Ultrasound in Pre-Graduate Medical Education

The European Federation of Societies for Ultrasound in Medicine and Biology (EFSUMB) recently published a student edition of their course book for free download at http://www.efsumb.org. Technological advancements have made the equipment better and cheaper and several handheld ultrasound devices are now about the size of a smartphone [1]. Certified radiologists must master the imaging modality and many other medical specialists also use ultrasound in their daily practice. The easy accessibility and increased use dictate that all future physicians should have some knowledge of ultrasound. However, its place in the curriculum of medical schools has not been defined and is currently very varied.

Ultrasound can be taught in theory and in practice but can also be used as an educational tool to teach anatomy, physiology, pathology, and traumatology. One of the first descriptions of this is from the Hannover Medical School where they combined the anatomy course with hands-on ultrasound workshops performed by medical students on other students [2]. The students liked the interactivity and felt that it improved their understanding of clinical anatomy. Several studies have confirmed that students like to use ultrasound [3] [4], but more importantly it has also been shown that ultrasound anatomy sessions are “a highly effective method for facilitating student learning and significantly enhance knowledge of living clinical anatomy” [5]. Scanning of peers is easy to arrange unless it conflicts with the students’ boundaries of modesty or religious beliefs. However, only normal anatomy and physiology can be studied in this way and arranging the scanning of the right patients is logistically difficult and perhaps even unethical for large classes. Virtual-reality simulators deliver a multitude of different “standardized patients” that can be used for teaching pathology and traumatology although the simulators are costly and their fidelity is still not optimal [6].

Using ultrasound as an educational tool does not automatically make the students competent in performing ultrasound procedures. George Miller described the framework for acquiring competence as a four-layer pyramid [7]. Theoretical knowledge (“knows” and “knows how”) is the necessary foundation and base upon which clinical competence must be build. This can be acquired through books on ultrasound or be taught in traditional classes or at lectures. The third layer of the pyramid (“shows how”) relates to performance in a simulated environment, e. g. scanning of fellow students or simulators. This hands-on training is necessary before reaching the top level of competence (“does”): actual performance on patients. Unfortunately, it requires a lot more resources than traditional lectures and self-study. Expensive ultrasound training should be established according to best available evidence in order to ensure optimal learning output. An ultrasound machine or simulator per student provides maximum hands-on time but a recent study on the effects of simulator-based ultrasound training found that training in pairs (“dyad practice”) actually improved the efficacy of training and was not inferior to individual practice in terms of skills transfer [8]. The high instructor-to-trainee ratio is also a concern in hands-on ultrasound classes but it is important to realize that the instructor does not have to be constantly standing next to the trainee operating the probe. A single instructor can provide direction and feedback to four pairs of trainees on a rotating basis and the resulting “directed, self-regulated learning” has a potential long-term benefit [9]. Performing ultrasound assessment with established pass/fail standards at the end of ultrasound courses can also increase motivation and the retention of skills [10] [11].

It might be feasible to establish efficient ultrasound courses for medical students but is it possible to make all young doctors competent? A group from the UK successfully trained inexperienced undergraduate students to scan the abdominal aorta and concluded: “It is time for the medical education community to address whether focused ultrasound training should accompany traditional clinical skills, such as using a stethoscope, in UK medical school curricula” [12]. However, it is important to acknowledge that new junior physicians with limited, isolated skills in ultrasound must be very aware of their limitations. Incompetent operators could lead to inadequate investigation and treatment due to false-negative findings as well as unnecessary interventions due to false-positive findings. EFSUMB has defined minimum training requirements for specific areas of ultrasound [13]. Moreover, a recent survey among more than 600 young obstetricians/gynecologists found that “trainees required more than 24 months of clinical experience and 12 – 24 days of training in specialized ultrasound units in order to feel confident about performing transvaginal and transabdominal ultrasound scans independently” [14]. It is clear that it is not possible to fit either the official requirements or the expectations of young doctors into an already busy curriculum at medical schools.

