projekty:narodni_virtualni_laborator_simulatoru_pro_vyuku_biomediciny_uk_cvut_tvorba_simulatoru_a_jejich_vyuziti_ve_vyuce_lekaru_zdravotniku_a_bionzenyru

Národní virtuální laboratoř simulátorů pro výuku biomedicíny (UK ČVUT) – tvorba simulátorů a jejich využití ve výuce lékařů, zdravotníků a bionženýrů

Anotace projektu

Projekt se zabývá tvorbou výukových lékařských simulátorů, využívaných ve výuce lékařů, zdravotníků a bioinženýrů. Konkrétním výstupem projektu budou mimo jiné specializované e-learningové kurzy, využívající simulační hry, multimediální učebnice zobrazovacích metod v lékařství a multimediální atlas ultrasonografických urologických nálezů.

Tyto kurzy budou vypracovány v různých variantách: ve variantě určené pro výuku budoucích lékařů, ve variantě určené pro výuku bakalářů zdravotnických profesí vyučovaných na Univerzitě Karlově a ČVUT, ale i ve variantě využitelné pro výuku bioinženýrských specializací vyučovaných na ČVUT. Tyto kurzy budou vypracovány i ve formě určené pro povinné celoživotní vzdělávání zdravotnických pracovníků.

Dalším výstupem projektu bude simulátor akutního resuscitačního lůžka pro výuku medicíny akutních stavů. Tento simulátor bude nejen čistě softwarový (s multimediálním výstupem simulovaného pacienta na obrazovce počítače), ale bude i využívat skutečné přístroje resuscitačního lůžka které ovšem místo na pacienta budou speciálně vytvořeným hardwarem připojeny na počítač se simulovaným pacientem. Tak např. bude k dispozici plicní ventilátor, u kterého bude možné měnit všechny požadované parametry včetně jisté optimalizace nekonvenčního ventilačního režimu podle postižení pacienta. Toto zařízení tak umožní přiblížit výuku medicíny akutních stavů skutečným podmínkám lékařské praxe.

Výstupem bude také multimediální učebnice zobrazovacích systémů v lékařství (principů a metod) zahrnujích jak fyzikální principy, principy zpracování lékařských obrazových dat, tak i výukovou databázi klinických studií z oblasti diagnostických zobrazovacích metod.

Projekt navazuje na výsledky v oblasti modelování fyziologických systémů a tvorby lékařských simulátorů dosažené v rámci výzkumných grantů a projektů na 1. lékařské fakultě UK. Projekt bude mimo jiné využívat materiální a lidské zdroje multidisciplinárního týmů lékařů, programátorů, matematiků a výtvarníků Oddělení biokybernetiky a počítačové podpory výuky Ustavu patologické fyziologie a oddělení biokybernetiky Fyziologického ústavu UK 1. LF UK. Projekt bude dále navazovat na výsledky dlouholeté spolupráce Univerzity Karlovy a ČVUT při výchově bioinženýrských specialistů a z hlediska výtvarného na výsledky dlouholeté spolupráce 1. lékařské fakulty a Vyšší odborné a výtvarné školy Václava Hollara (kde má 1. LF UK dislokované pracoviště multimediální grafiky).

V neposlední řadě projekt naváže na dlouhodobé výsledky kolektivu na ČVUT, který se zabývá zobrazovacími metodami v lékařství. Mezi důležité výsledky, na které bude projekt navazovat patří zejména: výukový program o zobrazovacích systémech v lékařství – CT (v české a anglické verzi), který získal prestižní ocenění na přehlídce výukových filmů na festivalu TECHFILM 2002, výukový program pro zpracování obrazových dat se zaměřením na mikroskopii, který se využívá několik let pro postgraduální kurz Snímání a zobrazování v mikroskopii, který pořádá pravidelně ÚEM AV ČR a ČMS a též bude navázáno na výsledky spolupráce s radiodiagnostickou klinikou, která využívá některé programové produkty vyvinuté na ČVUT k výuce. Bude navázáno na dlouhodobou spolupráci s Ústavem měření SAV, s Prof. Titomirem z Ruské akademie věd a s Prof. Malmivuem z Tampere University of Technology ve Finsku v oblasti modelování a simulací elektrických zdrojů srdce a mapování elektrické aktivity srdce. Prof. Malmivuo má již zkušenosti z výuky na FBMI ČVUT, kde zajišťoval částečně výuku studentů bakalářského oboru v předmětu Elektrické a magnetické pole živých organismů. Bude též využito publikací (knih) výše uvedených expertů z uvedených publikací a částečně i výukových kurzů, které již byly použity při výuce studentů na FBMI ČVUT. Velmi důležitým faktem je i dlouhodobá spolupráce obou VŠ v oblasti výuky, což je nezbytným předpokladem pro realizaci výuky v interdisciplinárních oborech, kterým biomedicínské inženýrství bezesporu je.

