Rationnel pour l`utilisation de la simulation en éducation médicale

Journal Identification = MET Article Identification = 0391 Date: April 12, 2013 Time: 4:8 pm
Dossier
mt 2013 ; 19 (1) : 42-51
Rationnel pour l’utilisation
de la simulation en
éducation médicale
Jean-Paul Fournier1,3, Morgan Jaffrelot2
1Centre de simulation médicale, Faculté de médecine de Nice-Sophia Antipolis, 28 avenue
de Valombrose, 06107 Nice Cedex 2, France
2Centre de simulation en santé, (Cesim santé), 29238 Brest, Cedex, France
3Laboratoire de Pédagogie de la santé EA 3412, Université Paris 13-Sorbonne Paris Cité,
France
<fournier[email protected]>
Les auteurs ont effectué une revue de la littérature récente pour documenter le rationnel
du développement de la simulation en éducation médicale. Après avoir précisé les modèles
conceptuels utilisés, notamment le modèle de Kolb et la deliberate practice, l’utilisation de la
simulation est décrite en apprentissage préclinique, puis clinique, notamment en anesthésie-
réanimation, médecine d’urgence, chirurgie, gynéco-obstétrique et pédiatrie. Les expériences
montrant une amélioration de la qualité des soins dans ces domaines sont discutées. La simu-
lation a un impact particulièrement net dans l’entraînement au travail en équipe, qui est l’un
de ses axes forts et un domaine particulièrement important pour son développement. Les
perspectives et les limites sont soulignées. L’intérêt potentiel de la simulation en évaluation
est confronté aux multiples difficultés méthodologiques qu’elle suscite.
Mots clés : simulation, éducation médicale, évaluation
L’ enseignement par simulation
suscite actuellement un grand
engouement en France [1]. De
multiples raisons, dont notamment
les développements technologiques
récents (réalité virtuelle, etc.), y par-
ticipent. Les autorités de santé s’y
intéressent, en particulier dans le
cadre du développement profession-
nel continu (DPC) [1].
Le volume des publications qui
lui sont consacrées croît de fac¸on
exponentielle [2]. Plusieurs méta-
analyses sont venues confirmer son
efficacité en absolu, sans toutefois
formellement démontrer sa supério-
rité sur les méthodes d’apprentissage
plus traditionnelles [3-7], ou son
impact sur la qualité des soins [3, 5].
Cette revue se propose de décrire
le rationnel de l’utilisation de la simu-
lation en éducation médicale.
Seront successivement abordés :
–les différents types de simula-
teurs disponibles ;
–les bases conceptuelles de
l’utilisation de la simulation en édu-
cation médicale ;
–l’utilisation de la simula-
tion dans différents domaines et/ou
spécialités, et notamment dans
l’apprentissage multiprofessionnel
qui constitue un domaine majeur de
l’enseignement par simulation [8] ;
–les perspectives et les limites de
l’enseignement par simulation.
Le monde
de la simulation
La simulation médicale a
été récemment définie comme :
«l’utilisation d’un matériel (comme
un mannequin ou un simulateur
procédural), de la réalité virtuelle
ou d’un patient standardisé pour
reproduire des situations ou des
environnements de soins, dans le
but d’enseigner des procédures
doi:10.1684/met.2013.0391
mt
Tirés à part : J.-P. Fournier
42
Pour citer cet article : Fournier JP, Jaffrelot M. Rationnel pour l’utilisation de la simulation en éducation médicale. mt 2013 ; 19 (1) : 42-51
doi:10.1684/met.2013.0391
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diagnostiques et thérapeutiques, de répéter des processus,
des concepts médicaux ou des prises de décision par un
professionnel de santé ou une équipe de professionnels »
[1]. Il s’agit donc d’une mise en situation dans un environ-
nement reconstruit où l’apprenant devra réaliser une ou
des actions.
On peut schématiquement en décrire cinq aspects,
éventuellement associables (modèles hybrides) [9].
Simulateurs procéduraux
Ce sont les plus anciens et les plus classiques.