In conclusion, ultrasound should be used systematically as an easily accessible and exciting educational tool in the curriculum of modern medical schools. Medical students should acquire theoretical knowledge of the modality and any hands-on training should adhere to evidence-based principles. Achieving real clinical competence in ultrasound requires extensive (post-graduate) training and is outside the scope of medical schools.

Vor kurzem veröffentlichte die European Federation of Societies for Ultrasound in Medicine and Biology (EFSUMB) unter http://www.efsumb.org eine Studentenversion ihres Kursbuches zum kostenlosen Download.

Technischen Weiterentwicklungen führten zu einer verbesserten und günstigeren Ausstattung, verschiedene Ultraschallgeräte sind so klein, dass sie in der Hand gehalten werden können – sie haben bereits die Größe eines Smartphones erreicht [1]. Zugelassene Radiologen müssen die bildgebenden Verfahren beherrschen und viele andere Fachmediziner verwenden die Sonografie in ihrer täglichen Praxis. Der leichte Zugriff und der vermehrte Einsatz erfordern von allen Ärzten von Morgen sonografische Grundkenntnisse. Allerdings hat die Sonografie in den Lehrplänen der medizinischen Fakultäten noch keinen festen Platz und wird derzeit sehr unterschiedlich vermittelt.

Ultraschall kann theoretisch und praktisch gelehrt werden, aber er kann auch als Lehrmittel im Unterricht der Anatomie, Physiologie, Pathologie und Traumatologie zum Einsatz kommen. Eine der ersten Beschreibungen darüber stammt von der Medizinischen Hochschule Hannover, die den Anatomiekurs mit Hands-on-Ultraschall-Workshops kombinierte, die von Studenten der Medizin und anderer Fachrichtungen geleitet wurden [2]. Die teilnehmenden Studenten mochten die Interaktivität und sie hatten das Gefühl, dass sich dadurch ihr Verständnis der klinischen Anatomie verbesserte. Verschiedene Studien bestätigten, dass Studierende gerne Ultraschall anwenden [3] [4], aber, was noch wichtiger ist, sie zeigten auch, dass die sonografischen Anatomiestunden eine „hocheffektive Methode darstellen, das Lernen der Studenten zu erleichtern und das Wissen über die lebende klinische Anatomie signifikant zu vertiefen“ [5]. Die Untersuchung an Kommilitonen ist problemlos durchzuführen, solange diese nicht mit den persönlichen Grenzen der Scham oder den religiösen Überzeugungen der Studenten kollidiert. Allerdings kann in dieser Art und Weise nur die normale Anatomie und Physiologie studiert werden und es ist unter Umständen logistisch schwierig und bei großen Klassen vielleicht sogar unethisch, an realen Patienten zu arbeiten.

Mit Virtual-Reality-Simulatoren können eine große Zahl verschiedener „standardisierter Patienten“ erzeugt werden, die für die Lehre der Pathologie und Traumatologie verwendet werden können, allerdings sind diese Simulatoren teuer und ihre Originaltreue ist nicht optimal [6].

Der Einsatz der Sonografie als Lehrmittel bedeutet nicht automatisch, dass die Studenten Kompetenz in Bezug auf die Durchführung sonografischer Untersuchungen erlangen. George Miller umschreibt die Rahmenbedingungen für die Erlangung der Kompetenz als eine vierstufige Pyramide [7]. Das theoretische Wissen („knows“ und das „knows how“) ist die notwendige Grundlage und Basis, auf der die klinische Kompetenz aufgebaut werden muss. Dieses Wissen kann man sich durch Ultraschallfachbücher oder durch Unterricht in herkömmlichen Klassen und Vorlesungen aneignen. Die dritte Stufe der Pyramide („shows how“) bezieht sich auf die Durchführung in einer simulierten Umgebung, z. B. durch Untersuchung von Kommilitonen oder Simulatoren. Das „Hands-on-Training ist notwendig, bevor die oberste Kompetenzstufe („does“) erreicht wird: Die richtige Untersuchung am Patienten. Leider erfordert dies wesentlich mehr Ressourcen als übliche Vorlesungen oder das Selbststudium. Die teure sonografische Ausbildung sollte nach den besten verfügbaren Evidenzkriterien eingeführt werden, um ein optimales Lernergebnis zu gewährleisten. Ein Ultraschallgerät oder Simulator pro Student ermöglicht eine maximale Hands-on-Zeit, aber nach einer jüngsten Studie über die Auswirkung von simulationsbasiertem sonografischen Training, verbessert die Durchführung in Zweiergruppen („dyad practice“) die Trainingseffizienz und war dem individuellen Training in Bezug auf die Wissensvermittlung nicht unterlegen [8]. Bei den Hands-on-Kursen ist darüber hinaus eine hohe Lehrer-zu-Studenten-Verhältnis von Bedeutung, allerdings sollte man sich bewusst machen, dass der Ausbilder nicht ständig während der Trainee die Sonde bewegt, neben ihm stehen sollte. Ein einzelner rotierender Lehrer kann vier Ausbildungspaaren Richtung und Feedback geben und der daraus resultierende „geführte, selbst regulierende Lernprozess“ hat das Potenzial eines Langzeitnutzens [9]. Der Einsatz von sonografischen Bewertungsmitteln mit etablierten Pass/Fail-Standards am Ende des Sonografiekurses kann ebenfalls die Motivation erhöhen und die Fähigkeiten festigen [10] [11].

