Simulaatiopelit ja virtuaalitodellisuus potilasturvallisuuden edistäjinä

Potilasturvallinen hoito edellyttää jatkuvaa harjoittelua ja osaamisen ylläpitämistä. Todellisia tilanteita mallintavat oppimismenetelmät kuten simulaatiopelit ja virtuaalitodellisuus mahdollistavat potilaan hoitoon liittyvän päätöksenteon harjoittelun turvallisesti.

HAMK Smart -tutkimusyksikkö tutkii simulaatiopelien ja virtuaalitodellisuuden mahdollisuuksia potilasturvallisuuden edistämiseen yhdessä hyvinvointiosaamisen yksikön kanssa. Yhteistyön tuloksena tuotetaan tietoa simulaatiopelien ja virtuaalitodellisuuden integroinnista osaksi opetusta. Lisäksi tutkimuksessa syntyy tietoa simulaatiopelin vaikutuksesta kirurgisen potilaan hoitotyöhön liittyvään päätöksenteko-osaamiseen sekä VR-simulaatiopelin käyttäjäkokemuksesta. Näitä tietoja voidaan hyödyntää, kun pohditaan erilaisten opetusmenetelmien vaikutusta opiskelijoiden oppimiskokemuksiin.

Puutteita potilasturvallisuudessa

Kansainvälisissä selvityksissä on esitetty arvio, että terveydenhuollossa joka kymmenes potilas kohtaa vaaratilanteen hoitonsa aikana ja joka sadannelle aiheutuu vakava haitta (WHO, 2017). Näiden tulosten on arvioitu soveltuvan myös Suomeen ja niiden perusteella on arvioitu, että kuolemaan johtavia haittatapahtumia tapahtuisi Suomessa noin 700–1700 vuosittain. Vuosittain globaalisti tapahtuu 43 miljoonaa haittatapahtumaa (WHO, 2017). Jopa puolet haittatapahtumista olisi estettävissä ennakoimalla riskejä, seuraamalla toimintaa systemaattisesti ja oppimalla tapahtuneista vaara- ja haittatapahtumista. Lääkäreiden ja sairaanhoitajien osaamisessa ilmenee puutteita tunnistaa potilaan tilan huononeminen. Vitaalielintoimintojen arviointi tapahtuu epätäydellisesti tai liian myöhään eikä normaaleja vitaalielintoimintojen arvoja tiedetä (Ludikhuize, Smorenburg, de Rooij & de Jonge, 2012; Soar ym., 2015). Yleisimpiä virheitä ovat diagnostiset virheet, huomaamatta jäänyt potilaan kliinisen tilan huononeminen sekä elvytystilanteeseen liittyvät seikat (Soar ym., 2015). Tapauksista, joissa potilas on kuollut yllättäen tai potilaan tila on romahtanut, 81 prosentissa ennakoivat merkit olisivat olleet tunnistettavissa jo 25 tuntia ennen tapahtumaa (Ludikhuize ym., 2012). Potilaan tilan huononemisen merkit ovat samanlaiset riippumatta taustalla olevasta syystä. Ne on tunnistettavissa 24–48 tuntia ennen henkeä uhkaavaa tilannetta (Kim ym., 2015; Ludikhuize ym., 2012; van Galen ym., 2016). Potilasturvallinen hoito edellyttää jatkuvaa osaamisen ylläpitämistä.

Kliininen päätöksenteko on yksi keskeisistä sairaanhoitajan kompetenssivaatimuksista (Kajander-Unkuri, Salminen, Saarikoski, Suhonen & Leino-Kilpi, 2013). Kliininen päätöksenteko määritellään loogiseksi ja dynaamiseksi prosessiksi, joka sisältää potilaan tilanteen arvioinnin ja tiedon keräämisen, informaation prosessoinnin, hoidon tarpeen identifioinnin, tavoitteiden asettamisen, hoitotyön toteuttamisen ja arvioinnin sekä prosessin ja uuden oppimisen reflektoinnin (Levett-Jones ym., 2010; Simmons, 2010; Tanner, 2006). Kliinisellä päätöksenteko-osaamisella on keskeinen merkitys potilaan turvallisen hoidon toteuttamisessa, ja jokaisella sairaanhoitajalla on eettinen velvollisuus kehittää ja ylläpitää päätöksenteko-osaamistaan. (Laki terveydenhuollon ammattihenkilöistä 559/1994; STM, 2009). Organisaatioilla on tärkeä rooli vastuiden ja erilaisten säädösten noudattamisessa potilasturvallisuuden varmistamiseksi (STM, 2017). Aikaisemmat tutkimukset ovat osoittaneet puutteita sairaanhoitajaopiskelijoiden kliinisen päätöksenteon osaamisessa erityisesti potilaan kliinisen tilan huononemisen havaitsemisessa ja ennaltaehkäisyssä (Ludikhuize ym., 2012; Kajander-Unkuri ym. 2014; Nolan ym., 2014; Soar ym., 2015).

