diese Technik anschließend vom Teilnehmer bei einem Patienten im klinischen Umfeld angewendet werden soll.

Einige Autoren haben bereits empfohlen, Ultraschall zu implementieren und in das Curriculum des Medizinstudiums zu integrieren, wobei kostengünstige Simulationsmodelle und kleine Lehrgruppen verwendet^{werden 13}. Andere haben empfohlen, strukturierte Schulungsprogramme zu entwickeln, gefolgt von einer praktischen Sitzung in einer simulierten Umgebung¹⁴. Es wurde auch beschrieben, dass der Einsatz von Ultraschall zum Verfahrenserfolg beiträgt und die Risiken für Patienten verringern kann¹⁵. Andere haben beobachtet, dass die Verwendung von POCUS und USGPIVC zur Schulung von Klinikern in der Notaufnahme (ED) die Nutzung dieses Ansatzes kurzfristig erhöht hat. Dennoch kann es auch zu einem Mangel an Konsistenz in den formalisierten Ausbildungsprogrammen für den Gefäßzugang^{kommen 7,16,17}. Im Gegensatz dazu haben andere beschrieben, dass ein formalisiertes Training des vaskulären Zugangs zu einer verbesserten Einhaltung der Best Practices für die PIVC-Insertion führt¹¹.

Ziel dieses pädagogischen Ansatzes war es, den Lernenden eine vergleichbare Seh- und Geschicklichkeitserfahrung zu simulieren, damit sie diese Fähigkeit in einem klinischen Umfeld und an Patienten in Zukunft replizieren und anwenden können. Es wurde ein beobachtender longitudinaler Mixed-Methods-Studienansatz gewählt, und es wurden elektronische Erhebungen verwendet, um das Konfidenzniveau der Workshop-Teilnehmer mit Ultraschall (POCUS) in Verbindung mit peripherer venöser Kanülierung zu bewerten. Die Befragungen wurden zunächst in Simulationsmodellen und anschließend in der klinischen Facharztausbildung von Workshop-Teilnehmern bei aufgenommenen Patienten eingesetzt.

Der Workshop gliederte sich in drei Teile. Zunächst wurden die Teilnehmer in einer interaktiven Lernumgebung mit einigen Grundprinzipien und Theorien des Einsatzes von Ultraschall im Bereich der Gefäßzugangskanülierung vertraut gemacht. In einem zweiten Ansatz demonstrierte der Workshop-Moderator den Ansatz zur Bewertung des Gefäßzugangs anhand eines Simulators mit einem simulierten künstlichen Gefäß, das die Beobachtung von Gefäßtiefe, -größe und -richtung durch Quer- und Längsansicht und Beobachtung mit POCUS demonstrierte. Es folgte eine demonstrierte Kanülierung mittels POCUS und dem Simulator durch den Workshop-Leiter, wobei die Teilnehmer anschließend eingeladen waren, diese Aufgabe selbst an ihren individuellen Simulatoren zu üben. Zum Abschluss des Workshops wurden die Teilnehmer individuell auf ihre Fähigkeit bewertet, Gefäßgröße, -tiefe und -richtung anhand von Quer- und Längsansichten im Simulator zu identifizieren und zu messen, gefolgt von einer ultraschallgesteuerten Kanülierung des simulierten Gefäßes. Nach der Teilnahme am Workshop wurden die Teilnehmer eingeladen, ihre Selbstvertrauensfähigkeiten bei der Nutzung von USPIVC in einer elektronischen Umfrage zu bewerten. 8 Wochen nach der Teilnahme am Workshop wurden die Teilnehmer erneut aufgefordert, in einer elektronischen Befragung zu antworten, ob sie diese erlernte Fähigkeit in ihrem individuellen klinischen Umfeld angewendet hatten.

Protokoll

Diese Studie wurde von der Ethikkommission für die Humanforschung der Edith Cowan University unter der Referenznummer REMS 2021-02489-STEINWANDEL genehmigt. Die Einverständniserklärung der Workshop-Teilnehmer wurde eingeholt und eine Kopie eines Teilnehmerinformationsblatts zur Verfügung gestellt. Es wurden nur Workshop-Teilnehmer zur Teilnahme eingeladen und in diese Studie eingeschlossen, die im Lieferzeitraum zwischen 2021 und 2022 an einem der Ultraschall-Workshops teilgenommen haben. Alle nachfolgenden Workshop-Teilnehmer*innen in den Jahren 2023 und 2024 wurden von der Teilnahme an dieser Studie ausgeschlossen.

