Potilas virtuaalitodellisuudessa – oppimisympäristö mahdollistaa turvallisen osaamisen kehittämisen

XR-teknologialla tarkoitetaan teknologiaa, jossa yhdistetään virtuaalitodellisuus, lisätty todellisuus ja sekatodellisuus, jotta voidaan luoda erittäin todentuntuinen ja interaktiivinen oppimiskokemus. XR-teknologian avulla pyritään luomaan oppimiskokemus, joka mahdollistaa laadukkaan ja turvallisen oppimisen etänä ja monipaikkaisesti. Se luo uusia mahdollisuuksia harjoitella kliinisiä taitoja muuallakin kuin fyysisissä harjoittelupaikoissa.

AugmentedCare-hankkeessa on päätavoitteena kehittää moniammatillinen hybridikoulutusmalli terveydenhuollon koulutukseen. Moniammatillista hybridikoulutusmallia terveydenhuoltoon kehitetään tutkimalla opiskelijoiden neurofysiologiaa ja käyttäytymistä. Moniammatillinen hybridikoulutusmalli tarkoittaa kokonaisuutta, johon voi osallistua samanaikaisesti eri alan opiskelijoita fyysisesti eri paikoista. Malliin sisältyy virtuaalinen simulaatioympäristö, jossa on tiimivuorovaikutuksen ja oppimisen mahdollistavia potilastapauksia. Koska oppiminen tällaisessa ympäristössä voi olla hyvin erilaista perinteiseen oppimiseen verrattuna, ihmisen käyttäytymisen ymmärtäminen on myös tärkeää. Sitä analysoidaan neurofysiologisen anturitiedon yhdistelmällä mittaamalla muun muassa opiskelijoiden aivojen toimintaa, verenpainetta ja sykettä oppimisen aikana.

Pilotointi Leaf-tutkimusinfrastruktuurissa

Pilotointivaihe on toteutunut monitieteisenä tutkimusyhteistyönä Oulun yliopiston LeaF-tutkimusinfrastruktuurissa, joka mahdollistaa laadukkaan aineistonkeruun sekä teknologisen asiantuntijuuden hyödyntämisen. Tilassa on mahdollista esimerkiksi tallentaa opiskelijoiden ja opiskelijaryhmien toimintaa korkealaatuisilla video- ja audiolaitteilla. Lisäksi LeaF mahdollistaa biosignaalien mittaamisen ja XR-oppimisympäristössä toimimisen.

AugmentedCare-hankkeen pilotoinnissa käytettiin hoitotieteelliseen koulutukseen ja osaamisen tutkimiseen keskittyvässä HealthEduCom-tutkimusryhmässä aiemmin kehitettyjä XR-ympäristöön sovellettavia potilastapauksia. Potilastapaukset on kehitetty Frostbit labin kanssa. Pilotointiin osallistui syksyn 2023 aikana 30 sairaanhoitajaopiskelijaa.

Virtuaalisimulaatiossa opiskelijat pääsivät harjoittelemaan potilaan kohtaamista ja hoitamista turvallisessa oppimisympäristössä. Se mahdollisti opiskelijoille hoitotyön eri osa-alueiden harjoittelemisen ja vuorovaikutuksen potilaan ja potilasta hoitavan hoitotiimin kanssa. Opiskelijoiden tuli esimerkiksi kotiuttaa leikkauspotilas ja järjestää potilaan lääkehoito. Opiskelijan tuli myös osata tarkoituksenmukaisesti konsultoida lääkäriä kohdatessaan potilaan, joka saa anafylaktisen shokkireaktion. Hankkeessa tutkittiin osaamisen kehittymistä erilaisin itsearviointimittarein sekä neurofysiologisia muutoksia opiskelijoiden käyttäytymisessä ja toiminnassa heidän toimiessaan virtuaaliympäristössä.

Hankkeessa hyödynnettiin neurofysiologisen aineiston keruun osalta monipuolista teknologiaa, kuten Oulun yliopistossa kehitettyä puettavaa elektroenkefalografia (EEG) ja funktionaalista lähi-infrapunaspektroskopiatekniikkaa (fNIRS). Näillä pystytään keräämään tietoa aivojen neuronestekierron aktiivisuudesta. Lisäksi tietoa kerättiin opiskelijoiden sykkeestä (HR) ja ihon elektrodermaalisesta vasteesta (EDA). Oheiset aineistonkeruumenetelmät mahdollistavat opiskelijoiden aivojen aktiivisuuden ja stressin arvioimisen oppimisen aikana. Kerätyn tiedon avulla voidaan myös ennustaa, kuinka hyvin opiskelijat muistavat tietoa.

Osaaminen kehittyy virtuaaliympäristössä

Tutkimukseen osallistuneista 30 opiskelijasta 61 % oli ensimmäisen vuoden opiskelijoita ja loput toisen tai kolmannen vuoden opiskelijoita. Alustavat tulokset osoittavat, että opiskelijoiden kliininen päättelykyky parani tilastollisesti merkitsevästi useilla kliinisen päättelyn osaamisalueilla. XR-teknologia ja virtuaaliympäristö lisäsivät opiskelijoiden luottamusta oppimiseen ja he ilmoittivat pitävänsä tavasta, miten opettaja ohjasi simulaatiossa. Simulaatiossa käytetyt menetelmät koettiin hyödyllisiksi ja tehokkaiksi. Opiskelijat kuvasivat haasteeksi sen, ettei heillä ollut mahdollisuutta syvälliseen reflektioon oppimisesta XR-virtuaalisimulaation aikana.

Neurofysiologisen aineiston osalta havaittiin, että opiskelijoiden kuormitus oli suurta heidän valmistautuessaan potilastapauksiin ennen XR-simulaatiota, mutta mittaukset osoittivat kuormituksen vähentymistä itse XR-virtuaalisimulaation aikana. Tulosten analyysia jatketaan neurofysiologisten tiedon osalta yhdistämällä sitä muuhun kerättyyn tietoon mm. osaamisesta.

Ihmiskeskeisen XR-virtuaaliympäristön avulla opiskelijat voivat harjoitella kliinisiä taitoja yksin ja/tai vertaistensa kanssa etänä ja eri paikoissa, mikä laajentaa mahdollisuuksia kliinisen ja moniammatillisen koulutuksen kehittämiseen innovatiivisella tavalla.

Oulun yliopiston 6GESS-rahoitteiseen AugmentedCare-hankkeen ydinryhmään kuuluvat Lääketieteen tekniikan ja terveystieteiden tutkimusyksikkö (HST), Oppimisen ja koulutusteknologian tutkimusyksikkö (LET) sekä Optoelektroniikan ja mittaustekniikan tutkimusyksikkö (OPEM). Tutkimusyksiköt tarjoavat asiantuntemusta terveydenhuollon ammattilaisten osaamisesta ja turvallisuudesta terveydenhuollossa, itseohjautuvan oppimisen sosiaalisista näkökohdista ja puettavista antureista, jotka mahdollistavat aivojen ja sydämen toiminnan muutosten rekisteröinnin ja tallentamisen.

Tutkimus on yhteydessä Hybrid Intelligence: Human-AI Co-evolution and Learning in Multi-realities (HI) -ohjelmaan. HI on Oulun yliopiston monitieteinen tutkimusohjelma, jota Suomen Akatemia rahoittaa Profi7-teemassa. HI pyrkii yhdistämään ihmisten ja koneiden vahvuudet tuottavasti, vastuullisesti ja eettisesti.