Ultrasound-based diagnosis by the physician of emergency department: simulation modeling and practical implementation

Abstract


Aim. Assessment of the impact of independent ultrasound screening by the emergency physician on the daily activities of the emergency department.

Methods. The effectiveness of the use of ultrasound screening by the emergency physician was assessed using computer-based simulation modeling and the subsequent implementation of the data obtained into the practical work of the emergency department. The results were analyzed using descriptive statistical methods.

Results. In the course of the study, a simulated model of emergency department was built, similar to the actually functioning department in the Pavlov First St. Petersburg State Medical University. The new professional emergency physician’s standard, requiring knowing the basics of ultrasound-based diagnosis, were implemented first in the model and then in everyday practice. Independent ultrasound screening by the emergency physician allows reducing the length of stay of patients in the emergency department and the workload on medical personnel at the same time increasing the capacity of the department which is confirmed both by computer simulation and by actual implementation in the daily activities of the department.

Conclusion. The data received are indicative of a positive impact of independent ultrasound screening on the hospital stay of patients in the department and workload on the medical staff; emergency residency program should be complemented by teaching the basics of ultrasound diagnosis.


В течение последних десятилетий структура оказания медицинской помощи населению приобретает совершенно новый вид. Начиная с 2013 г., в России законодательно изменился подход к оказанию скорой медицинской помощи в условиях стационара [1].

Внедрение стационарного отделения скорой медицинской помощи (СтОСМП) заставило пересмотреть действовавший профессиональный стандарт врача скорой медицинской помощи (СМП), расширив его компетенции [2]. Одна из новых компетенций — самостоятельное применение ультразвуковой (УЗ) диагностики при обследовании пациентов экстренного профиля.

В мировой практике этот вопрос широко освещается, а его решение активно реализуется в течение последних десятилетий [3]: по данным некоторых исследований, около двух третей (47,7–68,9%) [4] УЗ-исследований выполняет у постели больного врач экстренной медицины. В России врач СМП УЗ-скрининг использует редко. Его внедрение требует пересмотра профессиональной подготовки по специальности «скорая медицинская помощь», однако практическая реализация уже начинается в действующих СтОСМП. На данной стадии развития госпитального этапа СМП в России существует необходимость оценки эффективности самостоятельного УЗ-скрининга врачом СМП в стационарных условиях.

Расширение профессиональных обязанностей врача СтОСМП было решено оценить с помощью компьютерного имитационного моделирования с последующим практическим внедрением полученных результатов. Для создания имитационной модели была выбрана программа Flexsim HealthCare, разработанная в 2003 г. компанией Flexsim Software Products, Inc. Программа включает специальную библиотеку для создания моделей медицинских учреждений [5]. Есть возможность оценить сбалансированность производственных линий, выявить слабые места производительных процессов, проверить различные методы планирования, а также оптимизировать бизнес-процесс в конструируемой модели [6, 7]. Модель может быть представлена в виде трёхмерной графики, что повышает её доступность для обычных пользователей. Данная программа получила высокую оценку в ряде клиник Европы, Канады и США [8].

Объектом создаваемой модели стало СтОСМП, функционирующее в ­ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. И.П. Павлова».

В рамках оптимизации работы отделения планировалось проведение эксперимента, направленного на расширение должностных обязанностей врача СтОСМП: на добавление использования им самостоятельного УЗ-скрининга.

Полученные в ходе эксперимента модельные расчёты статистически сравнивали с реальными сроками пребывания пациентов по данным используемой в университете медицинской информационной системы QMs, для чего применяли t-критерий Стьюдента при сравнении средних величин.

После получения данных имитационного моделирования они были использованы в реальной работе отделения. Врачи СМП после короткой практической подготовки начали применять в повседневной деятельности УЗ-скрининг в рамках FAST- и BLUE-протоколов [9–11]. Для этого использовали портативный аппарат V-Scan, выпущенный компанией General Electric. При внедрении технологии исследования дублировал специалист на стационарном УЗ-аппарате.

Первоначально создали 3-D модель СтОСМП, которая включала основные объекты, определяющие рабочее место, а также медицинскую переносную технику. Кроме того, на объекте выделены три основные рабочие зоны отделения (красная — палата реанимации и интенсивной терапии; жёлтая — палата динамического наблюдения; зелёная — зал ожидания), согласно существующей дифференцировке пациентов в реальном времени, в зависимости от времени ожидания осмотра врачом, тяжести состояния пациента и объёма выполняемых лечебно-диагностических процедур.

