Simulation médicale pour acquisition des compétences en anesthésie
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Mémoire pour l’obtention du Diplôme Inter Universitaire de Pédagogie médicale Année 2011-2012 Simulation Chapitre 1. Définitions et situation du sujet Anne Ducros Urgences Céphalées Hôpital Lariboisière [email protected] Résumé La simulation médicale est un outil pédagogique qui correspond à 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 soin, dans le but d’enseigner des procédures diagnostiques et thérapeutiques, et de répéter des processus, des concepts médicaux ou des prises de décision par un professionnel de santé ou une équipe de professionnels. Elle permet la formation initiale et continue de tous les intervenants de la chaîne médicale, grâce à des séances utilisant des simulateurs de plus en plus fidèles et des scenarii de plus en plus complexes, suivies d’un débriefing. La simulation médicale permet de répondre à un enjeu éthique majeur en postulant « jamais la première fois sur un patient ». A l’instar de l’aéronautique, la simulation permet de former des équipes à la gestion de situation de crises, toujours dans la volonté de réduire le taux d’erreurs médicales. La répétition est possible, sans aucun risque pour le patient, jusqu’à acquisition optimale d’une nouvelle compétence, avant de passer au réel. 1 Introduction L’apprentissage par simulation est déjà incontournable dans de nombreux autres secteurs où la réalité est trop dangereuse, trop coûteuse, difficile à gérer ou inaccessible. En aéronautique par exemple, le simulateur de vol est obligatoire pour la formation initiale du pilote, peut servir lors de la sélection à l’embauche et permet ensuite l’évaluation du pilote tout au long de sa carrière pour le maintien de sa licence de vol. De plus, la simulation est utilisée pour accroître la sécurité du transport aérien en améliorant non seulement les pratiques individuelles des personnels navigants, mais aussi les pratiques collectives, par exemple pour la gestion des crises. Pour toutes ces différentes raisons, la simulation représente un outil pédagogique pour l’enseignement médical. 1. Définition de la simulation La simulation se définie par l’action de simuler avec les sens de « représenter exactement, copier, imiter, feindre, ou prendre l'apparence de » (Dictionnaire Le Robert). Le nom de « simulation » désigne « une méthode de mesure et d’étude consistant à remplacer un phénomène, un système à étudier par un modèle plus simple, mais ayant un comportement analogue » (Dictionnaire Petit Larousse) ou encore « la reproduction expérimentale des conditions réelles dans lesquelles devra se produire une opération complexe » (Dictionnaire Hachette, 2004). Concernant la simulation en santé, la définition suivante a été retenue dans le récent rapport de l’HAS: « Le terme simulation en santé correspond à 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 soin, dans le but d’enseigner des procédures diagnostiques et thérapeutiques et de répéter des processus, des concepts médicaux ou des prises de décision par un professionnel de santé ou une équipe de professionnels » (Chambre des représentants, USA, 111th congress 02-2009)(1). 2. Classification de la simulation en médecine Ainsi définie, la simulation regroupe un ensemble très vaste de méthodes et de techniques qui sont résumées dans la figure 1 empruntée à G. Chiniara (2). La zone grisée correspond aux méthodes de simulation les plus fréquemment utilisées aujourd'hui. 2 Figure 1. Classification de la simulation selon G. Chiniara, sur celle proposée par le Dr Amitai Ziv (3) et par celle adoptée par la PennState University. Cette classification distingue la simulation dite organique de celle dite non organique, qui est elle même subdivisée en électronique ou synthétique, selon que l'information générée par ordinateur y joue un rôle prépondérant ou non (2,3). 