1. Erstellung und Vorbereitung des Simulationsmodells¹²

1. Schneiden Sie eine normale rohe Hähnchenbrust mit einem scharfen Küchenmesser horizontal ein, um das Einsetzen von drei oder mehr flüssigkeitsgefüllten künstlichen Blutgefäßen zu ermöglichen, die in diesem Experiment menschliche Blutgefäße simulieren.
2. Vorbereitung der künstlichen Blutgefäße
   1. Füllen Sie Modellierballons (Größe 260Q) mit kaltem Hagebuttentee oder Wasser, das mit roter Lebensmittelfarbe zubereitet wurde, mit einer 50-ml-Katheterspritze. Füllen Sie den Modellierballon mit der vorbereiteten Flüssigkeit und entfernen Sie überschüssige Luft aus dem Ballon.
   2. Drücken Sie die Flüssigkeit in den Ballon und entfernen Sie gleichzeitig alle Luftblasen, indem Sie die Spritze immer wieder in den Modellierballon hinein- und wieder herausschieben. Wenn dieser sich wiederholende Vorgang abgeschlossen ist, muss der Ballon frei von Luftblasen und leicht unter Druck stehen.
   3. Ziehen Sie den Modellierballon mit einem Knoten fest, um ein Austreten von Flüssigkeit zu vermeiden.
3. Lege den mit Flüssigkeit gefüllten Modellierballon auf die untere Hälfte der Hähnchenbrust. Die andere Hähnchenbrust zur Hälfte umklappen (darauf legen). Wickeln Sie dieses Hähnchenbrust-Simulationsmodell mit einer transparenten Folie ein und legen Sie es auf ein Tablett (Abbildung 1).

Abbildung 1: Simulationsmodell. Das Simulationsmodell wurde aus roher Hähnchenbrust und flüssigkeitsgefüllten Modellierungsballons (260Q) erstellt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

2. Simulierte Kanülierung des Gefäßzugangs

1. Platzieren Sie ein geladenes POCUS-Gerät (tragbar oder stationär) mit einer linearen Sonde und einer Sondenabdeckung auf diesem Simulationsmodell des in Schritt 1 vorbereiteten Patientengewebes.
2. Tragen Sie etwas Ultraschallgel auf den interessierenden Bereich im Simulationsmodell auf. Ziehen Sie ein Paar unsterile Handschuhe an.

3. Messung der Tiefe und des Messschiebers eines Schiffes

1. Visualisieren Sie in einer Queransicht des simulierten Blutgefäßes im Simulationsmodell ein simuliertes Gefäß und erzielen Sie eine gute Sicht auf das interessierende Gefäß, indem Sie die Ultraschallsonde auf das Simulationsmodell legen und die Ansicht des Gefäßes in der Mitte des Bildschirms des Ultraschallgeräts zentrieren, wo es als schwarze kreisförmige Struktur erscheint. Stellen Sie sicher, dass eine angemessene Größe des Gefäßes identifiziert werden kann, die mindestens 1/^{3 des} Bildschirms einnimmt.
2. Platzieren Sie dieses Gefäß in der Mitte des Bildschirms des POCUS-Geräts, indem Sie die Ultraschallsonde über das Simulationsmodell bewegen, so dass die gesamte Gefäßstruktur sichtbar ist. Passen Sie bei Bedarf die Bildgröße und den Kontrast am Ultraschallgerät an, um eine optimale Sicht auf das Gefäß und das umgebende Gewebe zu erhalten und zwischen Gefäßraum und umgebendem Gewebe zu unterscheiden. Frieren Sie das Bild ein, indem Sie die Funktionstaste Einfrieren am Ultraschallgerät drücken.
3. Platzieren Sie auf dem eingefrorenen Bild digitale Marker, um die Tiefe der Mitte des Gefäßes anzuzeigen. Platzieren Sie auch digitale Marker, um den Durchmesser (Messschieber) des Gefäßes zu messen (Abbildung 2).
   HINWEIS: Diese Informationen helfen dem Beobachter, kritische Entscheidungen über die Größe und Länge der benötigten Kanüle zu treffen, die geeignet sein könnte, dieses spezielle Blutgefäß zu erreichen und eine erfolgreiche Kanülierung zu ermöglichen.

Abbildung 2: Messung des Schiffes. Vermessung des simulierten Gefäßes (Queransicht) auf dem Ultraschallschirm. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

4. Beobachtung der Richtung des Schiffes

1. Drehen Sie die Ultraschallsonde um 90°, um eine Längsansicht des Blutgefäßes zu erhalten. Diese Sichtweise ermöglicht es dem Beobachter, eine Entscheidung über die Richtung des Gefäßes und die beabsichtigte Kanülierung zu treffen, und liefert wichtige Informationen vor dem anschließenden Prozess der eigentlichen Kanülierung.
2. Beobachten Sie die Richtung des Gefäßes, das mit der Ultraschallsonde ausgerichtet ist. Nachdem die Gefäßrichtung beobachtet wurde, können Sie anhand dieser entscheiden, welche Richtung der Kanülenplatzierung für das Einführen und Platzieren der Kanüle wahrscheinlich nützlich und auch erfolgreich sein könnte, auch wenn das Gefäß auf einer tieferen Ebene zu liegen scheint und von außen nicht tastbar oder sichtbar ist (Abbildung 3).

Abbildung 3: Längsansicht eines simulierten Schiffes. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

5. Kanülierung eines tiefen Gefäßes

HINWEIS: Durch die Kombination all dieser Informationen entsteht im Kopf des Beobachters ein virtuelles Bild dieses Schiffes. Es folgt der Prozess der Gefäßkanülierung.