После визуализации был прописан алгоритм путей следования пациентов, а также весь основной рабочий процесс внутри отделения. В итоге была создана имитационная модель, соответствовавшая по структуре и функциям оригиналу (рис. 1).

 

Рис. 1. Трёхмерная модель1 стационарного отделения скорой медицинской помощи Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. И.П. Павлова

 

После построения объекта СтОСМП в компьютерной программе был проведён анализ функционировании отделения на основе базы данных медицинской информационной системы QMs за период 2017–2018 гг. Для наиболее точных расчётов осуществлялся хронометраж времени 50 случаев каждого вида исследования. Также в модель было внесено действующее штатное расписание. В результате были получены временные интервалы выполнения инструментальных исследований и консультаций на 1 больного (табл. 1).

 

Таблица 1. Длительность и частота ­выполнения ­исследований и консультаций в стационарном ­отделении скорой медицинской помощи

Манипуляция

Длительность, мин

Частота

Рентгенография

8,6±3,5

0,335

Компьютерная томография

18,4±9,4

0,177

Эхокардиография

24,1±4,4

0,205

Ультразвуковое исследование

23,4±5,2

0,678

Магнитно-резонансная томография

49,6±2,3

0,027

Фиброгастро­дуоденоскопия

19,9±3,8

0,128

Консультация специалиста

19,8± 3,7

0,801

 

Отсутствие значимых различий (p >0,05) позволило предположить, что модель соответствует реальности, а дальнейшие эксперименты с ней могут отражать действительность.

После подтверждения соответствия модели был проведён эксперимент, в ходе которого было решено снизить частоту ультразвуковых исследований, выполняемых сторонним специалистом, от исходных 0,678 до 0,31 при условии поступления 75 человек в сутки. Время работы врача СМП с пациентом было увеличено на 10 мин для выполнения УЗ-­скрининга.

В результате 10-дневного эксперимента достоверно снизилось время пребывания пациентов в жёлтой и зелёной зонах, а также было отмечено существенное уменьшение нагрузки на средний медицинский персонал (табл. 2). Данные изменения обусловлены, по нашему мнению, отсутствием необходимости в транспортировке пациентов в кабинеты для исследований, а также уменьшением времени ожидания сторонних консультантов для проведения повторных осмотров после исследований.

 

Таблица 2. Результаты эксперимента с расширением обязанностей врача стационарного отделения скорой ­медицинской помощи в имитационной модели

Параметры

До

После

t-критерий Стьюдента

Длительность пребывания в зонах отделения T±t, мин

КЗ

108,5±2,1

103,9±1,8

1,66 (p >0,05)

ЖЗ

149,06±3,2

129,2±2,5

4,89 (p <0,05)

ЗЗ

218,9±3,4

199,1±2,9

4,43 (p <0,05)

Загруженность врачей, %

КЗ

28,92%

19,27

 

ЖЗ

74,89%

58,19

 

ЗЗ

89,29%

59,31

 

Загруженность среднего персонала, %

КЗ

68,05%

47,89

 

ЖЗ

79,97%

59,39

 

ЗЗ

77,4%

70,2

 

Примечание: КЗ — красная зона; ЖЗ — жёлтая зона; ЗЗ — зелёная зона.

 

После проведённого эксперимента полученные результаты были применены на практике. Регулярное использование УЗ-скрининга в рутинной практике врача СМП показало, что количество значимых ошибок не превышало 4% [12], однако сохранялась высокая частота повторных УЗ-исследований с привлечением специалиста УЗ-диагностики. Это обусловлено, по нашему мнению, как отличием информативности скрининг-протоколов от комплексного УЗ-исследования, так и необходимостью более глубокого изучения данной методики в программе ординатуры по специальности «скорая медицинская помощь».

Выводы

1. Компьютерное имитационное моделирование позволяет изучать работу медицинского подразделения в искусственно создаваемых условиях, благодаря чему можно оценивать перспективы внедрения новых методов в повседневную деятельность объекта.

2. Расширение в эксперименте объёма медицинской помощи, оказываемой врачом стационарного отделения скорой медицинской помощи за счёт ультразвукового скрининга, позволило увеличить пропускную способность отделения без увеличения нагрузки на медицинский персонал.