2.1. Simulation organique Elle concerne premièrement tout le domaine de la simulation procédurale faite sur cadavre humain ou sur l'animal. Un autre volet concerne la simulation humaine du vivant qui fait référence au concept de patients standardisés ou de consultations simulées. Des patients volontaires ou des acteurs sont sollicités sur la base d'un scenario préétabli et d'une description détaillée de leur « rôle ». Ces techniques sont particulièrement utiles pour former les étudiants à l’interrogatoire médical, l’examen physique, et pour développer leurs compétences en matière de communication. Le type de situation pouvant être reproduit est illimité, par exemple: formation à la consultation d’annonce de mauvaises nouvelles (maladie grave), à l’explication d’un traitement au long cours avec notion de bénéfices/risques, à la gestion de situation 3 difficile (entourage agressif). Ce type de simulation est également utilisé en médecine de catastrophe avec de multiples blessés simulés maquillés mis en situation dans des locaux désaffectés ou en extérieur. 2.2. Simulation non organique électronique Le premier type de simulation électronique est dit « à interface non naturelle ». Il consiste en des logiciels de simulation consultés sur des interfaces écran (screen-based simulation). Ce type de simulation permet d’appréhender des situations complexes, ou d’étudier des concepts illustrés de manière plus concrète par des modèles informatiques (4). Il est adapté à l’apprentissage à distance et au e-learning. Ces applications sont interactives et permettent par exemple, l’apprentissage et l’évaluation des connaissances cliniques mais aussi des processus de prise de décision (gestion d’un événement grave per-opératoire), l’apprentissage du raisonnement clinique par résolution de problème, ou encore l’apprentissage du diagnostic physiologique en cardiologie. Ce type d’enseignement est classique en ACLS (Advanced Cardiac Life Support) (5). Ces différents programmes débutent souvent par un rappel théorique puis un scenario pratique tout en restant devant un écran d’ordinateur. Les situations simulées peuvent être plus ou moins complexes. Au maximum, ce type de simulation propose un environnement en 3D et se rapproche par son réalisme des environnements de jeux vidéo les plus performants. On parle de « serious games » (6). Ces techniques ne présentent pas de limite théorique dans la diversité des situations qu’il est possible de créer et permettent une immersion totale dans la situation mise en scène. Cependant, le coût de création des environnements réalistes virtuels est très élevé. Le second type de simulation électronique est dit « à interface naturelle ». On emploie parfois le terme de « simulateurs à réalité virtuelle » car ils reproduisent généralement des équipements réels mais font appel aux ordinateurs pour générer des données et fournir la rétroaction à l'usager (output). Il peut s’agir d’un respirateur par exemple. 2.3. Simulation non organique synthétique La simulation synthétique peut être procédurale lorsqu'elle sert à reproduire certaines techniques précises (1). Certains simulateurs procéduraux sont dits « low-tech » (part-task trainer) et permettent de reproduire une gamme restreinte de gestes, de manoeuvres ou de techniques. Ils sont plutôt destinés aux novices. Les possibilités sont quasiment infinies, par 4 exemple : bras de perfusion pour apprendre la pose de cathéters intraveineux, rachis lombaire pour apprendre les techniques de ponction lombaire et diverses infiltrations, tête et tronc pour apprendre l’intubation, ou encore reproduction de bassin pour s’entraîner aux touchers pelviens, avec des modèles simulant la normalité du col utérin ou de la prostate, mais également des exemples pathologiques type adénome, cancer, fibrome ou kyste de l’ovaire. D’autres simulateurs procéduraux complexes (complex task trainers) associent un programme informatique et une reproduction haute-fidélité de signaux visuels, sonores et tactiles. Ils permettent de reproduire des situations interventionnelles de haute technicité. Là encore, les possibilités sont multiples, par exemple : simulateur de bronchoscopie reproduisant toutes les étapes de la fibroscopie jusqu’aux biopsies (7), simulateur d’endoscopie digestive ou simulateurs de chirurgie. Parmi ces derniers, les plus sophistiqués procurent une sensation de retour de force ou de résistance au manipulateur, jugée très