Pelit, simulaatiot ja virtuaalitodellisuus oppimisen tukena

Terveydenhuollon organisaatioiden tulee entistä tehokkaammin mahdollistaa kliinisen päätöksenteko-osaamisen ylläpitäminen ja kehittäminen (WHO, 2017) ja käyttää opetusmenetelmiä, joissa oppiminen muuttuu opettajalähtöisestä tiedonjakamisesta opiskelijalähtöiseen aktiiviseen oppimiseen. Teknologian käyttöä suositellaan hyödynnettävän ammatillisen osaamisen harjoittelussa, koska se mahdollistaa ajasta ja paikasta riippumattoman opiskelun (Horizon Report, 2017). Pelien, simulaatioiden ja virtuaalitodellisuuden (eng. virtual reality, VR) hyödyntäminen opetuksessa on globaali ilmiö. Oppimismenetelmät, jotka mallintavat todellisia tilanteita, mahdollistavat potilaan tilan huononemisen ennakoinnin harjoittelun potilasturvallisesti (Koivisto ym., 2016a; Dev ym., 2011; Foronda ym., 2014).

Termiä simulaatiopeli käytetään viittaamaan ohjelmistoihin, jotka mallintavat reaalimaailman päätöksentekoprosesseja, ja niissä yhdistyvät pelilliset elementit ja simulointi (Koivisto, 2017). Virtuaalisimulaatioiden ja viime aikoina myös hyötypelien käyttö terveysalan koulutuksessa ammatillisen osaamisen vahvistajana on lisääntynyt (Cant & Cooper, 2014; Graafland ym., 2012; Koivisto ym., 2016a, 2016b; Verkuyl, Romaniuk, Atack, & Mastrilli, 2017). Oppimiskokemusta voidaan tehostaa yhdistämällä simulaatiopedagogiikka ja pelillisiä elementtejä (Koivisto ym., 2018). Virtuaalioppiminen voi olla terveydenhuollon kliinisessä opetuksessa yhtä tehokasta kuin perinteisen opetuksen tavoilla saavutettu oppiminen (Sinclair, Kable, Levett-Jones & Booth, 2016; Verkuyl ym., 2017). Simulaatiopelien on todettu olevan hyödyllisiä muun muassa päätöksenteon oppimisen kannalta (Cook, Erwin & Triola, 2010; Forsberg, Georg, Ziegert & Fors, 2011; Koivisto ym., 2016a, 2016b; Wilson, 2012; Verkuyl ym., 2017). Kliinisen päätöksenteon oppimiseen pelaamalla vaikuttavat käytettävyys, hoitotyön tiedon käyttö, tutkiskelemalla oppiminen, autenttiset potilaskohtaiset kokemukset, palautteen saaminen sekä reflektointi (Koivisto ym., 2016b). Simulaatiopelien merkittävä hyöty hoitotyön opetuksessa on, että niiden avulla voidaan jäljitellä todellisia tilanteita potilasta vaarantamatta (Dev, Heinrichs & Youngblood, 2011; Foronda ym., 2014; Heinrichs, Youngblood, Harter & Dev, 2008).

Merkittävä etu simulaatiopelien käyttämisessä kliinisen päätöksenteon opetuksessa on se, että peleihin tallentuu suuri määrä dataa. Pelidataa analysoimalla saadaan yksityiskohtaista tietoa opiskelijoiden päätöksentekoprosessista. Oppijoiden käyttäytyminen, osaaminen ja oppiminen voidaan nähdä semanttisena verkkona. Semanttisia verkkoja tutkittaessa voidaan hyödyntää datan louhintaa, jolloin voidaan mallintaa oppijoiden ominaisuuksia, profiileja, toimintatapoja ja käyttäytymismalleja. (Ketamo ym., 2018; Ketamo & Kiili, 2010)

Käyttäjäkokemus simulaatiopeleissä ja virtuaalitodellisuudessa

Kun käytetään simulaatiopelejä ja virtuaalitodellisuutta osana opetusta, käyttäjäkokemuksella on suuri merkitys oppimiseen. Käyttäjäkokemus on tulos käyttäjän sisäisestä tunnetilasta (ennakkoluulot, odotukset, tarpeet, motivaatio jne.), tuotteen tai palvelun ominaisuuksista (käytettävyys, toimivuus) ja kontekstista, jossa käyttäjän ja tuotteen/palvelun interaktio tapahtuu (Hassenzahl & Tractinsky, 2006). Käyttäjäkokemus on subjektiivista. Hyvän käytettävyyden lisäksi käyttäjäkokemuksessa arvostetaan mm. miellyttävää digitaalista ulkoasua ja dynaamista esitystapaa. Käyttäjäkokemusta, jossa käyttäjälle syntyy asiaan uppoutumisen tunne, pidetään usein hyvänä. (Zahidi ym., 2014).