Es könnte machbar sein, erfolgreiche Sonografiekurse für Medizinstudenten einzuführen, aber ist es möglich, alle jungen Ärzte kompetent zu machen? Eine Gruppe aus Großbritannien bildete unerfahrene, nicht graduierte Studenten erfolgreich in der Sonografie der abdominalen Aorta aus und schlussfolgerte: „Es ist an der Zeit, dass alle Lehrenden in der medizinischen Ausbildung sich fragen müssen, ob das fokussierte sonografische Training in den medizinischen Lehrplänen in Großbritannien nicht von traditionellen technischen Handfertigkeiten, wie dem Einsatz des Stethoskops, begleitet werden sollte“ [12]. Allerdings ist es wichtig hervorzuheben, dass die neuen jungen Ärzte, die limitierte und isolierte sonografische Kenntnisse haben, sich dieser Begrenzungen deutlich bewusst sein müssen. Unfähige Anwender können bei falsch negativen Befunden inadäquate Untersuchungen und Behandlungen und bei falsch positiven Befunden unnötigen Maßnahmen einleiten. Die EFSUMB hat die Minimalvoraussetzungen für die Ausbildung in Spezialgebieten der Sonografie festgelegt [13]. Darüber hinaus zeigte eine kürzliche Studie an mehr als 600 jungen Fachärzten der Gynäkologie und Frauenheilkunde, dass „die Trainees mehr als 24 Monate klinischer Erfahrung und ein Training über 12 – 24 Tage in spezialisierten Ultraschallzentren benötigen, um selbstständig und sicher transvaginale und transabdominale sonografische Untersuchungen durchführen zu können“ [14]. Es ist klar, dass weder die offiziellen Voraussetzungen noch die Erwartungen der jungen Ärzte im ohnehin schon engen Kurrikulum der medizinischen Fakultäten untergebracht werden können.

Abschließend ist zu sagen, dass die Sonografie systematisch als leicht zugängliches und spannendes Lehrmittel im Kurrikulum der modernen Medizinischen Fakultäten eingesetzt werden sollte. Studenten der Medizin sollten sich theoretisches Wissen über die Ausführung aneignen und das Hands-on-Training sollte sich an evidenzbasierten Prinzipien ausrichten. Das Erlangen einer wirklichen klinischen Kompetenz in der Sonografie erfordert extensives (postgraduales) Training und ist nicht Aufgabengebiet der medizinischen Grundausbildung.

• Literatur

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• 13 Terslev L, Hammer HB, Torp-Pedersen S et al. EFSUMB minimum training requirements for rheumatologists performing musculoskeletal ultrasound. Ultraschall in Med 2013; 34: 475-477
• 14 Tolsgaard MG, Rasmussen MB, Tappert C et al. Which factors are associated with trainees' confidence in performing obstetric and gynecological ultrasound examinations?. Ultrasound Obstet Gynecol 2014; 43: 444-451