réaliste. Ils permettent une maîtrise du contrôle oeil/main, avec autoévaluation de la performance et de la dextérité. Ces simulateurs sont utilisables par des étudiants novices, mais aussi par des praticiens confirmés désirant développer ou diversifier leurs compétences. La simulation synthétique de patient, appelée aussi « haute fidélité », comporte des mannequins grandeur nature pilotés par ordinateur, reproduisant un patient (nouveau-né, enfant ou adulte) avec des structures anatomiques et des réponses physiologiques très réalistes (1). Certains ont la possibilité de respirer, parler, et répondre à des stimuli lors d'interventions. Certains de ces simulateurs nécessitent l'intervention d’un opérateur pour réagir aux interventions des participants (script-driven) ; d'autres intègrent des modèles physiologiques permettant au simulateur de réagir automatiquement aux interventions des participants (model-driven). Grâce à des scénarii divers et de complexité croissante, ces simulateurs permettent aux étudiants de s’entraîner pour atteindre des objectifs pédagogiques cognitifs (mise en jeu et validation de connaissances théoriques), psychomoteurs (acquisition de compétences procédurales et techniques) et affectifs (attitudes, comportement, aptitudes de communication). Ces simulateurs permettent aussi d’entrainer des équipes (éventuellement pluri-disciplinaires) à faire face à des situations extrêmes nécessitant des actions immédiates individuelles et collectives (multitâches techniques), dont le bon déroulement avec une communication optimale est essentiel pour la survie du patient (8). Si de surcroit le mannequin est placé dans une salle d'opération ou de réanimation, les situations cliniques 5 vécues le plus souvent en équipe sont très proches de la réalité, faisant parler d’immersion clinique. 3. Notion de fidélité La fidélité est le degré avec lequel la simulation reproduit l’apparence ou les qualités de la réalité (2). La conception classique distingue les simulateurs à basse fidélité (simulateurs procéduraux) des simulateurs à haute fidélité (mannequins complexes avec ou sans immersion clinique). Cette distinction est en partie inexacte. Comme mentionné plus haut, certains simulateurs procéduraux reproduisent les sensations et les réactions propres à leur modèle réel de façon bien plus proche de la réalité que ne peuvent le faire les mannequins. Par exemple, les simulateurs de la fibroscopie bronchique en reproduisent toutes les étapes, de la validation de l’indication de l’examen, jusqu’à la possibilité de faire des biopsies. Une nouvelle conception de la fidélité en stimulation médicale s'inspire de l'aviation et distingue trois dimensions : la fidélité psychologique en référence au degré avec lequel le participant accepte la simulation comme une alternative valable à la réalité, la fidélité de l'équipement en référence au degré avec lequel le simulateur reproduit l'aspect et le comportement de l'équipement réel, et la fidélité de l'environnement en référence au degré avec lequel le simulateur et son environnement reproduisent les signaux visuels et sensoriels réels. Chaque type de simulateur peut être classé selon ces trois axes. Prenons le cas de l’intubation (9). Une tête d'intubation simple ne se classerait pas très bien sur ces trois axes. Une tête fabriquée à partir d’une IRM 3D d'un patient se classerait mieux sur l'axe de la fidélité de l'équipement. Un simulateur de voies aériennes difficiles inséré dans la tête d’intubation augmenterait la fidélité psychologique. Enfin, un mannequin de patient « corps total » se classerait mieux sur l'axe de la fidélité de l'environnement. La fidélité maximale sur les trois axes serait obtenue avec un mannequin ayant des voies aériennes modulables (normales ou difficiles) placé en immersion clinique dans une salle de déchoquage. Enfin, il est proposé de rajouter un 4è axe, la fidélité temporelle. Tout « raccourci » temporel réduit cette dimension de la fidélité. Les principes pédagogiques actuels recommandent l'utilisation de simulations à basse fidélité pour les novices et de simulations à haute fidélité pour les experts. De même, les scénarios de simulation