[Entwicklung und Evaluation der SimArena Magdeburg (SAM): Eine randomisierte kontrollierte Studie zu den Auswirkungen einer kostengünstigen 180° Simulationsarena für notfallmedizinisches Simulationstraining auf das Stressempfinden und die damit verbundene Reanimationsqualität von Medizinstudierenden]

 Niklas Leschowski ¹
Hanno Brinkema ²
Sabine Darius ³
Juliane Wolter ⁴
Irina Böckelmann ³
Katrin Borucki ⁴
Dorothea Sauer ¹
Rüdiger Christian Braun-Dullaeus <sup>5

1</sup> Asklepios Klinik Wandsbek, Zentrum für Klinische Notfall- und Akutmedizin, Hamburg, Deutschland
² Krankenhaus Köln-Merheim, Zentrum für Orthopädie, Plastische Chirurgie, Unfallchirurgie und Sporttraumatologie, Köln, Deutschland
³ Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Medizinische Fakultät, Bereich Arbeitsmedizin, Magdeburg, Deutschland
⁴ Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Medizinische Fakultät, Institut für Klinische Chemie und Pathobiochemie, Magdeburg, Deutschland
⁵ Universitätsklinikum Magdeburg, Klinik für Kardiologie und Angiologie, Magdeburg, Deutschland

Zusammenfassung

Einleitung: Simulationsarenen, in denen Videoaufnahmen von mehreren Projektoren auf maßgefertigte gebogene Leinwände projiziert werden, um die Realitätsnähe von notfallmedizinischen Simulationen zu erhöhen, waren bisher mit hohen Entwicklungskosten von über 100.000 Euro verbunden. Die Ziele dieses Forschungsprojektes waren (1) die Entwicklung einer kostengünstigen Simulationsarena, (2) die Untersuchung, ob die Simulationsarena die Realitätsnähe der Simulationen erhöht und (3) ob sie einen Einfluss auf das Stressempfinden und die damit verbundene Reanimationsqualität hat.

Methoden: In einer Pilotstudie wurde im Rahmen zweier studentischer Lehrveranstaltungen anhand von Fragebögen die Zufriedenheit, die Realitätsnähe und das subjektive Stressempfinden untersucht. In der randomisierten kontrollierten SIMARENA-Studie wurde bei Studierenden des dritten bis sechsten Studienjahres das subjektive Stressempfinden und die subjektive Reanimationsqualität mittels einer visuellen Analogskala (VAS), die objektive Reanimationsqualität mittels eines Reanimations-Feedback-Systems und das objektive Stressempfinden mittels der kardialen Reaktivität untersucht.

Ergebnisse: Die Entwicklungskosten der SimArena Magdeburg (SAM) beliefen sich auf 7.726,50 Euro. Fast alle Teilnehmenden waren sich einig, dass die SAM zur Wahrnehmung einer realistischen Umgebung beigetragen hat. Es gab einen signifikanten Unterschied beim subjektiven Stressempfinden. Auch die kardiale Reaktivität war bei Verwendung der SAM signifikant höher. Die subjektive und objektive Reanimationsqualität zeigte keinen signifikanten Unterschied.

Schlussfolgerungen: Die SAM ist die erste kostengünstige 180° Simulationsarena, die notfallmedizinische Simulationen in einer realistischen, sicheren, schnell austauschbaren und standardisierten Umgebung ermöglicht. Sie erhöht das Stressempfinden, ohne die Reanimationsqualität zu beeinträchtigen und bietet eine optimale Lernumgebung, in der das Stressniveau durch verschiedene Parameter an die Lernziele der Teilnehmenden angepasst werden kann.

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1. Einleitung

Simulationsarenen, in denen Videoaufnahmen von mehreren Projektoren auf maßgefertigte gebogene Leinwände projiziert werden, um eine realistische, schnell austauschbare, sichere und standardisierte Umgebungsdarstellung für notfallmedizinische Simulationen zu ermöglichen, werden weltweit aufgrund der hohen Entwicklungskosten von über 100.000 Euro nur selten in der notfallmedizinischen Ausbildung eingesetzt [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]. Die halbrunden Trainingsräume bieten eine geschützte und sichere Umgebung und ermöglichen die Simulation einer Vielzahl von Orten und Umgebungsbedingungen, in denen Rettungskräfte tätig sein müssen, in denen jedoch keine regelmäßigen Simulationen möglich sind, wie z. B. stark befahrene Straßen, Autobahnen, Eisenbahnstrecken und sogar militärische Schlachtfelder [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13]. Mithilfe von Videoprojektionen, Umgebungsgeräuschen und flexiblen Requisiten lassen sich verschiedene Szenarien schnell austauschen, um eine standardisierte und realistische Umgebung für Lernsituationen und Prüfungen zu schaffen [1], [3], [7], [9], [10], [13].