Zdůvodnění projektu

Staré Komenského krédo „Škola hrou“ dnes nachází uplatnění v interaktivních výukových programech které využívající simulační hry. Spojení multimediálního prostředí sloužícího jako zvukové a vizuální uživatelské rozhraní se simulačními modely umožňuje studentovi si názorně „osahat“ vykládaný problém ve virtuální realitě. Simulační hrou je možné bez rizika otestovat chování simulovaného objektu – např. zkusit přistávat virtuálním letadlem či léčit virtuálního pacienta, nebo zkoumat funkční fyziologické orgány (např. plíce, ledviny, srdce) odděleně od celého organismu. Velmi účinné je uplatnění simulačních modelů v e-learningových programech pro distanční vzdělávání s využitím internetu. Zavedení simulačních her do e-learningových programů tak podstatným způsobem zefektivní a zatraktivní výuku. Umožní ji také pružně přizpůsobit potřebám v jednotlivých kurzech podle zaměření posluchačů (lékařů, zdravotnických oborů a bioinženýrů. Umožní také vytvářet internetem dostupné kurzy pro celoživotní vzdélávání lékařů, zdravotníků a bioinženýrů.

Velmi významným přínosem je i správný náhled a interpretace fyzikálních jevů a veličin, se kterými se setkávají jak lékaři, zdravotníci, technici, ale i biomedičínští inženýři. Bez patřičného tréninku a možnosti pochopit průběh děje za různých podmínek není možné správné chování v praktických případech.

Simulátor akutního resuscitačního lůžka umožní zavést do lékařské výuky medicíny akutních stavů metody, které se používají při výcviku pilotů, leteckých dispečerů. operátorů atomových elektráren a dalších profesí, kde je nutné dokonale naučit správné řešení krizových situací. To bude mimo jiné velmi názorně realizováno na příkladu vysokofrekvenčního plicního ventilátoru. V rámci tohoto dílčího tématu je důležité i správné chápání a náhled na elektrickou aktivitu srdce, k čemuž by měly výrazně napomoci modely a simulace z oblasti modelování a simulací elektrických zdrojů srdce a mapování elektrické aktivity srdce. Na základě dlouhodobé spolupráce s mezinárodními experty jak při výuce, tak i v rámci výzkumu bude využito důležitých poznatků a výsledků. V době řešení projektu by měla být k dispozici monografie (autor Kneppo) právě z oblasti modelování a simulací elektrických zdrojů srdce a mapování elektrické aktivity srdce, což by mělo umožnit snazší pochopení některých složitějších partií. Modely a simulace budou pak vhodným doplňkem této publikace. Zároveň se tím pokryje oblast výuky elektrofyziologie, která v současné době postrádá takovéto přístupy a pomůcky.

Pro vytváření specializovaných e-learningových programů a lékařských simulátorů je nutná interdisciplinární spolupráce specialistů různých oborů (lékařů, systémových analytiků, programátorů, výtvarníků). Úzká spolupráce Univerzity Karlovy a ČVUT má značné předpoklady pro úspěšné řešení tohoto projektu. Při řešení projektu mimo jiné počítáme s využitím výsledků bakalářských, diplomových prací a doktorských prací studentů ČVUT. Vytváření lékařských simulátorů není pouze technologický problém. Obdobně, jako je teoretickým podkladem letového simulátoru více méně realistický model letadla, je v pozadí lékařského simulátoru model lidského organismu (resp. nějakého jeho subsystému) - a vytvoření alespoň realisticky se chovajícího modelu pacienta je dosud nejednoduchý výzkumný problém, kterým se lékařská fakulta UK a ČVUT zabývali a zabývají v rámci řešení výzkumných úkolů a grantů. Navrhovaný projekt proto představuje uplatnění výsledků těchto výzkumných projektů v pedagogické praxi těchto škol a přispěje k zefektivnění výukového procesu na obou vysokých školách i v celoživotním vzdělávání lékařů, zdravotníků, techniků a bioinženýrů garantovaných těmito školami. Obě vysoké školy mají dlouholeté zkušenosti z výuky studentů v rámci partnerské vysoké školy, takže znají velmi dobře obsah, návaznosti a metody výuky.

projekty/narodni_virtualni_laborator_simulatoru_pro_vyuku_biomediciny_uk_cvut_tvorba_simulatoru_a_jejich_vyuziti_ve_vyuce_lekaru_zdravotniku_a_bionzenyru.txt · Poslední úprava: 2007/07/27 19:31 autor: kofranek