I pazienti robot alla prova della didattica: utili, ma con dei limiti

HAL s5301 è concepito per consentire agli studenti la pratica delle principali tecniche mediche applicate in pronto soccorso, terapia intensiva e chirurgia. Lo scopo è simulare l’attività ospedaliera: il robot, gestito da una “sala regia”, simula un caso clinico proposto da un docente, e gli studenti cercano di formulare la diagnosi, con il maggior realismo possibile. HAL è un robot umanoide che non solo muove braccia, occhi e perfino suda ma, grazie all’intelligenza artificiale, parla e risponde a tono. Ancor più importante, riproduce la fisiologia cardiaca, respiratoria, vascolare e cerebrovascolare. I medici possono applicare al robot gli strumenti reali della pratica clinica, come stetoscopi, defibrillatori, sensori e ventilatori. È possibile perfino inserire un catetere o fare un prelievo venoso. Alla fine della sessione di diagnosi simulata, il debriefing consente a studenti e professori di identificare gli eventuali errori e indicare correzioni e strategie. 

L'ultimo di una serie

Il robot di Accurate e Gaumard è solo uno degli ultimi esempi di un approccio che è parte della didattica e del training medico in Italia e in tutto il mondo. I primi passi nell’uso della simulazione in ambito medico risalgono al 1963, quando il neurologo Howard S. Barrows introdusse nell’insegnamento l’uso di “pazienti simulati”, ovvero attori che mimano condizioni patologiche. I primi simulatori robotici arrivarono poco dopo, con i manichini Sim-One e Harvey, tra 1968 e 1969. In particolare Harvey, un simulatore cardiologico capace di imitare numerose funzioni come la pressione sanguigna, la pulsazione venosa e arteriosa alla giugulare e suoni cardiaci normali e patologici, è stato il primo grande successo della simulazione nel training clinico. Tanto che, continuamente aggiornato, è tuttora in commercio. 

Diversi studi hanno indicato che i simulatori sono di aiuto, specialmente per gli studenti, nell’affinare le abilità individuali e di squadra nelle specializzazioni più disparate. Il manichino Harvey aveva mostrato già in uno studio del 1987 di migliorare, in alcuni compiti, le capacità diagnostiche degli studenti di medicina. Oggi ci sono evidenze dell’utilità didattica dei manichini che coprono un ampio arco di compiti chirurgici e non solo: dalla chirurgia laparoscopica alla gestione degli ictus, alla cateterizzazione venosa alla interpretazione degli EEG. 

I manichini simulatori più realistici, come HAL s5301 di Gaumard appena installato a Trieste, ma anche come SimMan (Laerdal, Norvegia) o METI-HPS (CAE Healthcare, Florida, US) oggi possono imitare una quantità disparata di sintomatologie e segni vitali che rispondono agli interventi e possono essere abbinati, per esempio, a software di simulazione dei parametri emodinamici. Permettono inoltre di simulare e addestrarsi ripetutamente a rispondere a eventi rari o inattesi, e permettono di affinare anche skills non tecniche, come il lavoro di squadra, la capacità di decidere in situazioni di crisi, e la comunicazione. 

Il valore didattico

Anche senza arrivare al livello di sofisticazione di HAL s5301, i manichini sono già parte integrante della didattica della medicina in Italia. Un esempio è il Centro di Simulazione Medica Avanzata dell’Università di Torino, che include quattro manichini ad alta fedeltà (tre adulti e un bambino). "Gli scenari ad alta fedeltà sono di solito strumenti della formazione post-laurea, ma noi utilizziamo i nostri manichini tecnologici anche per gli studenti di medicina del terzo anno, che imparano a rilevare i parametri vitali, a leggere la striscia ECG e a riconoscere le situazioni di instabilità clinica. Sono previsti scenari di simulazione con role-playing, per imparare ad affrontare l’esame clinico di un paziente e a ragionare sulla diagnosi, lavorando in squadra. Al sesto anno, poi, oramai vicini alla laurea, tornano a SimTo per il tirocinio di emergenze" spiega la dottoressa Grazia Papotti, coordinatrice del Centro. 

Lo scopo, come dichiara a Univadis il professor Alberto Milan, altro coordinatore del Centro, è mettere gli studenti in grado di superare le proprie incertezze. "Si ha la percezione che lo studente riesce fare domande con maggiore tranquillità, a sbagliare con maggiore tranquillità e di conseguenza riesce a formarsi più rapidamente". E gli studenti sembrano confermare. Miriam Rosso, che ha seguito i tirocini con manichini all’Università di Torino, ha commentato per Univadis: "Per me questa esperienza è stata fondamentale, perché al mio ingresso in reparto ero già abbastanza sicura su come visitare i pazienti e su come distinguere correttamente i segni clinici. Al sesto anno il tirocinio è ancora più utile, visto che è settato in un contesto di emergenza e pronto soccorso. Sicuramente senza il tirocinio su manichino, la prima volta in reparto sarei stata molto più insicura e disorientata".

