Prospektive Analyse von simulationsbasiertem Ultraschalltraining in der fetalen Echokardiographie

Abstract

Hintergrund und Fragestellung: Weltweit werden ungefähr 1% aller Kinder mit einem angeborenen Herzfehler geboren. Die frühzeitige pränatale Erkennung dieser Defekte ist von entscheidender Bedeutung, um eine adäquate Behandlung zum Geburtszeitpunkt zu gewährleisten. In Deutschland wird trotz deutlich verbesserter technischer Möglichkeiten jedoch nur ein geringer Anteil (etwa 12% bis 33%) der angeborenen Herzfehler pränatal erkannt. Bis dato existiert keine standardisierte sonographische Ausbildung für Gynäkolog:innen in der Facharztweiterbildung. Dies resultiert in einem strukturellen Mangel an sonographischer Ausbildung. Simulationsbasiertes Ultraschalltraining bietet die Möglichkeit zu einer strukturierten, planbaren Ausbildung mit repetitiven Einheiten, da es patient:innenunabhängig durchführbar ist. Bis dato existieren keine Studien darüber, inwieweit sich die fetale Echokardiografie durch simulationsbasiertes Ultraschalltraining erlernen lässt. Ziel der Studie ist es, die Lernkurven von Ultraschall-Neulingen im Erlernen der fetalen Echokardiografie mittels eines strukturierten simulationsbasierten Ultraschalltrainings und einem sich zufällig bewegenden, virtuellen Fetus zu analysieren. Methodik: Als Interventionsgruppe nahmen 11 Medizinstudierende mit minimaler (<10h) Vorerfahrung im gynäkologisch-geburtshilflichen Ultraschall an einem sechswöchigen Ultraschalltraining teil. Das Training bestand aus insgesamt 12 Stunden simulationsbasiertem, praktischen „hands-on“-Einzeltraining zur fetalen Echokardiographie. Der Lernfortschritt wurde anhand standardisierter Tests nach 2, 4 und 6 Wochen Trainingszeit untersucht. Die Teilnehmenden wurden dabei aufgefordert, die 11 Standardebenen der fetalen Echokardiographie (gemäß Leitlinien der American Heart Association sowie der International Society of Ultrasound in Obstetrics and Gynecology) so schnell wie möglich korrekt einzustellen. Alle Tests wurden simulationsbasiert unter realistischen Untersuchungsbedingungen an einem gesunden, sich zufällig bewegenden virtuellen Fetus durchgeführt. Anschließend wurde die Rate der korrekt eingestellten Standardebenen sowie die zum Einstellen der Standardebenen benötigte Zeit erhoben und ausgewertet. Zwei Gruppen dienten als Referenzgruppen zur Interventionsgruppe und wurden mit denselben standardisierten Tests untersucht: (1) zehn Gynäkolog:innen mit im Median 750 zuvor durchgeführten gynäkologisch-geburtshilflichen Ultraschalluntersuchungen und (2) zehn Expert:innen für Pränataldiagnostik mit im Median 15.000 zuvor durchgeführten gynäkologisch-geburtshilflichen Ultraschalluntersuchungen sowie DEGUM-Zertifizierung mindestens auf Stufe II. Ergebnisse: Die Interventionsgruppe zeigte eine stetige Verbesserung ihrer Ultraschall-Fertigkeiten in der fetalen Echokardiografie während des Trainingszeitraumes. Nach zwei Wochen war die Interventionsgruppe in der Lage, mehr als 95% der Standardebenen der fetalen Echokardiographie korrekt einzustellen. Nach sechs Wochen Training war die Interventionsgruppe signifikant schneller als Referenzgruppe (1), die Ärzt:innengruppe (p<0,001), und zeigte keinen signifikanten Unterschied zur Referenzgruppe (2), der Expert:innengruppe (p=0,944). Schlussfolgerungen: Simulationsbasiertes Ultraschalltraining ist eine effektive Methode zum Erlernen fortgeschrittener sonographischer Fertigkeiten wie der fetalen Echokardiographie. Hinsichtlich des Erlernens der AHA-/ISUOG-Standardebenen der fetalen Echokardiographie (ohne klinische Bewertung) waren die Studierenden am Simulator dazu in der Lage, sich innerhalb von sechs Wochen dem Kompetenzniveau der Expert:innengruppe anzunähern.

Background: Approximately 1% of all children are born with a congenital heart defect (CHD). Early detection of heart defects is crucial to ensure adequate postnatal treatment. In Germany, only a minority of CHD are detected prenatally despite improved technical possibilities. Simulation-based ultrasound training (SIM-UT) is a promising option to train the sonographic skills of healthcare providers. To date, it has not been analyzed to which extent fetal echocardiography, as an advanced ultrasound skill, can be learned through simulation-based training approaches. We analyzed the learning curves of ultrasound novices in fetal echocardiography during structured simulation-based ultrasound training with a virtual, randomly moving fetus. Methods: 11 medical students with minimal (<10 h) prior experience in gynecologic-obstetric ultrasound participated in a six-week training program consisting of a total of 12 hours of simulation-based individual hands-on training in fetal echocardiography. Their learning progress was assessed using standardized tests after 2, 4, and 6 weeks of training. The participants were asked to obtain all 11 standard planes of fetal echocardiography (according to the guidelines of the American Heart Association and the International Society of Ultrasound in Obstetrics and Gynecology) as quickly as possible. All tests were simulation-based and performed under realistic examination conditions on a healthy, randomly moving virtual fetus. Subsequently, we analyzed the rate of correctly obtained standard planes and the timespan needed to obtain the standard planes. Two reference groups were selected and performed the same standardized tests: (1) ten gynecologists/obstetricians with a median of 750 previously performed gynecologic-obstetric ultrasound scans and (2) ten experts in prenatal diagnostics with a median of 15,000 previously performed gynecologic-obstetric ultrasound scans. Results: The students showed steady stepwise improvement in their ultrasound performance during the training program. After 2 weeks, they were able to obtain more than 95% of the standard planes correctly. After 6 weeks, they were significantly faster at this than reference group (1), the physician group (p<0.001), and were no longer significantly slower than reference group (2), the expert group (p=0.944). Conclusions: Simulation-based ultrasound training is effective for learning fetal echocardiography. Regarding the acquisition of the AHA/ISUOG standard planes of fetal echocardiography on an ultrasound simulator (without clinical assessment), the students were able to approach the competence level of experienced experts in prenatal diagnostics within six weeks.