doivent être adaptés au niveau de développement des participants. En effet, au-delà d'un certain niveau de fidélité et de complexité, l'apprentissage des étudiants 6 novices semble décliner. Pour les novices, l'objectif de la simulation est l'acquisition initiale de compétences et le développement d’habiletés praxiques pour atteindre l'automaticité (overlearning). Cet objectif peut s’atteindre avec des simulateurs à basse fidélité, des séances de simulation monothématique et des cas cliniques simples dans lesquels le niveau de « bruit » (éléments surnuméraires ou confondants) est bas. Pour les experts, en revanche, l'objectif principal est le transfert des compétences apprises du simulateur vers l'environnement clinique et le maintien de l'expertise. Or, l'expérience de l'aviation suggère que ce transfert serait plus grand lorsque la simulation reproduit fidèlement l'environnement et le contexte clinique. On privilégiera les simulations à hautes fidélités, complexes, avec des événements multiples, beaucoup de « bruit » et un niveau élevé d'incertitude. 4. Déroulement pratique d’une séance de simulation Chaque séance de simulation médicale comporte une mise en situation simulée d’un individu ou d’une équipe, qui peut, selon les cas, être enregistrée par vidéo (1). Cette mise en situation simulée suit un protocole préétabli appelé scénario, qui doit répondre à un ou plusieurs objectifs pédagogiques. Elle peut comporter l’utilisation, selon les cas, de matériel spécifique (mannequins plus ou moins complexes). Chaque séance doit se terminer par un débriefing, soit immédiat soit différé. Cette dernière étape est indispensable. Il s’agit d’un entretien, entre le(s) participant(s) et le(s) formateur(s), au cours duquel chacun rend compte du déroulement de la séance pour en faire le bilan. 5. Les enjeux de la simulation médicale 5.1. Réduire le risque médical La médecine est une activité à haut risque. Aux États-Unis en 2000, la publication du rapport « to Err is Human » (10) a permis une prise de conscience de l’ampleur des erreurs médicales qui sont responsables de 44 000 à 98 000 décès annuels dans ce pays, et de l’importance du facteur humain dans ces accidents graves. Plusieurs études ont confirmé que les erreurs humaines contribuent à plus de deux tiers des accidents médicaux évitables. C’est l’organisation du système médical tout entier qui doit tendre vers plus de fiabilité. Le rapport «to Err is Human » proposait déjà d’utiliser la simulation médicale comme l’un des moyens de réduire la fréquence ou les conséquences des erreurs médicales. 7 5.2. Primum non nocere L’évolution des mentalités des patients, du corps médical et de la société a favorisé l’émergence du concept pédagogique et éthique suivant qui affirme que les patients doivent être protégés autant que faire se peut de tout sur-risque, et ne sont pas des objets utilisables à volonté pour la formation des professionnels de santé (3). Il s’en suit le postulat « jamais la première fois sur un patient ». La conception classique de la formation médicale pratique reposait (et repose encore largement en France) sur l’adage « see one, do one and teach one ». Même si le formateur est encadre son étudiant pour des taches cognitives (interrogatoire, annonce) ou procédurales (examen physique, ponctions diverses), le bien-être du patient peut être plus ou moins largement compromis. Il est impensable par exemple que plusieurs étudiants examinent successivement un nouveau-né. De plus, il est devenu inacceptable qu’un patient coure un risque dans l’unique but de permettre l’enseignement, ou par manque d’expérience du praticien. La conception actuelle de la formation pratique évolue vers « see one, sim many, teach few… ». La simulation pourrait permettre aux étudiants d’arriver en stage hospitalier déjà « débrouillés » après avoir acquis certaines compétences techniques et cliniques basiques et/ou jugées indispensables au passage à la réalité. 