Costi e alternative virtuali

Come ogni tecnologia, l’uso di manichini simulatori ha incontrato critiche. I robot, innanzitutto, tendono a essere costosi. HAL s5301 ha un costo intorno ai 100.000 dollari, a cui si aggiungono 16.000 dollari di costi di servizio, e i costi di un simulatore realistico possono lievitare in generale fino a 250.000 dollari. È possibile ottenere risultati analoghi spendendo meno? Forse. Un aspetto ancora da chiarire nella letteratura scientifica è se l’uso di simulatori si traduca in esiti migliori per i pazienti. Le rare revisioni sistematiche non trovano un vantaggio statisticamente significativo del training tramite simulazione rispetto a quello convenzionale, quando si va a vedere l’esito del paziente, nelle endoscopie o in ambito chirurgico. Nel caso dell’Università di Torino per ora viene registrata la competenza percepita, ma sono in programma studi più approfonditi sulle competenze effettivamente acquisite "Dall’analisi dei numerosi dati scientifici finora raccolti (da marzo 2021 a luglio 2023 abbiamo sottoposto a tirocinio 3500 studenti di medicina) è emerso che gli studenti migliorano significativamente dopo il tirocinio la competenza percepita per ognuna delle attività pratiche oggetto di addestramento. Cercheremo anche di ottenere delle misure oggettive e di confrontare i nostri discenti con coorti di studenti sottoposti a formazione tradizionale non in simulazione". 

È interessante notare che, quando si confrontano diversi tipi di tecnologie di simulazione, le tecnologie di realtà virtuale sembrano essere, almeno in alcuni casi, altrettanto utili dei manichini, a costi anche 22 volte inferiori. Un trial pilota randomizzato nel 2021 non ha trovato differenze tra l’uso di manichini robot e simulazioni in realtà virtuale nella gestione di casi di medicina d’urgenza, così come uno del 2023 riguardante la broncoscopia diagnostica.

Viceversa, almeno due studi, uno nel 2021 e uno nel 2022, hanno riscontrato che gli studenti erano più a loro agio e ritenevano assai più istruttivo esercitarsi con pazienti simulati da persone rispetto ai robot, percepiti come meno realistici. Va detto però che anche durante una simulazione con manichini è possibile aggiungere del feedback verbale e umano, come ci conferma la dottoressa Papotti: "In alcuni casi possiamo simulare facendo parlare il manichino con la voce di un tutor/attore dalla regia. Alcuni manichini lo consentono direttamente; per altri ci siamo arrangiati acquistando un piccolo amplificatore che leghiamo sotto il lettino; lo studente sa bene che non è il manichino a parlare, ma in realtà riesce pressoché sempre a calarsi maggiormente nello scenario e a relazionarsi bene con il finto paziente. Questo è un ottimo addestramento, gli studenti iniziano a capire come è difficile e delicato gestire la comunicazione e scegliere il linguaggio e il registro giusto".

Il rischio di essere troppo precisi

Esiste infine il rischio, come paventato già da un dibattito del 2015, che le simulazioni possano in realtà essere fuorvianti. Sia i manichini sia altri metodi di simulazione, infatti, non possono imitare correttamente tutti i sintomi e i tipi di condizioni. Per esempio in ambito neurologico i simulatori umani non possono imitare correttamente convulsioni epilettiche, afasia o un ictus. Un attore che imita convulsioni epilettiche mostrerà in realtà quelle che, a un occhio esperto, saranno convulsioni psicogene: che vanno distinte e richiedono trattamenti diversi dalle convulsioni epilettiche. Viceversa un manichino rischia di essere troppo “pulito” nella sua imitazione di sintomi, senza le ambiguità che devono essere affrontate nella realtà. Il rischio di mistraining - addestramento falsato - è dovuto anche alla non perfetta accuratezza anatomica dei manichini, che in passato era stata evidenziata da diversi studi. Per esempio uno studio del 2021 sui simulatori delle vie respiratorie di neonati prematuri ha riscontrato numerose differenze tra l’anatomia reale e quella simulata, che può portare a imparare - e quindi applicare - tecniche di ventilazione eccessivamente intensive, potenzialmente in grado di danneggiare il paziente. Gli studenti di medicina ne sono consapevoli, come fa presente Miriam Rosso: "I casi clinici, per quanto realistici, rimangono pur sempre un po' standardizzati (difficilmente includono tutte le comorbidità che invece i pazienti "reali" hanno quotidianamente), ed è ridotta l'interazione con il paziente (fare un'anamnesi, indagare il dolore in modo accurato…)".

I manichini quindi, per garantire un’esperienza formativa completa e accurata, devono essere accompagnati a un’adeguata preparazione dei docenti, che sia in grado di comprendere e manovrare intorno ai potenziali limiti dei simulatori, conclude Papotti: "Per garantire formazione di alta qualità anche i tutor devono essere specificamente formati, seguiti ed ascoltati. La tecnologia è complessa e richiede attenzione e competenza. Ritengo che, se uno studente apprende in modo errato, il motivo non sia mai il mancato realismo del simulatore, ma una carenza da parte di chi ha progettato l’attività o di chi la assiste come tutor o facilitatore. I tutor devono sempre segnalare onestamente ciò che si avvicina di più o di meno alla realtà. Devono avere alle spalle un bagaglio sufficiente di esperienza sul campo, e metterlo a disposizione".