Darüber hinaus kann die Umgebungssimulation realistische Stressbedingungen schaffen, den regulären Arbeitsablauf einschränken und die Teamarbeit und zwischenmenschliche Kommunikation herausfordern [9], [10], [13], [14], [15]. Die hohe Realitätsnähe der Simulationen ist von Bedeutung, da sie darauf abzielt, durch die nahtlose Integration der erlernten Techniken in den Alltag und in klinische Situationen ein hohes Maß an Kompetenz zu erreichen [10], [16]. Darüber hinaus kann die Entwicklung einer gewissen Stressresistenz ermöglicht werden. Gezielt können Prozesse wie Kommunikation, Führen und Entscheiden unter Stress erlebt und gleichzeitig die notwendige Einhaltung medizinischer und nichtmedizinischer Sicherheitsstandards verdeutlicht werden [9], [10], [15]. Es gibt Hinweise darauf, dass Stress die Aufmerksamkeitsressourcen potenziell verringern, die Ablenkbarkeit erhöhen und die Reanimationsleistung beeinträchtigen kann [17].

Das übergeordnete Ziel dieses Forschungsprojekts war die Entwicklung der kostengünstigen Simulationsarena „SimArena Magdeburg“ (SAM) und die Untersuchung des Mehrwerts von Simulationsarenen, insbesondere im Vergleich zu häufigen Simulationen in Seminarräumen ohne Umgebungsdarstellung. Im Rahmen eines Pilotprojekts sollten die Zufriedenheit und die subjektiv wahrgenommene Realitätsnähe der Umgebungsdarstellung durch die SAM mithilfe eines Fragebogens untersucht werden. Da Studien bisher hauptsächlich subjektive Fragebögen verwendet haben, um die Auswirkungen von Simulationsarenen auf Teilnehmende von Simulationstrainings zu untersuchen, wurde eine randomisierte kontrollierte Studie konzipiert, um zu untersuchen, wie sich der Einsatz der SAM während einer fünfminütigen Laien-Reanimation auf das subjektive und objektive Stressempfinden sowie auf die subjektive und objektive Reanimationsqualität von Medizinstudierenden auswirkt. Unsere Hypothesen lauteten, dass die SAM eine zufriedenstellende und realistische Umgebungsdarstellung bietet und dass das subjektive und objektive Stressempfinden von Medizinstudierenden während einer fünfminütigen Laienreanimation mit Einsatz der SAM stärker ansteigt und die subjektive und objektive Reanimationsqualität stärker abnimmt als ohne Einsatz der SAM.

2. Methoden

2.1. Entwicklung

Bei der Projektionsfläche der SAM handelt es sich um eine halbrunde gebogene 180° Holzkonstruktion, die aus mehreren Segmenten besteht und mit vier Millimetern matter weißer Farbe beschichtet ist. Die Kurzdistanzbeamer und die Deckenhalterungen wurden so weit entfernt von der Projektionsfläche angebracht, dass durch beide Kurzdistanzbeamer alle Anteile der Projektionsfläche beleuchtet wurden (siehe Abbildung 1 [Abb. 1] und Abbildung 2 [Abb. 2]). Um aus zwei eigenständigen Projektionen der Kurzdistanzbeamer eine gemeinsame Projektion zu ermöglichen, wurden beide Kurzdistanzbeamer mittels der NVIDIA Systemsteuerung über die Funktion „NVIDIA Surround“ im Menü „3D-Einstellungen“ synchronisiert und zu einer einzigen Projektion vereint. Die Immersive Display Software ermöglichte die Anpassung der Projektion an die Rundung und Maße der Projektionsfläche (siehe Abbildung 3 [Abb. 3]). Für die Panorama-Videoaufzeichnungen wurde die Nikon KeyMission 360 4K einen Meter über dem Boden auf einem Stativ befestigt und eine fünfminütige Aufnahme gestartet. Um das 360°-Panoramavideo in ein 180°-Panoramavideo umzuwandeln, wurde es mit dem Videobearbeitungsprogramm iMovie auf einen horizontalen Winkel von 180° zugeschnitten. Bei Bedarf wurden den Videos zusätzliche Töne hinzugefügt. Die Videoaufnahmen können mit dem QuickTime- oder VLC-Player an die Größe der Projektionsfläche angepasst und abgespielt werden. Um einen farblich passenden Untergrund für die Umgebungssimulation zu ermöglichen, wurde außerdem ein dunkelgrauer Teppich verlegt, der auch das Knien der Teilnehmenden angenehmer machen soll. Außerdem wurde ein Ventilator zur Simulation von Wind, sowie eine Nebelmaschine und ein Lichtblitzstroboskop über ein Funkschalt-Set in der Arena angeschlossen (siehe Tabelle 1 [Tab. 1]).