Une multitude de simulateurs est disponible, permettant
l’entraînement à des procédures plus ou moins sophisti-
quées : sutures, cathétérisme veineux, etc.
Mannequins haute-fidélité
Ils sont en pleine expansion et bénéficient des récents
progrès technologiques (connexion en Wifi, programmes
pharmacologiques sophistiqués, reconnaissance de code-
barres de «médicaments »injectés, etc.). Ils sont pilotés
par ordinateur et permettent de reproduire fidèlement de
nombreuses situations aiguës, la variation des paramètres
vitaux en fonction de l’histoire naturelle du cas ou des
interventions thérapeutiques des étudiants. Certains sont
équipés de modules pharmacologiques sophistiqués leur
permettant de «réagir »en fonction des interventions
pharmacologiques. Ils peuvent s’intégrer dans des envi-
ronnements médicaux reconstitués (salle d’urgence, bloc
opératoire) où «tout est vrai sauf le patient ».
Simulateurs fonctionnant en réalité virtuelle
Ils permettent l’apprentissage de gestes sophistiqués
(fibroscopie, cœliochirurgie, etc.). Ils disposent de pro-
grammes éducatifs sophistiqués permettant à l’étudiant
de s’autoévaluer. Les étudiants peuvent s’entraîner à des
gestes élémentaires, réaliser une procédure complète-
ment, faire varier le niveau de difficulté de réalisation de
telle ou telle procédure.
Patients virtuels et jeux sérieux (serious games)
Ils utilisent les mêmes principes que les jeux vidéo. Ils
sont déjà utilisés par les industries de service (banques,
assurances) et les militaires, mais peu en éducation médi-
cale. Les jeux sérieux sont des programmes informatiques
attrayants comportant un objectif stimulant, agréables à
utiliser, incluant un système d’évaluation de la perfor-
mance, permettant à l’utilisateur d’appliquer ou d’utiliser
des habiletés, des connaissances ou des attitudes utiles
dans la réalité [10]. L’étudiant apparaît sous forme d’un
avatar (médecin, par exemple), évoluant dans un envi-
ronnement reconstitué, interagissant avec d’autres avatars
(patient, infirmière). Certains sont destinés au grand public
ou à des patients atteints d’affections chroniques ou can-
céreuses [11]. Quelques-uns sont spécifiquement conc¸us
pour les professionnels de santé. Ils n’ont pas montré,
à ce jour, d’efficacité supérieure aux simulateurs plus
classiques [12]. Ils ont, en revanche, un avantage consi-
dérable : leur coût. On peut en rapprocher les jeux vidéo
du commerce, qui pourraient participer à l’acquisition de
certaines habiletés procédurales en cœliochirurgie ou en
endoscopie [12].
Patients standardisés
Il s’agit de patients porteurs d’une pathologie chro-
nique se prêtant à une simulation d’examen clinique
(ex., cirrhose et palpation du foie), d’adultes sains, voire
d’acteurs. Tous sont entraînés à interagir avec les étu-
diants de fac¸on reproductible (standardisée). L’utilisation
de patients standardisés a fait l’objet d’une conférence de
consensus en 1992 [13].
Ces multiples systèmes tendent à remplacer des
modèles plus anciens (apprentissage sur animal ou
cadavre) qui gardent encore quelques indications.
Quoi qu’il en soit :
–les différents types de simulateurs sont complémen-
taires et ne correspondent pas à l’acquisition des mêmes
compétences ;
–ils peuvent être utilisés simultanément ou séquen-
tiellement ;
–les simulateurs sont au service des intentions des
enseignants, et un même simulateur pourra être utilisé
dans des indications, et avec des objectifs différents :
ainsi un tampon d’injection peut permettre l’apprentissage
technique de tel ou tel type d’injection (sous-cutanée,
intramusculaire). Placé sur le bras d’un «vrai »patient,
il permet l’apprentissage de la communication lors de la
réalisation d’une injection.
Bases conceptuelles
L’enseignement par simulation fait appel à plusieurs
concepts éducatifs, dont au moins cinq sont directement
utilisés.