1. Platzieren Sie die lineare Sonde in einer Queransicht des Gefäßes. Entfernen Sie die Nadelschutzabdeckung der PIVC-Kanüle, um den Kanülenvorgang zu starten.
2. Platzieren Sie die Quersicht des Gefäßes mittig auf dem Bildschirm des POCUS-Geräts. Kanülieren Sie das Simulationsmodell in der Mitte der linearen Sonde langsam und vorsichtig (senkrecht) in einem Winkel von etwa 40° und zielen Sie auf die Oberseite (oberes Ende) des Gefäßes.
3. Schieben Sie die Nadelspitze in das Gewebe des Simulationsmodells und zielen Sie auf das Gefäß. Versuchen Sie, die Nadelspitze auf dem Bildschirm des POCUS-Geräts visuell zu identifizieren, während sie durch das Gewebe vorgeschoben wird, indem Sie gleichzeitig die Nadel vorschieben, aber auch der Nadelspitze mit der Ultraschallsonde folgen (Abbildung 4).
4. Endgültige Platzierung der Kanüle mit Hilfe von POCUS
   1. Schieben Sie die Nadel weiter durch das Gewebe in Richtung des Gefäßes und folgen Sie langsam mit der Ultraschallsonde, wobei die Nadelspitze gleichzeitig in der gleichen Bewegung wie die Nadelvorschub erfolgt.
      HINWEIS: Dadurch kann der Arzt sicherstellen, dass die Nadelspitze immer im gewünschten anatomischen Raum innerhalb des Simulationsmodellgewebes sichtbar ist und sich dann in Richtung des intravaskulären Raums bewegt.
   2. Visualisieren Sie, wie die Nadelspitze in den intravaskulären Raum eintritt, richten Sie die Nadel dann in einen flacheren Winkel aus und schieben Sie die Nadel weiter voran, um sie schließlich in der Mitte des Gefäßes des Simulationsmodells (endgültiges Ziel) zu platzieren.
   3. Validieren Sie die Position der Nadelspitze mit dem POCUS-Gerät, indem Sie die Nadelspitze auf dem Bildschirm beobachten, indem Sie den Winkel der Ultraschallsonde ändern oder den Ultraschall in kleinen (mm) Schritten hin und her bewegen, bis die Nadelspitze visuell auf dem Bildschirm verschwindet/wieder erscheint.
   4. Beobachten Sie das gegenüberliegende Ende des PIVC auf Anzeichen von rot gefärbter Flüssigkeit, um die korrekte Platzierung zu bestätigen. Entfernen Sie das Mandrin vom PIVC (Video 1).

Abbildung 4: Queransicht eines simulierten Schiffes. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Video 1: Kanülenvorschub in die Mitte des Gefäßes. Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.

Ergebnisse

Insgesamt 81 Personen nahmen zwischen 2021 und 2022 an 11 halbtägigen Workshops teil. Die meisten Teilnehmer waren niedergelassene Ärztinnen und Ärzte (n=43, 53%), gefolgt von Personalentwicklung/Klinischen Pflegekräften und Klinischen Pflegefachkräften (n=19, 25,3%) mit durchschnittlich 8 Jahren klinischer Erfahrung. Die Hälfte der Teilnehmer (n=40, 49%) hatte nur 2 Jahre oder weniger klinische Erfahrung. Es gab auch einige andere Workshop-Teilnehmer, wie z. B. einen Nuklearmediziner, einen zahnärztlichen Sedieru...

Diskussion

Die Kanülierung des Gefäßzugangs bei schwierigen venösen Zuständen erfordert Erfahrung, manuelle Geschicklichkeit und eine kontinuierliche Beobachtung des Fortschritts der Nadelspitzenposition, während die Kanüle durch menschliches Gewebe in den intravaskulären Raum vorgeschoben wird¹⁸. Während die Verwendung von Ultraschall bei Patienten mit schwierigem venösen Zugang immer häufiger geworden ist², ist es auch notwendig, dass sich junge Kliniker und Neulinge mit ...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
BD Insyte Autogard BC Pro shielded IV catheter with blood control technology (PIVC)	BD	318054
Catheter tipped syringe 30 or 50 ml	BD Plastipak	301229, 300865
Celeste Nitrile Powder Free Examination gloves sizes S/M/L (non-sterile)	Celeste	CLS121
Goliath Cling wrap	Goliath
modelling balloons 260 Q	Qualatex	99321
Point-of care ultrasound device, eg. Philips Lumify or Vscan Air	Philips or GE Healthcare		https://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC989605450382/lumify-c5-2-curved-array-transducer
probe cover for Philips lumify	Philips		https://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC989605450382/lumify-c5-2-curved-array-transducer
raw chicken breast
Sunsonic Ultrasound Transmission Gel 250 ml	Sunsonic	LG250
Tasty Herbal Infusion Rosehip Tea	Tasty
Victorinox Fibrox Chef's Knife 20 cm	Victorinox	40520