Tcha-Tokeyn ym. (2016, 2018) mukaan virtuaalitodellisuuteen liittyvät käyttäjäkokemuksen komponentit ovat:

1. läsnäolon tunne virtuaalitodellisuudessa
2. sitoutuminen (henkilön ja virtuaalitodellisuuden välinen vuorovaikutus)
3. virtuaalitodellisuuteen uppoaminen
4. optimaalinen kokemus ja virtauskokemus
5. taidot toimia virtuaalitodellisuudessa
6. käytettävyys
7. subjektiiviset tunteet (kuten ilo, mielihyvä, tyytyväisyys, turhautuminen, pettymys, ahdistus)
8. virtuaalitodellisuuden aiheuttamat oireet (kuten yleinen epämukavuuden tunne, pahoinvointi, huimaus, silmien rasitus, päänsärky)
9. positiivinen, negatiivinen tai välinpitämätön suhtautuminen virtuaalitodellisuuteen sekä
10. todennäköisyys/aikomus käyttää virtuaalitodellisuutta tulevaisuudessa.

Salovaara-Hiltunen (2018) tutki YAMK-opinnäytetyössään käyttäjäkokemusta ja oppimista virtuaalitodellisuudessa, ja tulosten mukaan VR-simulaatiopelin käyttäjäkokemus on hyvin yksilöllinen ja tunteita herättävä moniulotteinen kokonaisuus. Esiin nousi erityispiirteinä VR-lasien aiheuttama vahva immersio sekä VR-laseihin liittyvä käytettävyyden suuri merkitys.

Simulaatiopelien ja virtuaalitodellisuuden tutkimuksellinen integrointi opetukseen: Case HAMK

Websterin ja Duesin (2017) mukaan haasteena virtuaalitodellisuuden käytössä koulutusorganisaatioissa on se, että henkilöstöllä ei ole riittävästi tietoa ja osaamista virtuaalitodellisuuden käyttöön ja sen integrointiin osaksi opetusta. Tämä puolestaan voi vaikuttaa myös asenteisiin virtuaalitodellisuutta kohtaan. Lisäksi virtuaalitodellisuuden kustannuksiin liittyvät seikat voivat rajoittaa sen käytön laajenemista korkeakouluissa. Terveysalan koulutuksessa haasteena on myös opetussuunnitelmaa vastaavien sisältöjen puute.

Otettaessa käyttöön uusia opetusmenetelmiä niiden vaikutuksesta oppimiseen ja osaamiseen tarvitaan tietoa. Aikaisemmat tutkimukset simulaatiopelien hyödyntämisestä terveysalan koulutuksessa ovat keskittyneet opiskelijoiden kokemusten kuvaamiseen ja arviointiin sekä oppimista tukevien pelien kehittämisen kuvauksiin. VR-laseilla pelattavista oppimispeleistä ja niiden vaikutuksista osaamiseen on niukasti tutkimustietoa.

Hämeen ammattikorkeakoulun hyvinvointiosaamisen yksikössä sairaanhoitajakoulutuksessa integroidaan simulaatiopelin ja VR-simulaatiopelin käyttöä opetukseen sekä tehdään samalla tutkimusta. Tutkimuksen toteuttaa HAMK Smart -tutkimusyksikkö. Tutkimuksessa käytettävä simulaatiopeli on kehitetty Koiviston (2017) väitöskirjan osana. Simulaatiopeli on kehitetty tutkijoiden, hoitotyön opettajien ja opiskelijoiden sekä pelinkehittäjien (ohjelmoijat, käyttöliittymäsuunnittelijat ja 3D-artisti) yhteistyönä. Oppimiskokemusta vahvistamaan simulaatiopelissä on yhdistetty simulaatiopedagogiikka ja pelillisiä elementtejä, kuten autenttisuus, immersiivisyys, interaktiivisuus ja palautejärjestelmät. Hämeen ammattikorkeakoulussa on vuonna 2019 käynnissä kaksi erillistä tutkimusprojektia, joista toinen keskittyy tietokoneella pelattavaan simulaatiopeliin ja toinen HTC Vive Pro -laitteilla pelattavaan VR-simulaatiopeliin.