5.3. Enjeux pédagogiques La simulation est un outil pédagogique (1,2,11). Chaque séance doit comporter un ou plusieurs objectifs d'apprentissage cognitifs, psychomoteurs (procédures et compétences techniques) et/ou affectifs (comportement). Le savoir théorique est généralement acquis par des techniques autres que la simulation (cours, lectures). Mais la simulation procédurale et surtout, la simulation électronique, sont bien adaptées à l'atteinte d’objectifs cognitifs. Le passage sur simulateurs synthétiques permet aux étudiants de mobiliser et d’appliquer efficacement leurs connaissances lors d’une mise en situation, sans aucun risque pour le patient, d’exercer leur réflexion, d’intégrer des connaissances cliniques et en sciences fondamentales, d’acquérir de la confiance en soi en gérant leur stress. La simulation favorise l’apprentissage actif. Elle est le plus souvent bien acceptée des étudiants. La formation sur simulateur permet de répéter chaque geste ou procédure jusqu’à la maîtrise totale. Un très grand nombre de situations peuvent être envisagées et simulées, des plus fréquentes et banales aux plus rares et complexes. Ainsi, la simulation pourrait contrebalancer les problèmes liés à l’augmentation du nombre d’étudiants hospitaliers alors que le nombre de 8 patients en hospitalisation traditionnelle diminue et que leurs pathologies sont de plus en plus complexes. Cependant, toutes les situations cliniques ne peuvent encore être simulées, en obstétrique notamment. De plus, certains mannequins manquent encore de réalisme, pouvant représenter un frein dans l’implication de l’apprenant dans le scénario. Néanmoins, les progrès sont permanents, et l’on peut espérer pour l’avenir des mannequins de plus en plus performants et crédibles. Outre la formation initiale des étudiants, la simulation représente un outil précieux pour les internes en 3è cycle ou les praticiens devant et/ou désirant acquérir de nouvelles compétences ou habiletés. Enfin, la simulation peut servir à évaluer les compétences (12). 5.4. Enjeux financiers Les limites de la simulation sont principalement liées à un problème de moyens : ressources humaines (et donc financières) pour faire fonctionner de manière optimale un centre de simulation et l’entretenir, et ressources financières pour construire des locaux adaptés et acquérir, maintenir ou renouveler le matériel. Ces coûts importants peuvent être un frein au développement de la simulation. En effet, en médecine, à la différence d’autres domaines, les coûts de simulation sont supérieurs à la situation réelle (exemple d’une heure de vol sur un avion grande ligne) (1). Cependant, ces coûts élevés devraient pouvoir être comparés aux gains potentiels (11). Ces formations réduisent les temps d’acquisition et pourraient même raccourcir les cursus ; certaines études montrent qu’elles réduisent aussi significativement les temps opératoires (et donc les coûts) par une meilleure maîtrise des gestes des apprenants, particulièrement dans les CHU. Enfin, il reste à évaluer leur impact sur la réduction des risques médicaux. Conclusion Comparés à l’aviation ou le nucléaire, la simulation médicale n’est qu’à ses débuts, particulièrement en France. Pourtant, elle cumule les avantages. Elle apporte une solution à un problème éthique majeur, en postulant « jamais la première fois sur le patient ». Elle permet la formation initiale et continue de tous les intervenants de la chaîne médicale. L’étudiant devient acteur de son propre apprentissage cognitif, psychomoteur et affectif, avec la possibilité de répéter jusqu’à une maîtrise optimale. La simulation permet aussi la formation et l’entraînement collectif à la gestion des situations de crise, où les facteurs humains sont 9 prépondérants dans la réussite ou l’échec d’une situation. Le développement de la simulation est surtout freiné par son coût élevé ainsi que par les réticences de certains médecins. Cependant, dans une volonté d’amélioration de la qualité et de la sécurité des soins, l’intégration de la simulation peut faire évoluer l’enseignement de la médecine dans les années à venir au bénéfice premier de la sécurité du patient. Références (1) Granry JC, Moll MC. Rapport de la Haute Autorité de Santé. État de l’art (national et international) en matière de pratiques de simulation dans le domaine de la santé. 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