Evaluation of Practical Exercises Using an Intravenous Simulator Incorporating Virtual Reality and Haptic Technologies

Abstract

Medical simulators enable to experience clinical environment which can affect students educationally on emergency clinical situations. Even though increase of it’s necessity, evidences of educative effects are not sufficient. This study compares education effects of traditional manikin and virtual reality/haptic technology applied simulator on intravenous injection education to students in college of nursing. The experiment was subjected to 119 randomly selected freshman students divided in 3groups from college of nursing of a university: IV Arm Group, utilizing a conventional arm model (IV Arm); Simulator Group, utilizing a VR/Haptics IV Simulator ; and Combined Group, utilizing both the IV Arm and IV simulator. Students received 40minutes of theoretical and video lecture on intravenous injection procedures. Then, the students received education on IV Arm and Simulator according to their assigned groups. Next, after observing a professional demonstration of an intravenous injection in a healthy person, each student in the three groups had exercise on IV cannulation for 10 minutes using the IV Arms and/or IV simulators. Teaching assistants evaluated their injection procedures, success rate, and the task time needed to complete the injections. In addition, the degree of student anxiety before and after the venipuncture as well as student satisfaction with the education method using these training aids was evaluated. Combined Group scored 34.1 points for conducting the intravenous injection procedure, higher than 32.8 points scored by IV Arm Group and 31.8 points scored by Simulator Group (p=0.015); however, the scores among the groups were not statistically different in post-hoc analysis. With respect to the number of students who succeeded in the injection, Simulator Group scored 23, higher than the score of 18 for IV Arm Group and 14 for Combined Group; these differences were also not statistically significant (p=0.117). With regard to the total amount of time needed to conduct the intravenous injections, Combined Group recorded 141 s, less than those for Groups IV Arm and Simulator (164 s and 183 s, respectively, p=0.007). A post-hoc analysis revealed that the performance time of Combined Group was significantly shorter than that of Simulator Group. There were no statistical differences among the three groups in the degree of student anxiety before or after the intravenous injections. IV Arm Group rated student satisfaction with the training aids and the evaluation criterion “becoming proficient with the procedure” at 3.37 points and Combined Group at 3.42 points, which was significantly higher than that (2.97 points) of Simulator Group (p=0.014). Furthermore, the evaluation criterion “overall educational effectiveness” received 3.16 points from Groups IV Arm and Combined, which was notably higher than that (2.82 points) assigned by Simulator Group (p=0.005). In conclusion, it was found that the total amount of time needed to conduct intravenous injections was shortened and the satisfaction rate was enhanced when the students used conventional IV Arms together with an IV simulator during the exercise period.

의학시뮬레이션은 임상에 가까운 상황에 접하게 함으로써 진료 및 위기 상황을 경험하는 지식과 수행을 통합하는 교육방법이며, 최근 시뮬레이터를 이용한 의학실습교육의 필요성이 증가하고 있으나, 그 교육효과에 대해서는 근거가 부족한 상태이다. 본 연구는 간호대 학생에게 가장 대표적인 실습교육인 정맥주사법에 있어서 전통적인 마네킨을 이용한 방법과 가상현실과 햅틱기술을 접목한 시뮬레이터를 이용한 방법, 그리고 이 두 가지를 병행한 방법간의 실습교육 효과를 비교하고자 하였다. 일개대학의1학년 간호대학생 119명을 무작위로 배정하여 3개의 군으로 나누어 각 군별로 다음과 같은 방법을 적용하여 교육을 실시하였다: 1) 팔 모형군 (IV Arm Group): 기존의 정맥주사 팔 모형 (IV Arm)을 이용, 2) 시뮬레이터군 (Simulator Group): 가상현실/햅틱 기반의 정맥주사 시뮬레이터를 이용, 3) 병합교육군 (Combined Group): 정맥주사 팔 모형과 정맥주사 시뮬레이터를 모두 이용. 세 군 모든 학생들에게 정맥주사 수행절차의 이론교육 및 동영상교육을 공통으로 실시하고, 각 군별로 해당하는 정맥주사 팔 모형 및 정맥주사 시뮬레이터를 이용한 술기방법을 교육하였다 (총40분). 이 후 건강한 사람을 대상으로 하여 전문가가 정맥주사 시범을 보이고, 각 군에 주어진 방법대로 학생 1인 당 10분간에 걸쳐서 술기연습을 하게 하였다. 교육효과 판정을 위하여 실습 후 학생들 간 실제 정맥주사를 실시하게 하고, 각 학생의 수행능력 (수행절차, 성공여부, 총 수행시간)을 평가하였다. 정맥주사 수행 전후로 학생의 불안 정도를 측정하였다. 또한 교육 종료 후에 실습 기자재와 사용방법에 대해 학생들의 실습교육 만족도를 측정하였다. 연구결과, 정맥주사 수행절차 점수는 팔 모형군 32.8점, 시뮬레이터군 31.8점, 병합교육군이 34.1점으로 병합교육군의 점수가 팔 모형, 시뮬레이터군에 비하여 높았으나 (p=0.015), 사후검정에서는 유의한 차이가 없었다. 정맥주사 성공 수는 팔 모형군 18명, 시뮬레이터군이 23명, 병합교육군 14명으로, 시뮬레이터군이 가장 많았으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다 (p=0.117). 총 정맥주사 수행시간은 팔 모형군 164초, 시뮬레이션군 183초, 병합교육군이 141초로 병합교육군이 다른 군보다 유의하게 짧았다 (p=0.007). 정맥주사 수행 전•후로 측정된 학생들의 불안 정도는 세 군간에 유의한 차이가 없었다. 기자재에 대한 만족도는 팔 모형군 3.37점, 시뮬레이터군 2.97점, 병합교육군 3.42점으로 '절차익힘' 항목에서 병합교육군이 시뮬레이터군보다 유의하게 높은 점수를 나타냈고 (p=0.014), '전반적 교육효과' 항목에서도 팔 모형군 3.16점, 시뮬레이터군 2.82점, 병합교육군 3.16점으로 팔 모형군과 병합교육군이 시뮬레이터군 보다 유의하게 높은 점수를 나타냈다 (p=0.005). 간호대학생을 대상으로 한 정맥주사 시뮬레이터의 실습교육효과를 평가한 결과, 기존의 정맥주사 팔 모형과 함께 정맥주사 시뮬레이터를 병합하여 실습을 할 때 총 정맥주사 수행시간이 감소되고, 기자재에 대한 만족도가 향상되는 것으로 나타났다. 따라서 향후 정맥주사 실습교육의 효과를 증진하기 위하여, 정맥주사 팔 모형과 정맥주사 시뮬레이터를 병행하는 교육방법을 고려해 볼 수 있을 것이다.