Tutkimusten tavoitteena on kehittää kliinisen päätöksenteon opettamista ammattikorkeakoulussa ja tuottaa tietoa sairaanhoitajaopiskelijoiden kliinisen osaamisen kehittymisestä simulaatiopelin avulla. Toisessa tutkimuksessa tarkoituksena on selvittää simulaatiopelin vaikutusta kirurgisen potilaan hoitotyöhön liittyvään päätöksenteko-osaamiseen. Tutkimusasetelma on kvasikokeellinen. Tässä tutkimuksessa on mukana myös Diakonia-ammattikorkeakoulu ja Metropolia ammattikorkeakoulu. Toisessa tutkimuksessa tarkoituksena on kuvata simulaatiopelin virtual reality (VR) -version vaikutusta valmistuvien sairaanhoitajaopiskelijoiden päätöksenteko-osaamiseen sekä kuvata VR-simulaatiopelin käyttäjäkokemus. Samalla tutkimus tuottaa tietoa VR-pelien integroimisesta olemassa oleviin opetus- ja toteutussuunnitelmiin. Uutuusarvona näissä tutkimuksissa on erityisesti pelidatan käyttäminen aineistona.

Simulaatiopelissä dataa syntyy suoritetuista skenaarioista. Peli tallentaa kaikki pelaamisen aikaiset tapahtumat: pelaajan valinnat ja kuljetut polut. Pelidatan aineiston analysoinnissa käytetään tiedon louhintaa ja aikasarja-analyysiä. Muita aineistoja ovat sähköisellä kyselylomakkeella (päätöksenteko-osaaminen -mittari, käytettävyysmittari) sekä haastattelemalla kerätyt aineistot. “Päätöksenteko-osaaminen -mittari” (Liite 1) on edelleen kehitetty versio Koiviston ym. (2016a) aikaisemmassa tutkimuksessa käyttämästä mittarista. Käytettävyyden mittaamiseen käytetään System Usability Scale -mittarin (SUS) (Brooke, 1996, 2013) suomenkielistä versiota (Jokela, 2013). Välittömästi pelaamisen jälkeen opiskelijoiden käyttäjäkokemus VR-simulaatiopelistä kerätään haastattelemalla. Haastatteluteemoina ovat Tcha-Tokeyn ym. (2018) esittelemät virtuaalitodellisuuteen liittyvät käyttäjäkokemuksen komponentit.

Tutkimus on jatkoa HAMK Smart -tutkimusyksikön tutkijayliopettaja Jaana-Maija Koiviston väitöskirjatutkimukselle (Koivisto, 2017). Tutkimusta varten on perustettu Koiviston johtama tutkimusryhmä, jonka muita jäseniä ovat tutkijayliopettaja Pia Tamminen, HAMK Smart -tutkimusyksikkö; professori Elina Haavisto, Turun yliopisto; professori Leena Salminen, Turun yliopisto; dosentti, rehtori-toimitusjohtaja, Jari Multisilta, Satakunnan ammattikorkeakoulu; apulaisprofessori Harri Ketamo, Tampereen yliopisto; ohjelmistotekniikan insinööri Tuomas Louhelainen, pelinkehittäjä, sovellussuunnittelija; lehtori, TtM Kristiina Rosqvist, Diakonia ammattikorkeakoulu sekä lehtori, TtM Tuija Buure Metropolia ammattikorkeakoulu. Tutkimuksessa tehdään väitöskirjoja, pro gradu -tutkielmia, kandidaatin tutkielmia sekä AMK- ja YAMK-opinnäytetöitä.

Tutkimuksessa tuotettua tietoa voidaan hyödyntää kehitettäessä kliinisen päätöksenteon opetusta sekä kehitettäessä opiskelijoille uusia opetusmenetelmiä, joiden avulla opiskelijoiden oppimiskokemuksia voidaan monipuolistaa. Tietoa voidaan hyödyntää myös simulaatiopelien integroimisessa olemassa oleviin opetus- ja toteutussuunnitelmiin. Koulutusorganisaation näkökulmasta tutkimustuloksia voidaan hyödyntää organisaation kustannustehokkuuden lisäämiseksi lisäämällä tehokkaista itsenäisen opiskelun mahdollisuuksia lähiopetuksen rinnalle. Tutkimustulosten hyödyntämisen merkitys yhteiskunnallisella tasolla liittyy potilasturvallisuuden parantamiseen hoitotyössä.

The translation of this article can be found here.