2.2. Pilotstudie

Um zu untersuchen, ob das Ziel einer realistischen Umgebungsdarstellung durch die SAM erreicht wird und ob die SAM einen Einfluss auf das Stressempfinden hat, wurde die SAM in einer Pilotstudie im Rahmen zweier Lehrveranstaltungen zur Polytrauma-Versorgung im Magdeburger Ausbildungszentrum für Medizinische Basisfertigkeiten (MAMBA Skillslab) evaluiert. Zwei Simulationsszenarien wurden mit Umgebungsdarstellung durch die SAM und zwei Simulationsszenarien in realen, nicht durch die SAM dargestellten, Umgebungen durchgeführt. In der SAM wurde eine Szene in einem Wald und eine Szene an einer stark befahrenen Straße simuliert. Als echte Umgebung fungierten ein Treppenhaus und eine Straße vor dem Ausbildungszentrum. In allen Simulationen mussten die Teilnehmenden eine Laerdal Resusci Anne QCPR-Ganzkörper mit Airwaykopf im Rahmen eines Polytraumaszenarios versorgen. Im Anschluss an die Szenarien wurde von allen Teilnehmenden ein Fragebogen mit acht Fragen in Form von Likert-Skalen ausgefüllt (siehe Tabelle 2 [Tab. 2]). Drei Fragen wurden erst im zweiten Kurs hinzugefügt.

2.3. SIMARENA-Studie

2.3.1. Subjektives Stressempfinden

Eine visuelle Analogskala (VAS-S) von 0 mm („kein Stress“) bis 100 mm („maximaler Stress“) diente als primärer Endpunkt des subjektiven Stressempfindens. Als sekundärer Endpunkt fungierte das State-Trait-Angst-Inventar (STAI), welches anhand von zwei Fragebögen zwischen aktueller Angst, die in ihrer Intensität im Laufe der Zeit und in verschiedenen Situationen variiert (STAI-S), und habitueller Angst (STAI-T) unterscheidet [18]. Die Fragbögen bestehen jeweils aus 20 Items auf einer vierstufigen Antwortskala. Die Werte der Items werden aufaddiert, wodurch sich zwei Gesamtpunktzahlen zwischen 20 und 80 ergeben [18]. Die Faktoren „aktuelle Handlungsfähigkeit“ (BEA), „emotionale Spannung“ (TEN), „emotionale Situationsbewertung“ (STIM) und „Selbstkontrolle“ (SPAN) der Eigenzustandsskala nach Nitsch (EZ) wurden als zusätzliche sekundäre Endpunkte untersucht [19], [20]. Die EZ besteht aus 40 Eigenschaftswörtern, die auf einer 6-stufigen Ordinalskala von 1 „kaum“ bis 6 „völlig“ bewertet werden. Nach Überführung der Item-Rohwerte in flächentransformierte z‘-Werte werden diese über eine Aufsummierung und eine Stanine-Transformation zu 14 Binärfaktoren in einer dreistufigen Hierarchie zusammengefasst [19], [20]. Die Stanine-Skalen von eins bis neun sind so gepolt, dass bei allen Faktoren mit zunehmenden Werten die subjektiv positive Einschätzung der eigenen Handlungslage zunimmt [20]. Der Parameter „aktuelle Handlungsbereitschaft“ (MOT) wurde verwendet, um die Motivationslage der Teilnehmenden vor der Studienintervention zu bestimmen [20].

