Psychophysiologische Indikatoren von Lernerfolg und mentaler Beanspruchung in einem simulationsbasierten Laparoskopietraining

Abstract

Einleitung: Simulationsbasiertes Training in der minimalinvasiven Chirurgie wird als vorangestelltes Ausbildungsmodul immer relevanter. Derzeit erfolgt die Evaluation des Lernerfolgs anhand von subjektiven Fragebögen. Die Herzratenvariabilität kann als ein psychophysiologischer Indikator für mentalen Stress eingesetzt werden. Mit welcher Signifikanz die Herzratenvariabilität als objektiver Messparameter in einer laparoskopischen Simulation herangezogen werden kann ist unklar. Material und Methoden: Insgesamt durchliefen 24 Medizinstudenten das standardisierte LTB-Curriculum. Es wurden nacheinander die aufbauenden Übungen 1-4 absolviert, die mit den individuellen Zielvorgaben abgeschlossen wurden. Die autodidaktische Instruktion übernahmen Videotutorials. Der probandenspezifische Lernerfolg wurde während des Trainings dokumentiert. Die Evaluation der subjektiven Aufgabenbelastung wurde mittels standardisiertem NASA-TLX Fragebogen aufgenommen. Die dazugehörige Stimmungslage konnte mit dem VAS Fragebogen erfasst werden. Zur Evaluation von mentalem Stress wurde die sympathovagal beinflusste Herzratenvariabilität bestimmt. Die statistische Auswertung wurde anhand des Friedman-Test und einer mehrfaktoriellen ANOVA mit Messwiederholungen durchgeführt. Ergebnisse: Die psychophysiologischen Parameter wurden bezogen auf die Module und der Zustandsbedingungen ausgewertet und in eine, auf Grundlage der Wiederholungsanzahl, individuelle erste und zweite Periode eingeteilt. Der Anstieg der zeitlichen und körperlichen Anstrengung in den zweiten Modulperioden korrelierte mit dem Anstieg der Stimmung angespannt. Eine Steigerung der Herzrate in Verbindung mit der Atmung ließ sich in der LTB-Task signifikant nachweisen. Die Parameter der sympathovagalen Balance zeigten eine Dominanz des Sympathikus in Phasen des simulationsbasierten Laparoskopietrainings. Diskussion: Der Vergleich der Zustandsbedingungen Pause und LTB-Task deutet auf eine vermehrte Sympathikusaktivierung während des Übens von laparoskopischen Grundfertigkeiten in den LTB Modulen. Dies ist anhand einer hohen Herzrate und einer geringen Herzratenvariabilität in den LTB-Tasks zu verzeichnen. Die Ergebnisse indizieren eine verstärkte Aufmerksamkeit, sowie eine gesteigerte emotionale und kognitive Belastung gegenüber den Ruhephasen.

Introduction: Simulation-based training in minimally invasive surgery is becoming increasingly relevant as an initial education module. Currently, evaluation of learning progress is performed using subjective questionnaires. Heart rate variability can be used as a psychophysiological indicator of mental stress. With which significance heart rate variability can be used as an objective measurement parameter in a laparoscopic simulation is unclear. Material and Methods: A total of 24 medical students completed the standardized LTB curriculum. They performed the tasks one to four and completed them with the individual learning goals. Video tutorials provided the autodidactic instruction. Subject-specific learning progress was documented continuously. Evaluation of subjective task load was assessed by the standardized NASA-TLX questionnaire. The corresponding mood scale could be measured with the VAS questionnaire. For the evaluation of mental stress, the sympathovagal influenced Heart Rate Variability was determined. Statistical analysis was performed using the Friedman-Test and a multifactorial ANOVA with repeated measures. Results: The psychophysiological parameters were evaluated in relation to the modules and the state conditions and divided into, based on the number of repetitions, individual first and second periods. The increase in temporal and physical effort in the second module periods correlated with the increase in mood tense. An increase in heart rate associated with respiration could be significantly demonstrated in the LTB task. The parameters of sympathovagal balance showed a dominance of the sympathetic nervous system in phases of the simulation-based laparoscopic training. Discussion: Comparison of the resting periods and LTB task state conditions indicates increased sympathetic activation during practice of basic laparoscopic skills in the LTB modules. This is evident from high heart rate and low heart rate variability in the LTB tasks. The results indicate increased attention, as well as increased emotional and cognitive load compared to resting periods.