Le modèle de Kolb (1984)
Dans ce modèle, Kolb [14] postule que les apprenants
évoluent selon quatre modèles : divergent, assimilateur,
convergent et accommodateur selon la part réciproque
qu’ils accordent à expérience versus théorisation, et action
versus réflexion. Les apprenants passent par les quatre
stades. Il est facile de faire correspondre ces différentes
étapes avec les étapes clés de la simulation : prépara-
tion (scénario, environnement) pour le modèle divergent,
debriefing pour le modèle assimilateur, décontextualisa-
tion pour les modèles convergent et accommodateur.
mt, vol. 19, n◦1, janvier-février-mars 2013 43
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Deliberate practice [5, 15]
Ce concept est partagé par d’autres formes
d’apprentissage : échecs, musique, sports de haut
niveau, etc. Cette théorie implique un fort engagement
de l’étudiant dans l’analyse de son activité et la répétition
des tâches afin d’atteindre des objectifs clairement définis
à l’avance et l’obtention d’un niveau de maîtrise. La
correction de ses erreurs grâce à la rétroaction est un
élément constitutif important. Cette théorie convient à
certains apprentissages, en particulier psychomoteurs, qui
doivent être ensuite intégrés au sein d’une compétence
professionnelle. Elle implique au moins neuf éléments :
–apprenants fortement motivés ;
–tâches et objectifs d’apprentissage clairement identi-
fiés ;
–niveau de difficulté approprié ;
–activité ciblée répétitive ;
–évaluation selon des critères rigoureux, précis et
didactiques ;
–retour par les enseignants ;
–apprentissage actif (les étudiants analysent leurs
expériences, leurs erreurs, leurs stratégies d’apprentis-
sage) ;
–évaluation en vue d’atteindre un niveau de maîtrise ;
–puis, passage à une autre tâche ou une autre unité
d’enseignement.
Andragogie [16]
Il s’agit de l’éducation des adultes, à distinguer de
celle des enfants (pédagogie). Les concepts sont tirés de
l’enseignement post-scolaire et peuvent être résumés en
cinq points :
–nécessité de savoir pourquoi ils apprennent ;
–motivation ;
–acquisition de nouvelles connaissances, bâties sur
les connaissances antérieures ;
–enseignement devant tenir compte de la diversité des
expériences des apprenants ;
–implication active des apprenants dans le processus
éducatif.
Apprentissage en contexte authentique
[17, 18]
Ce concept stipule au moins un environnement réa-
liste [18]. L’authenticité de contexte d’apprentissage ne se
résume pas à la fidélité de l’environnement. L’authenticité
du contexte implique que le problème à résoudre soit cré-
dible, pertinent (adapté aux objectifs d’apprentissage), et
que la tâche à accomplir pour le résoudre soit complète
(intégrant les aspects relationnels, éthiques, procéduraux,
etc.) [17]. Des données récentes sont venues confirmer
ces concepts : les transferts de connaissances à la pra-
tique sont favorisés par la fidélité des simulateurs utilisés
et des contextes (re)créés [19]. L’adjonction des facteurs
de stress augmente la performance des étudiants sur un
modèle d’arrêt circulatoire [20].
Retour après séance (debriefing)
C’est la phase essentielle d’une séance de simulation,
qui est en fait bâtie pour introduire le debriefing qui la suit
directement [21].
Les séances de simulations sont habituellement
organisées en trois phases : définition des règles de fonc-
tionnement (briefing), mise en situation et debriefing.
Cette dernière phase correspond au temps d’analyse et
de rétroaction (feedback). Les enseignants qui souhaitent
préparer leurs étudiants au transfert des apprentissages
réalisés lors de la séance de simulation vont profiter
de ce temps pour extrapoler, à partir des faits observés,
ce que seraient leurs actions ou comportements dans
d’autres contextes. Pour ce faire, ils vont analyser les
raisons qui ont poussé les étudiants à adopter telle ou
telle attitude, à prendre telle ou telle décision, à réali-
ser tel ou tel geste, à mener une procédure de telle ou
telle manière, sans porter de jugement sur le processus
observé. L’évaluation est ici formative, afin de permettre
aux étudiants et enseignants d’adapter leurs stratégies
d’enseignement/apprentissage.