2.3.2. Objektives Stressempfinden

Die kardiale Reaktivität (CR), definiert als die Differenz zwischen der mittleren Herzfrequenz während der Reanimations- und einer Baseline-Phase vor der Reanimation, wurde als primärer Endpunkt des objektiven Stressempfindens verwendet. Zu diesem Zweck wurde eine kontinuierliche Elektrokardiographie mit dem Holter-EKG medilog AR12plus (SCHILLER Medizintechnik GmbH, Obfelden, Schweiz) durchgeführt. Mithilfe der Software medilog DARWIN2 (SCHILLER Medizintechnik GmbH) wurde die elektrische Herzaktivität über drei Ableitungen automatisch erfasst, überprüft und falsch erkannte Herzaktivitäten manuell korrigiert. Sekundäre Endpunkte für das objektive Stressempfinden waren die Herzfrequenz (HR) und folgende Parameter der Herzfrequenzvariabilität (HRV) während der Reanimation: SDNN (Standardabweichung der NN-Intervalle), SNS-Index (Sympathetic Nervous System Index), SI (Stress Index) und SD2 (Standardabweichung der Punktabstände zum Längsdurchmesser). Die HRV-Analyse erfolgte mithilfe der Software Kubios HRV Version 2.0 (Biosignal Analysis and Medical Imaging Group, Universität Kuopio, Finnland). Die Atemfrequenz (RR) unmittelbar nach der Reanimation wurde ebenfalls als sekundärer Endpunkt untersucht und kontinuierlich mit dem Vernier Go Direct Respiratory Belt aufgezeichnet und mit der Software Vernier Graphical Analysis™ 4 ausgewertet. Abschließend wurde das Verhältnis der Alpha-Amylase-Aktivität im Speichel (sAA) unmittelbar nach der Reanimation zum Ruhewert vor der Reanimation als weitere sekundärer Endpunkt für das objektive Stressempfinden herangezogen. Zu diesem Zweck wurden von den Teilnehmenden mittels Salivetten (SARSTEDT) drei Speichelproben aufgefangen. Die Teilnehmenden wurden angewiesen, die Saugrollen der Salivetten zwei Minuten lang in eine Wangentasche zu legen, ohne zu kauen oder zu sprechen [21], [22], [23]. Nach einer Lagerung bei -20°C für maximal drei Tage wurden die Proben einer automatisierten maschinellen In-vitro-Testung mit dem Roche Cobas6000 zugeführt [23], [24], [25]. Dazu wurden die Proben bei Zimmertemperatur aufgetaut und zehn Minuten lang bei 4000 Umdrehungen pro Minute bei Raumtemperatur zentrifugiert. Es wurden 10 μl der Probe mit 990 μl Aqua destillata versetzt und nach Kalibrierung des Messsystems mit Aqua destillata und einer Standardlösung zur Kalibrierung von Roche die Messung mittels des c501 Moduls im Serum-Modus begonnen [24]. Die Roche cobas c Systeme berechneten automatisch die Analytaktivität der Probe [24]. Der Umrechnungsfaktor betrug: U/Lx0.0167=μkat/L. Die kinetische Methode beruhte auf der Spaltung von 4,6-Ethyliden-(G7)-1,4-Nitrophenyl-(G1)-α,D-maltoheptaosid (Ethylidene Protected Substrate=EPS) durch die Alpha-Amylase und die nachfolgende Hydrolyse aller Spaltprodukte mit Hilfe der Alpha-Glucosidase (Hilfsenzym) zu p-Nitrophenol (100% Chromophor-Freisetzung) [24]. Die Farbintensität des gebildeten p-Nitrophenols war direkt proportional zur Alpha-Amylase-Aktivität und wurde durch Messung der Extinktionszunahme bestimmt [24].

2.3.3. Subjektive Reanimationsqualität

Als primärer Endpunkt der subjektiven Reanimationsqualität wurde eine visuelle Analogskala von 0 mm („schlechte Reanimation“) bis 100 mm („ausgezeichnete Reanimation“) gewählt, welche von den Teilnehmenden unmittelbar nach der Reanimation ausgefüllt wurde.

2.3.4. Objektive Reanimationsqualität

Der primäre Endpunkt der objektiven Reanimationsqualität war der TOTAL-Score (TOTAL), welcher unmittelbar nach der Reanimation von der Laerdal Resusci Anne QCPR und dem Laerdal SimPad PLUS SkillReporter als Gesamtwert für die Reanimationsleistung auf Grundlage der Parameter Kompression, Beatmung und Zeit mit CPR-Aktivität berechnet wurde [26]. Der verwendete Algorithmus wurde von Laerdal Medical in enger Zusammenarbeit mit Mitgliedern des Emergency Cardiovascular Care (ECC) Unterausschusses der American Heart Association (AHA) und Co-Autoren der AHA-Leitlinie für die Herz-Lungen-Wiederbelebung erstellt [27]. Darüber hinaus wurden mehrere Reanimationsparameter als sekundäre Endpunkte gemessen (siehe Tabelle 3 [Tab. 3]) [26]. Als weiterer sekundärer Endpunkt wurde die Checkliste Laienreanimation definiert (siehe Tabelle 4 [Tab. 4]). Diese Checkliste wurde vom Versuchsleiter während der Reanimation ausgefüllt und orientierte sich an den Empfehlungen für die Laienreanimation („BLS-Ablauf bei Erwachsenen“) der Leitlinie von 2015 des Deutschen Rates für Wiederbelebung [28]. Nicht durchgeführte Handlungen wurden als Fehleranzahl festgehalten.