3. Ультразвуковой скрининг врачом скорой медицинской помощи госпитального этапа на практике позволяет оптимизировать диагностический процесс в отделении, однако для полноценной реализации необходимо увеличение объёма подготовки по лучевой диагностике в программе ординатуры и профессиональной переподготовки по специальности «скорая медицинская помощь».

V M Teplov

Pavlov First St. Petersburg State Medical University

Author for correspondence.
Email: vadteplov@mail.ru
Saint-Petersburg, Russia

E A Tsebrovskaya

Pavlov First St. Petersburg State Medical University

Email: vadteplov@mail.ru
Saint-Petersburg, Russia

V V Kolomoytsev

Pavlov First St. Petersburg State Medical University

Email: vadteplov@mail.ru
Saint-Petersburg, Russia

E A Karpova

Pavlov First St. Petersburg State Medical University

Email: vadteplov@mail.ru
Saint-Petersburg, Russia

I P Minnulin

Pavlov First St. Petersburg State Medical University

Email: vadteplov@mail.ru
Saint-Petersburg, Russia

S F Bagnenko

Pavlov First St. Petersburg State Medical University

Email: vadteplov@mail.ru
Saint-Petersburg, Russia

  1. Bagnenko S.F., Miroshnichenko A.G., Polushin Yu.S. et al. Organizatsiya raboty statsionarnogo otdeleniya skoroy meditsinskoy pomoshchi. (Organization of the in-patient emergency department service.) Moscow: GEOTAR-Media, 2015; 80 р. (In Russ.)
  2. Prefessional standard for the ambulance doctor adopted by the Ministry of Labour and Social Protection of the Russian Federation on 14th of March, 2018 №133n. (In Russ.)
  3. Hansen W., Mitchell C.E., Bhattarai B. et al. Perception of point-of-care ultrasound performed by emergency medicine physicians. J. Clin. Ultrasound. 2017; 45 (7): 408–415. doi: 10.1002/jcu.22443.
  4. Wilson S.P., Connolly K., Lahham S. et al. Point-of-care ultrasound versus radiology department pelvic ultrasound on emergency department length of stay. World J. Emerg. Med. 2016; 7 (3): 178–182. doi: 10.5847/wjem.j.1920-8642.2016.03.003.
  5. Kulikova O.M., Ovsyannikov N.V., Lyapin V.A. Simulation of the performance of medical institutions in the example of Omsk. Nauka o cheloveke: gumanitarnyye issledovaniya. 2014; (4): 219–225. (In Russ.)
  6. Yakimov I.M., Kirpichnikov A.P. Simulation of probability objects in FlexSim system. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta. 2016; 19 (21): 170–173. (In Russ.)
  7. Pal'mov S.V., Zhuykova A.A Review of possibilities of flexsim imitation modeling system in healthcare. Mezhdunarodnyy nauchno-issledovatel'skiy zhurnal. 2018; (1): ­124–127. (In Russ.)
  8. https://healthcare.flexsim.com/whats-new-flexsim-hc/ (access date: 01.02.2019).
  9. Whitson M.R., Mayo P.H. Ultrasonography in the emergency department. Crit. Care. 2016; 20 (1): 227. doi: 10.1186/s13054-016-1399-x.
  10. Nicola R., Dogra V. Ultrasound: the triage tool in the emergency department: using ultrasound first. Br. J. Radiol. 2016; 89 (1061): 20150790. doi: 10.1259/bjr.20150790.
  11. Zhang S., Zhu D., Wan Z. et al. Utility of point-of-care ultrasound in acute management triage of earthquake injury. Am. J. Emerg. Med. 2014; 32: 92–95. doi: 10.1016/j.ajem.2013.10.009.
  12. Bagnenko S.F., Teplov V.M., Miroshnichenko A.G. et al. Experience of using of pocket-sized visualization tool in emergency department. Skoraya meditsinskaya pomoshch'. 2017; (2): ­69–72. (In Russ.)

Supplementary files

There are no supplementary files to display.

Views

Abstract - 77

PDF (Russian) - 67

Cited-By


PlumX


© 2019 Teplov V.M., Tsebrovskaya E.A., Kolomoytsev V.V., Karpova E.A., Minnulin I.P., Bagnenko S.F.

Creative Commons License

This work is licensed
under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.


Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77-75008 от 1 февраля 2019 года выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор)


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies