Avainsana-arkisto: simulointi

Oppimisympäristöt: Lääkehoitoon liittyvät vuorovaikutteiset nettitehtävät

Sivustolla http://www.uef.fi/biofarmasia-netsim opiskelija pääsee ratkaisemaan vuorovaikutteisia tehtäviä lääkehoidosta.

Opiskelija oppii,

  • miten lääkeaine imeytyy ruuansulatuskanavasta verenkiertoon, jakautuu verenkierrosta eri elimiin, ja poistuu elimistöstä
  • miten sopiva lääkeannos lasketaan laskimonsisäisesti annettaville lääkkeille ja tableteille.

Tällä hetkellä sivustolla on kolme tehtäväkokonaisuutta. Niissä opiskelija pääsee määräämään kipulääkettä virtuaaliselle leikkauspotilaalle ja seuraamaan onnistumistaan tarkkailemalla lääkeaineen pitoisuutta potilaan plasmassa. Sivustolta löytyy myös tehtävien ratkaisemiseen tarvittava teoriatieto.

Tehtävät muodostavat tarinan. Potilas saapuu sairaalaan sepelvaltimon ohitusleikkaukseen. Opiskelija määrää hänelle samaa kipulääkettä ensin laskimoon annettavina injektioina ja infuusioina ja myöhemmin tabletteina. Opiskelijan on myös ratkaistava lääkkeiden välisistä yhteisvaikutuksista johtuvia ongelmia.

Tehtävien vuorovaikutteisuus perustuu pääosin siihen, että ohjelma antaa palautetta opiskelijan onnistumisesta. Jos opiskelija määrää oikean lääkeannoksen, lääkeaineen pitoisuus potilaan plasmassa asettuu oikealle tasolle ja ohjelma antaa myönteistä palautetta. Jos taas annos on väärä, lääkeaineen pitoisuus plasmassa jää liian pieneksi tai kasvaa liian suureksi, jolloin ohjelma ilmoittaa potilaalle koituvista ongelmista. Tämän jälkeen opiskelija voi muuttaa lääkeannosta tai aloittaa alusta. Opiskelija pääsee tutkimaan osaamistaan myös vastaamalla vaihtoehtokysymyksiin.

Tehtävät on tarkoitettu seuraaville opiskelijoille

  • farmaseutin ja proviisorin koulutusohjelmien 2. ja 3. vuosikurssit (Farmakokinetiikka- ja Biofarmasia-opintojaksot)
  • lääketieteen koulutusohjelma soveltuvin osin
  • muut mahdolliset opiskelijaryhmät: biotieteet, sairaanhoitajat, lukiolaiset

Tausta

Tehtävät kuuluvat biofarmasian oppiaineeseen kuuluvan farmakokinetiikan piiriin. Farmakokinetiikassa tarkastellaan lääkeaineen imeytymistä, jakautumista, aineenvaihduntaa ja eritystä.  Farmakokinetiikka perustuu matemaattisten mallien käyttöön ja soveltuu siten erinomaisesti tietokonepohjaiseen opetukseen.  Mallit antavat helposti tulkittavan laskentatuloksen: lääkeaineen pitoisuuden potilaan plasmassa eri aikoina. Opiskelija voi helposti arvioida omaa onnistumistaan vertaamalla oman ”lääkemääräyksensä” pohjalta laskettua lääkeainepitoisuutta ennalta asetettuun tavoitetasoon. Biofarmasian oppiaineessa oli pohdittu useamman vuoden ajan omien nettitehtävien laatimista. Keväällä 2015 saatu oppimisympäristöjen kehittämisraha mahdollisti suunnitelmien toteuttamisen.

Työryhmämme keskeisin lähtökohta oli tarinan eli juonen rakentaminen. Tässä tapauksessa juonena on saman leikkauspotilaan kipuhoito samalla kipulääkkeellä käyttäen erilaisia lääkkeenantotapoja. Lisäksi pyrittiin vähintäänkin kohtalaiseen todenmukaisuuteen. Tavoitteena on ”koukuttaa” opiskelijat ratkaisemaan tehtäviä.

Toteutus ja jatkotoimenpiteet

Hanke toteutettiin touko-joulukuussa 2015. Hankkeen toteutukseen osallistuivat seuraavat henkilöt.