2.3.5. Ablaufplan SIMARENA-Studie

Die Studie war in sechs Phasen unterteilt (siehe Abbildung 4 [Abb. 4]). Nach einer fünfminütigen Baseline-Phase, in der die Teilnehmenden angewiesen wurden, ruhig auf einem Stuhl zu sitzen und sich zu entspannen, begann die Prä-Reanimations-Phase mit den ersten Fragebögen und der ersten Speichelprobe. Die Teilnehmenden wurden instruiert, eine bewusstlose Person in der SAM vorzufinden und nach Überprüfung der Notwendigkeit eine Laienreanimation mit Beatmung durchzuführen. Die Teilnehmenden der Kontrollgruppe (KG) betraten die SAM, welche einen weißen Hintergrund ohne Tonsignal darstellte (siehe Abbildung 5 [Abb. 5]). Den Teilnehmenden der Interventionsgruppe (IG) wurde eine visuelle und akustische Darstellung einer Hauptverkehrsstraße in der SAM geboten (siehe Abbildung 6 [Abb. 6]). Wenn die Teilnehmenden den Rettungsdienst rufen oder einen automatisierten externen Defibrillator anfordern wollten, übernahm der Versuchsleiter diese Aufgaben anhand einer standardisierten Antwortliste (siehe Tabelle 5 [Tab. 5]). Nach fünf Minuten endete die Reanimationsphase und in der Post-Reanimationsphase wurden die nächsten Fragebögen ausgefüllt und eine zweite Speichelprobe entnommen. Nach fünf Minuten begann die zehnminütige Erholungsphase, in welcher die Teilnehmenden angewiesen wurden, sich im Sitzen zu entspannen. Während der Ruhephase wurden den Teilnehmern die abschließenden Fragebögen vorgelegt und eine letzte Speichelprobe entnommen.

2.4. Statistik

Eine a priori Power-Analyse wurde mit dem Programm G*Power 3: Statistical Power Analyses der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf auf Basis einer Studie von Mills et al. zu den Auswirkungen von notfallmedizinischen Simulationen mit hoher und niedriger Realitätsnähe auf die kardiale Reaktivität durchgeführt [29]. Um statistisch signifikante Ergebnisse hinsichtlich der kardialen Reaktivität als primären Endpunkt des objektiven Stressempfindens zu erhalten, wäre nach diesen Berechnungen eine Gesamtstichprobe von 38 Teilnehmenden erforderlich gewesen. Die Teilnehmenden wurden vor Beginn der Studie mit Hilfe der Software RITA (Randomization In Treatment Arms, StatSol, Lübeck) in eine Interventions- und eine Kontrollgruppe randomisiert. Die statistische Auswertung erfolgte mit Unterstützung des Instituts für Biometrie und Medizinische Informatik unter Verwendung der Software IBM SPSS Statistics 29 (IBM, Ehningen, Deutschland). Zunächst wurden deskriptive Analysen der Untersuchungsgrößen durchgeführt. Die Überprüfung der Daten auf Normalverteilung erfolgt mittels des Shapiro-Wilk-Tests. Wiesen die Parameter eine Normalverteilung auf, wurde sich für die Durchführung des Welch-Tests als metrisches Testverfahrens entschieden. Wiesen die Parameter keine Normalverteilung auf, wurde der Mann-Whitney-U-Test als nichtmetrisches Testverfahren genutzt. Die Verteilung wurde nach Standardisierung der Daten mit dem Kolmogorov-Smirnov-Test für zwei Stichproben geprüft. Die Effektstärke wurde nach metrischen Verfahren mittels Cohen’s d und bei nicht-metrischen Verfahren mittels des Pearson Korrelationskoeffizienten r bestimmt.

3. Ergebnisse

3.1. Pilotstudie

Die SAM wurde mit Entwicklungskosten von 7.726,50 Euro konstruiert (siehe Tabelle 1 [Tab. 1]). Alle 38 Teilnehmenden haben den Fragebogen der Umfrage ausgefüllt. Die meisten Teilnehmenden waren Medizinstudierende des dritten bis fünften Studienjahres. Die Ergebnisse der Umfrage zeigen, dass die SAM durch die Videoprojektion, die Umgebungsgeräusche und die verwendeten Requisiten zu einer realistischen Wahrnehmung der Umgebung beigetragen hat. Die Videoprojektionen wurden überwiegend mit dem peripheren Sehen wahrgenommen und während der Simulationen in der SAM wurde von den Teilnehmenden von subjektivem Stressempfinden berichtet (siehe Tabelle 2 [Tab. 2]).