L’absence de debriefing obère gravement l’efficacité
des séances de simulation [21]. C’est un point capital
de la qualité des séances de simulation, tant pour les
enseignants [18], que pour les étudiants [22]. Ces der-
niers en font d’ailleurs un des points clés de la qualité
de l’apprentissage en stages cliniques [23].
Il peut s’appuyer sur des enregistrements audio-vidéo
de la session. Il nécessite des enseignants spécialement
entraînés, experts dans leur domaine, à même d’articuler
les connaissances acquises en simulation avec les connais-
sances antérieures, y compris en sciences fondamentales,
de favoriser la réflexion dans l’action [17], et de gérer
la dynamique de groupe [21]. De multiples guides et
recommandations existent. Le modèle de Rudolph et al.
a l’avantage de la simplicité et de la validité [24].
Au terme de ces deux premières parties, un certain
nombre d’idées se dégage [18] : l’enseignement par simu-
lation a des points forts : des simulateurs de plus en plus
sophistiqués/réalistes, permettant l’acquisition et le main-
tien de connaissances/compétences, extrapolables à la
vraie vie. L’impact didactique est mesurable et les simu-
lateurs sont utilisables pour l’évaluation. La simulation
favorise le travail en équipe. Elle impose des conditions
sine qua non : formation des enseignants, intégration dans
le curriculum, debriefing,deliberate practice. Ces points
forts convergent largement avec les attentes des étudiants
[22], qui soulignent l’impact de la possibilité de travailler
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en groupes, d’améliorer la communication au sein du
groupe dans une approche multiprofessionnelle et le gain
de confiance en soi [22].
Utilisation de la simulation
en éducation médicale
L’enseignement par simulation a acquis récemment
une grande popularité parmi les étudiants, ensei-
gnants et institutions. À l’inverse des différents courants
d’enseignement classiques (approche traditionnelle,
approche par problème, etc.), la simulation mobilise
des compétences cognitives, techniques, voire des
aspects émotionnels [8, 20]. Cette multiplication des
canaux d’informations est susceptible de renforcer les
apprentissages [8]. De plus, elle permet d’enseigner et
d’évaluer d’autres aspects des compétences cliniques
que l’aspect purement cognitif : communication, pro-
fessionnalisme, travail en équipe [8]. Aux États-Unis,
l’Accreditation Council for General Medical Education
(ACGME) en fait une composante indispensable de
l’apprentissage pré-gradué [25]. La simulation est une
technique d’enseignement et non une fin en soi. Ne
pas l’intégrer dans un curriculum d’enseignement, en
l’associant à d’autres techniques d’apprentissage consti-
tuerait une erreur majeure [18, 22]. Les quelques études
qui ont comparé simulation et méthodes traditionnelles
n’ont pas montré de supériorité nette de la simulation
[26, 27]. À l’inverse, quand la simulation a été intégrée
dans un curriculum, les étudiants dont la formation
incluait la simulation s’avéraient bien plus performants
[28].
Utilisation de la simulation
dans les sciences fondamentales
Plusieurs types de simulateurs ont été utilisés. Les
plus séduisants sont les simulateurs haute-fidélité [29-
33]. Ils sont particulièrement utilisés en physiologie
[29-32] et pharmacologie [32, 33]. Les étudiants pré-
fèrent cet apprentissage à l’enseignement classique [33]
et démontrent un meilleur niveau de performance qu’avec
l’enseignement traditionnel [33]. Ces simulateurs peuvent
être utilisés très précocement dans le curriculum [29, 30].