Biofarmasian ja farmakokinetiikan asiantuntijat

  • Veli-Pekka Ranta, farmakokinetiikan lehtori, Itä-Suomen yliopisto
  • Marko Lamminsalo, FM (matematiikka) ja proviisoriopiskelija, Itä-Suomen yliopisto
  • Paavo Honkakoski, biofarmasian professori, Itä-Suomen yliopisto
  • Arto Urtti, biofarmasian professori, Itä-Suomen yliopisto ja Helsingin yliopisto
  • Marjo Yliperttula, biofarmasian professori, Helsingin yliopisto

Kliinisen farmakokinetiikan ja farmakologian asiantuntijat

  • Hannu Kokki, anestesiologian ja tehohoidon professori, Itä-Suomen yliopisto
  • Klaus Olkkola, anestesiologian ja tehohoidon professori, Helsingin yliopisto
  • Teijo Saari, LT, anestesiologi, Turun yliopisto

Oppimisympäristön ja tietotekniikan asiantuntijat

  • Taina Rytkönen-Suontausta, Itä-Suomen yliopisto, opinto- ja opetuspalvelut
  • Sari Tervonen, Itä-Suomen yliopisto, opinto- ja opetuspalvelut
  • Juhamatti Tillonen, Itä-Suomen yliopisto, tietotekniikkapalvelut

Käytetyt tietokoneohjelmat on valmistanut Isee Systems (www.iseesystems.com):

1) Stella versio 10.1

  • Samaa ohjelmaa myydään kauppatieteisiin iThink-nimellä
  • Matemaattiselta toiminnaltaan differentiaaliyhtälöiden ratkaisin:
    differentiaaliyhtälöt määritellään graafisesti (mm. laatikot, nuolet), eikä varsinaista koodia tarvitse kirjoittaa
  • Graafisen käyttöliittymän ja vuorovaikutteisuuden laatiminen on yksinkertaista:
  • elementteinä mm. kuvapohjat, liukukytkimet, painonapit sekä ehtolauseiden avulla, sekä ohjelmoitavat ponnahdusviestit, äänet ja videot

2)  Isee NetSim versio 2.06

  • Kääntää Stella-ohjelmalla luodun matemaattisen mallin ja graafisen käyttöliittymän nettiin sopivaksi

3)  Isee NetSim Server versio 2.05

  • Pyörittää Isee NetSim-ohjelmalla laadittuja nettitehtäviä Itä-Suomen yliopiston omalla serverillä
  • Tämä ohjelmistopaketti toimi varsin hyvin. Aluksi ohjelmista löytyi muutamia bugeja, jotka valmistaja korjasi nopeasti.
  • Yksi rajoite ohjelmissa edelleen on: Tekstimuotoisissa
    ponnahdusviesteissä ei voi käyttää ääkkösiä. Tämä rajoite voidaan kiertää siten, että ääkkösiä sisältävä teksti tuodaan ponnahdusviestiin kuvana.

Hankkeeseen saatu oppimisympäristöjen kehittämisraha käytettiin tutkimusapulaisen palkkaan (1,5 kk) sekä ohjelmistojen hankintaan.

Hanke valmistui hieman suunniteltua myöhemmin, eikä tehtäviä saatu valmiiksi ennen syksyn 2015 opetuksia. Keväällä 2016 sivustosta kerättiin testikäyttäjien palautetta ja yksityiskohtia hiottiin sen perusteella kevään 2016 aikana. Varsinainen opetuskäyttö alkaa syksyllä 2016. Siihen mennessä
tavoitteena on laatia myös uusia tehtäviä.

Monistettavuus muissa yksiköissä ja oppiaineissa

Vastaavan tyylisiä nettitehtäviä voidaan laatia kaikissa niissä oppiaineissa, joissa seurataan jonkin ilmiön muutosta ajan kuluessa: käytännössä siis kaikissa luonnontieteissä sekä kauppatieteessä.

Ohjelmistovalmistajan sivulta löytyy noin 30 esimerkkiä:
http://www.iseesystems.com/XMILE/index.php?route=product/category&path=59_80

Esimerkiksi:
1)  H1N1 Flu Outbreak

  • Sikainfluenssan leviäminen koululaisissa

2)  Predator-Prey Dynamics

  • Saalistajan (ilves) ja saaliin (jänis) populaatioiden vuorovaikutukset

Valmistajan malleja voi tutkia tarkemmin avaamalla kiinnostavan mallin kotisivu ja valitsemalla siellä toiminto ”Link to online version”.

Perusvaatimuksena on se, että ilmiö voidaan kuvata matemaattisesti differentiaaliyhtälöiden avulla. Näitä voidaan täsmentää monipuolisesti ehtolauseiden ja erikoistoimintojen avulla.

Veli-Pekka Ranta
Farmakokinetiikan lehtori
Farmasian laitos