3.2. SIMARENA-Studie

An der SIMARENA-Studie nahmen 46 Medizinstudierende des klinischen Studienabschnittes teil. 21 Studierende wurden in die Interventions- (IG) und 25 in die Kontrollgruppe (KG) randomisiert. Abgesehen von der Geschlechterverteilung gab es keine signifikanten Gruppenunterschiede. Es wurden mehr Frauen als Männer der Interventionsgruppe zugeordnet (IG: 61,9%, KG: 44,0%, siehe Tabelle 6 [Tab. 6]). Aufgrund technischer Störungen während der Untersuchungen oder mehr als einem Prozent an Extrasystolen im EKG wurden insgesamt fünf HR- (IG: 3, KG: 2) und sechs RR-Aufzeichnungen (IG: 3, KG: 3) aus der Endauswertung ausgeschlossen [30], [31]. Die VAS-S der Post-Reanimation als primärer Endpunkt des subjektiven Stressempfindens zeigte einen signifikanten Unterschied zwischen der IG und KG (siehe Abbildung 7 [Abb. 7]). Auch die EZ-Parameter BEA, TEN, STIM und SPAN der Post-Reanimation als sekundäre Endpunkte des subjektiven Stressempfindens zeigten signifikante Unterschiede zwischen der IG und KG. Der sekundäre Endpunkt STAI-S der Post-Reanimation zeigte keinen signifikanten Unterschied zwischen der IG und KG (siehe Tabelle 7 [Tab. 7]). Die kardiale Reaktivität als primärer Endpunkt für das objektive Stressempfinden zeigte einen statistisch signifikanten Unterschied zwischen der IG und KG (siehe Abbildung 8 [Abb. 8]). Die HR und HRV-Parameter SDNN, SNS, SI und SD2 sowie die RR-Differenz zwischen der Post-Reanimations- und der Baseline-Phase sowie die RR der Post-Reanimations-Phase zeigten als sekundäre Endpunkte ebenfalls signifikante Unterschiede zwischen der IG und KG. Das sAA-Verhältnis zeigte keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen der IG und der KG (siehe Tabelle 8 [Tab. 8]). Die VAS-R als primärer Endpunkt der subjektiven Reanimationsqualität und der TOTAL-Score als primärer Endpunkt für die objektive Reanimationsqualität zeigten keinen signifikanten Unterschied zwischen der IG und KG (siehe Tabelle 3 [Tab. 3] und Tabelle 9 [Tab. 9]). Die anderen Reanimationsparameter zeigten ebenfalls keine signifikanten Unterschiede, mit Ausnahme der Kompressionen mit korrekter Handposition und der Fehleranzahl nach Reanimations-Checkliste (siehe Tabelle 3 [Tab. 3] und Abbildung 9 [Abb. 9]).

4. Diskussion

4.1. Entwicklung der SAM

Mit Entwicklungskosten von 7.726,50 Euro ist die SAM die erste kostengünstige Simulationsarena in Deutschland [7], [8]. Aufgrund der geringeren Ausgaben ist die Qualität der Videoaufnahmen, Videoprojektionen und Umgebungsgeräusche jedoch geringer als in vergleichbaren Simulationsarenen [1], [2], [3]. Der Durchmesser der SAM ist aufgrund der räumlichen Gegebenheiten ebenfalls etwas kleiner als der Durchmesser vergleichbarer Simulationsarenen [1], [5], [6], [7], [8], [10]. Um genügend Platz für die Simulation zu bieten, verfügt die SAM über eine 180°-Projektionsfläche anstelle einer 270°-Projektionsfläche [1], [3], [4], [5], [7]. In Zukunft könnte die Qualität der Umgebungsdarstellung durch den Einsatz mehrerer paralleler Kameras zur Umgebungsaufzeichnung, einer größeren Anzahl an Kurzdistanzbeamern oder mehrerer LCD-Monitore, die die Simulationsarena als Bildschirme umgeben, sowie durch stereoskopische dreidimensionale Projektionen weiter verbessert werden. Die Integration von Surround-Sound-Systemen und Duftgeneratoren hat ebenfalls das Potenzial, das immersive Simulationserlebnis weiter zu verstärken. Zu diesem Thema besteht weiterer Forschungsbedarf [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [13], [32]. Im Gegensatz zu den Simulationsarenen in Münster und Essen, die mit externen Partnern entwickelt wurden, wurde die SAM in Eigenregie gebaut und verfügt über keinen externen technischen Ansprechpartner [1], [2], [5], [6]. Sollten Schwierigkeiten bei der Anpassung der Videoprojektionen an die gebogene Leinwand auftreten, kann Unterstützung bei der Firma Fly Elise-ng angefragt werden. Die SAM wird regelmäßig für curriculare und fakultative Lehrveranstaltungen im Bereich der Notfallmedizin an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und am Universitätsklinikum Magdeburg eingesetzt.

4.2. Pilotstudie

Die Umfrageergebnisse zeigen eine hohe Zufriedenheit der Studierenden mit der SAM, die sich auch in den Bewertungen vergleichbarer Simulationsarenen widerspiegelt [7], [8], [9], [13]. Die Ergebnisse der Umfrage deuten auch darauf hin, dass der Einsatz der SAM zur Wahrnehmung einer realistischen Umgebung und von Stress beigetragen hat. Dies wird auch in anderen Studien beschrieben [7], [8], [9], [13]. Unsere Hypothese, dass die SAM eine zufriedenstellende und realistische Umgebungsdarstellung liefern würde, konnte somit angenommen werden.