Les simulateurs sont classiquement utilisés en petits
groupes ; ils peuvent également être utilisés avec suc-
cès avec des grands groupes [34]. Gordon et al. [35] ont
comparé les deux approches : enseignements tradition-
nels (cours, conférences) versus enseignement traditionnel
et simulation:àlafindel’enseignement, les étudiants
des deux groupes atteignaient le même niveau de per-
formance. En revanche, à un an, les étudiants du groupe
simulation avaient un niveau de performance significati-
vement supérieur [35].
Utilisation de la simulation
au cours de l’apprentissage clinique
De multiples simulateurs permettent aux étudiants de
maîtriser telle ou telle technique, avant de les utiliser sur
les patients, à la satisfaction de ces derniers [36].
Des modèles plus sophistiqués permettent de
modéliser l’examen pulmonaire ou cardiovasculaire,
qu’étudiants et résidents maîtrisent de moins en moins
[37]. L’entraînement sur le simulateur d’examen cardio-
vasculaire développé à Miami (Harvey®) permet d’obtenir
une amélioration significative de la performance aux
examens écrits [38], et surtout de généraliser cette
amélioration aux patients réels [39]. Les patients virtuels
permettent également aux étudiants d’améliorer leur per-
formance lors de l’interrogatoire et, plus généralement,
leur aptitude à la communication [40].
Utilisation de la simulation
en anesthésie, réanimation
et médecine d’urgence
Les simulateurs sont largement utilisés en anesthésie,
réanimation et médecine d’urgence, et ce depuis long-
temps [8].
Schématiquement, la simulation est utilisée dans deux
indications :
–les situations cliniques pour lesquelles la rapidité et
la qualité des décisions médicales conditionnent la survie
des patients, par exemple, la prise en charge de l’arrêt
cardiorespiratoire ;
–les procédures techniques complexes : par exemple,
l’intubation orotrachéale ou le cathétérisme veineux cen-
tral échoguidé.
L’arrêt cardio-respiratoire constitue un modèle sédui-
sant où la simulation renforce l’adéquation de la prise
en charge des patients avec les recommandations établies
[41].
En matière de gestes techniques complexes, le contrôle
des voies aériennes est acquis plus facilement qu’avec
un apprentissage traditionnel (rappels anatomiques, vidéo,
etc.), et surtout maintenu plus longtemps [42]. Qui plus
est, la simulation permet de familiariser les profession-
nels de santé à des techniques particulières : alternatives à
l’intubation (masque laryngé, etc.), intubation sous fibro-
scopie.
Surtout, le groupe de Barzuk [43] a pu mettre
en évidence l’impact de l’apprentissage par simulation
sur la qualité des soins en matière de cathétérisme
veineux central échoguidé : les internes formés en simu-
lation génèrent significativement moins de complications
(piqûres artérielles, pneumothorax, infection, prolonga-
tion de la durée d’hospitalisation) [43, 44]. Enfin, ce
groupe a pu également démontrer l’impact économique
d’une telle approche [45]. Ces points ont un impact majeur
mt, vol. 19, n◦1, janvier-février-mars 2013 45
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et justifient l’intérêt institutionnel (hôpitaux, instituts de
formation) pour la simulation [1].
Lors de la prise en charge des cas simulés, les erreurs
commises sont les mêmes que celles réalisées dans la réa-
lité [46-48]. On peut donc raisonnablement considérer
d’extrapoler la généralisation à la vraie vie [46-48].
Un tel impact, supposé ou réel, justifie que la
simulation soit également utilisée comme technique
d’évaluation, avec toutes les difficultés méthodologiques
que cela implique (voir infra) [49, 50]. Une telle approche
débouche également sur la certification et la recertification
des professionnels comme aux États-Unis [8] et en Israël
[51], avec comme corollaire, la nécessité d’accréditer les
centres de simulation [52, 53].
Utilisation de la simulation en chirurgie
La chirurgie a considérablement bénéficié des progrès
technologiques et notamment de la réalité virtuelle qui
permet de «réaliser »deAàZuneintervention complète
par voie cœlioscopique.