4.3. SIMARENA-Studie

4.3.1. Subjektives Stressempfinden

Die signifikant höheren VAS-S-Werte in der IG unmittelbar nach der Reanimation lassen vermuten, dass die Umgebungsdarstellung durch die SAM zu einer Zunahme des subjektiven Stressempfindens beiträgt. Dieser Effekt wurde auch bereits in vergleichbaren Studien berichtet [7], [9], [13]. Die deutlich reduzierten Parameter BEA, TEN, STIM und SPAN der EZ stützen dieses Ergebnis. Im Gegensatz dazu zeigte das STAI-S keinen signifikanten Unterschied zwischen der IG und KG. In der Literatur zeigen Vergleiche zwischen Simulationen mit hoher und niedriger Realitätsnähe oft keine signifikanten Unterschiede des STAI-S [17], [33]. In einigen Studien wurde ein signifikanter Anstieg des STAI-S festgestellt, wenn zusätzlicher Stress nicht durch Veränderungen der virtuellen Umgebungsbedingungen, sondern durch Veränderungen im Verhalten der Darsteller oder die wahrgenommene Gefahr von Verletzungen hervorgerufen wurde [34], [35], [36]. Unsere Hypothese, dass das subjektive Stressempfinden von Medizinstudierenden während einer fünfminütigen Laienreanimation mit Einsatz der SAM stärker ansteigt als ohne Einsatz der SAM, konnte somit bestätigt werden.

4.3.2. Objektives Stressempfinden

Der signifikante Anstieg der CR als primärer Endpunkt des objektiven Stressempfindens deutet darauf hin, dass die SAM auch objektiv zur Erhöhung des Stressempfindens beiträgt. In der Literatur finden sich ebenfalls signifikant erhöhte CR- und HR-Werte [29], [34]. Die signifikanten Veränderungen der HRV und der signifikante Anstieg der Atemfrequenz als sekundäre Endpunkte bestätigen dieses Ergebnis. Tramer et al. haben in der Vergangenheit bereits eine signifikante Verringerung der SDNN während psychischem Stress bei Wiederbelebungsmaßnahmen gezeigt [37]. Es ist unbedingt zu berücksichtigen, dass die Geschlechterverteilung in der Interventions- und Kontrollgruppe unterschiedlich ist, da Frauen im Allgemeinen eine höhere Herzfrequenz aufweisen als Männer. Studien zu HRV-Parametern haben jedoch widersprüchliche Ergebnisse geliefert. Einige Studien haben bei Frauen eine erhöhte parasympathische Aktivität im Vergleich zu Männern beobachtet, während andere eine erhöhte sympathische Grundaktivität bei Frauen festgestellt haben [30], [31]. Das Verhältnis der sAA von der Post- zur Prä-Reanimations-Phase zeigte keinen signifikanten Anstieg zwischen der IG und der KG. Während einige Studien ähnliche Ergebnisse aufzeigen, konnten andere einen signifikanten Anstieg der sAA feststellen [22], [25], [38], [39], [40]. Aufgrund großer Unterschiede in den Mittelwerten sowie teilweise negativer Ergebnisse muss jedoch von einer großen interindividuellen Streubreite der sAA ausgegangen werden [21], [22], [38]. Die sAA-Messungen könnten auch durch die körperliche Anstrengung während der Reanimation oder den zirkadianen Rhythmus der sAA beeinflusst worden sein [38], [41], [42]. Darüber hinaus ist zu beachten, dass in der Literatur unterschiedliche Ansätze hinsichtlich der Lagerung und Verarbeitung der Speichelproben bestehen [21], [22], [23], [38], [40]. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Hypothese, dass das objektive Stressempfinden von Medizinstudierenden während einer fünfminütigen Laienreanimation mit Einsatz der SAM stärker ansteigt als ohne Einsatz der SAM, angenommen werden kann.

4.3.3. Reanimationsqualität

Da der TOTAL-Score, die VAS-R und die sekundären Endpunkte keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen der IG und der KG zeigten, konnte unsere Hypothese, dass die subjektive und objektive Reanimationsqualität von Medizinstudierenden während einer fünfminütigen Laienreanimation mit Einsatz der SAM stärker abnimmt als ohne Einsatz der SAM, nicht bestätigt werden. Die Literatur deutet jedoch darauf hin, dass sich die Versorgungsqualität aufgrund eines erhöhten Stressniveaus während Simulationen verschlechtert [9], [13], [17]. Diese Diskrepanz, bei der offenbar das subjektive und objektive Stressempfinden in der IG erhöht waren, ohne dass dies mit einer entsprechenden Verringerung der Reanimationsqualität einherging, lässt sich möglicherweise durch die Yerkes-Dodson-Theorie erklären. Die KG hat die Simulation ohne Einsatz der SAM möglicherweise in einem Zustand der Unterstimulation mit Erreichen derselben subjektiven und objektiven Reanimationsqualität erlebt wie die IG, welche sich aufgrund des Einsatzes der SAM bereits in einem beginnenden Zustand der Überstimulation auf der Yerkes-Dodson-Kurve befand (siehe Abbildung 10 [Abb. 10]) [43]. Die statistisch signifikante Verringerung der Kompressionen mit korrekter Handposition und die signifikant erhöhte Fehlerquote in der IG als sekundäre Endpunkte könnten erste Anzeichen für eine verminderte Reanimationsqualität im Zusammenhang mit dem durch die SAM verursachten erhöhten Stressempfinden sein. Wier et al. zeigten jedoch auch, dass Aspekte der Teamkommunikation, der Teamleistung und der Führung, welche in der SIMARENA-Studie nicht untersucht wurden, durch Simulationen in Simulationsarenen maßgeblich beeinträchtigt werden [9].

4.3.4. Limitationen

Die Aussagekraft der Ergebnisse der Pilotstudie hätte durch die Auswahl vergleichbarer Umgebungen für die Umgebungsdarstellung durch die SAM und die realen Umgebungen erhöht werden können. Letztendlich sollte die Pilotstudie beantworten, ob die SAM subjektiv eine hohe Zufriedenheit bei den Teilnehmenden erzeugt, ob eine realistische Umgebung dargestellt werden kann und ob eine Simulation in der SAM das Stressempfinden erhöht. Es ist auch zu beachten, dass die Pilotstudie und die SIMARENA-Studie nicht verblindet waren. Insgesamt nahmen nur wenige Studierende mit unterschiedlichem Ausbildungsstand freiwillig an den Untersuchungen teil, was auch auf eine hohe Vorselektion hindeuten kann. Daher lassen sich die Ergebnisse nicht auf Rettungsdienstpersonal verallgemeinern. Andere Videoprojektionen, Änderungen der Umgebungsgeräusche sowie der Einsatz von Requisiten, Wind und Nebel hätten das Stressempfinden und die Reanimationsqualtität verändern können. Insgesamt vergleichen die Studien Simulationen ohne zusätzliche Umgebungsdarstellung mit Simulationen mit einer Umgebungsdarstellung durch die SAM. Dieser Ansatz wurde gewählt, weil er den zusätzlichen Vorteil einer Simulationsarena untersucht.

5. Schlussfolgerung

Die SAM ist die erste kostengünstige 180° Simulationsarena in Deutschland, die notfallmedizinische Simulationen in einer realistischen, sicheren, schnell austauschbaren und standardisierten Umgebung ermöglicht. Sie erhöht das Stressempfinden, ohne die Reanimationsqualität zu beeinträchtigen und bietet eine optimale Lernumgebung, in der das Stressniveau durch verschiedene Parameter an die Lernziele der Teilnehmenden angepasst werden kann.

ORCIDs der Autor*innen

• Niklas Leschowski: [0000-0001-5319-7079]
• Sabine Darius: [0000-0002-8404-6406]
• Irina Böckelmann: [0000-0002-3905-3527]
• Katrin Borucki: [0000-0003-3648-2657]
• Rüdiger C. Braun-Dullaeus: [0000-0003-3888-6532]

Danksagungen

Wir bedanken uns bei Frau Dr. Winkler-Stuck, Frau Korinna Wendt, dem Studiendekanat, der Kommission für Studium und Lehre und dem Fachschaftsrat für ihre Unterstützung bei der Entwicklung und Umsetzung der SimArena Magdeburg.

Interessenkonflikt

Die Autor*innen erklären, dass sie keinen Interessenkonflikt im Zusammenhang mit diesem Artikel haben.

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Literatur

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[2] Medizinische Fakultät Universität Duisburg-Essen. SimArena - Die etwas andere Lernerfahrung. Duisburg, Essen: Universität Duisburg-Essen, Med. Fakultät; 2015. Zugänglich unter/available from: https://www.uni-due.de/~ht0209/lab2014/lehrende/das-skillslab-im-lehr-und-lernzentrum/simarena/
[3] Fidrich A, Grondstein R, Groetschel H. Innovative Technik in der praktischen Lehre: Eine interaktive Vorstellung der SimArena des SkillsLab Essen. Internationales SKILLSLAB Symposium Internationalisierung von SkillsLabs. 2015. p.51-52. Zugänglich unter/available from: https://student.uniklinikum-leipzig.de/lernklinik/doc/Skillslab_Symposium_2015.pdf
[4] Crasmöller M, Fritzemeier S, Fidrich A, Groetschel H. Notfall Simulation – Implementierung von „SimKursen“ im SkillsLab Essen. In: Jahrestagung der Gesellschaft für Medizinische Ausbildung (GMA). Bern, 14-17.09.2016. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2016. DocP5-691. DOI: 10.3025/16gma340
[5] Kaplow M. SimuScape: Virtuelle Trainingsumgebung für medizinische Alltagssituationen. idw - Informationsdienst Wissenschaft. 20.11.2008. Zugänglich unter/available from: https://idw-online.de/de/news289953
[6] Marschall B. Zum Hausbesuch ins „Holo-Deck“: Eröffnung des ambulanten Bereichs im Studienhospital Münster. Münster: Universität Münster, medcampus; 2008. Zugänglich unter/available from: https://medicampus.uni-muenster.de/4067.html
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