L’apprentissage sur simulateur fait partie intégrante
du curriculum chirurgical de l’ACGME [25]. Cet ensei-
gnement doit être obligatoire et non facultatif [54]. Les
différents exercices font l’objet d’un score (temps de réa-
lisation, choc entre les différents instruments, etc.) qui
a un impact favorable sur l’apprentissage [55]. Plusieurs
échelles sont utilisées. L’Objective Structured Assessment
of Technologic Skills (OSATS) a été validée dans cette
indication [56]. Elle permet notamment de distinguer les
praticiens par leur niveau d’expérience [56].
En termes d’efficacité, l’apprentissage sur simulateur
permet d’acquérir des compétences précises [57], d’autant
plus que l’entraînement sur simulateur a été débuté plus
tôt dans le cursus [58, 59]. Par rapport au curriculum tra-
ditionnel, les résidents formés sur simulateur «gagnent »
du temps : les résidents de première année atteignent le
niveau de compétence des résidents de deuxième année,
etc. [59].
Surtout, l’apprentissage sur simulateur améliore la per-
formance au bloc opératoire [60-64].
Simulation en obstétrique et pédiatrie
C’est un des plus anciens exemples d’entraînement
à un acte technique sur simulateur : la «machine »de
madame Du Coudray (1712-1790) était utilisée avec suc-
cès dès le XVIIIesiècle.
Les simulateurs actuels permettent l’entraînement aux
différentes phases de l’accouchement, mais aussi à des
procédures plus sophistiquées (amniocentèse échoguidée,
détermination du mode de présentation fœtale, etc.) [8].
Enfin, très récemment, ont été mis sur le marché des
simulateurs haute-fidélité permettant de monitoriser la
«parturiente »et l’«enfant »lors de l’accouchement et
immédiatement après.
C’est un domaine où l’enseignement par simulation
a un impact direct en termes de qualité des soins :
l’entraînement sur simulateur permet de réduire significati-
vement le taux de complications néonatales après dystocie
de l’épaule [65].
Les simulateurs haute-fidélité materno-fœtaux per-
mettent l’entraînement à la gestion de situations
obstétricales urgentes avec prise en charge maternofœ-
tale, aussi bien sur l’aspect technique, que sur la prise
en charge en équipe multiprofessionnelle. Une revue
récente souligne l’efficacité d’une telle approche, débou-
chant sur une amélioration des pratiques en périnatalogie
[66].
De fait, deux aspects particuliers vont émerger :
–les étudiants formés sur simulateur gagnent en confi-
ance en soi et, plus accessoirement, améliorent leurs
scores à l’examen final [67] ;
–surtout, cette confiance en soi et les connaissances
acquises persistent jusqu’à une année après les séances de
simulation, quel que soit le niveau de formation initiale
[68].
En pédiatrie, la simulation a longtemps reposé sur
l’utilisation de patients standardisés [8]. Plus récem-
ment, les progrès technologiques ont permis d’utiliser des
simulateurs haute-fidélité pour l’apprentissage en néo-
natalogie. Plusieurs études sur simulateur ont souligné
l’insuffisance de conformité des pratiques aux recomman-
dations établies [69] et l’amélioration de ces pratiques
après simulation [69]. Cette approche est très prometteuse
[70].
Simulation et travail multiprofessionnel
C’est un concept directement issu de l’industrie aéro-
nautique qui évalue l’impact des facteurs humains dans
les situations à fort stress ou à haut risque. La communi-
cation à l’intérieur du groupe est fondamentale et rend
compte de près de 70 % des événements sentinelles
[71]. Il s’applique particulièrement à des situations telles
que les urgences, le bloc opératoire, les services de
soins intensifs ou de réanimation [72, 73]. La qualité
du travail en équipe multiprofessionnelle est directement
corrélée à la qualité des soins [72, 73]. De ce fait,
c’est devenu un enjeu majeur en éducation médicale
[74] et la simulation paraît particulièrement performante
dans cette optique [71-78], y compris avec des étudiants
[79].
Les scénarios évaluent les facteurs humains et leur
impact sur les décisions et le devenir des «patients ». Ils
permettent d’identifier les lacunes habituellement obser-
vées : défaut de communication au sein de l’équipe,
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