Improving the quality of training for residents in specialty 3.3.5 “Forensic medicine” by including a chemistry course into the educational program

• Maxim V. Ivkov
• Alla M. Khromova
• Gulnara A. Ivkova
• Marat I. Timerzyanov

Abstract

The need for a specialized short course in chemistry to be included in the training program for residents majoring in forensic medicine is substantiated. The chemistry sections are selected based on actual professional tasks and the students' level of preparation.

Keywords:forensic medicine; forensic medical examination; chemistry; professional competencies; educational programs

В связи с возрастающими требованиями к уровню подготовки современных специалистов учебные программы поствузовского образования должны динамично реагировать на запросы и в случае необходимости расширяться. От современного врача, специализирующегося по судебной медицине, требуются глубокие теоретические и практические знания в различных областях медицинских и смежных наук [1]. Программы учебных заведений предусматривают достаточно полное знакомство с медицинскими и биологическими методами и приемами в ходе подготовки специалистов этого профиля [2-4]. В то же время дисциплина "Химия" совершенно незаслуженно обделена вниманием. Подготовка по химии будущих судебных медиков формируется лишь на додипломном этапе обучения и к моменту поступления в ординатуру частично забывается, носит фрагментарный характер и не воспринимается обучающимися как необходимая составляющая их будущей практики [5]. Как показывает наш опыт, судебные медики зачастую испытывают затруднение при направлении образцов на специальные исследования (например, не знают, к какому химическому классу относится токсикант), при проведении лабораторного подтверждения полученных выводов (слабо ориентируются в приборной базе), а при воздействии на организм какого-либо токсиканта не всегда учитывают его тропность к определенным средам. Судебно-медицинская экспертиза должна опираться не только на морфологический анализ и клинико-анатомическое мышление, но и на понимание химической природы процессов, лежащих в основе действия экзогенных и эндогенных факторов и посмертных изменений тканей [6-8]. В то же время предмет "Химия" в рамках подготовки ординаторов должен выступать не как абстрактная фундаментальная дисциплина, а как инструмент интерпретации экспертных данных и повышения обоснованности заключений. Внедрение новой образовательной модели для формирования прикладных химических знаний, ориентированных на специфику судебной медицины, с нашей точки зрения, существенно улучшит качество подготовки ординаторов по специальности 3.3.5.

В образовательном контенте в настоящее время продвигаются несколько устойчивых подходов, направленных на повышение уровня знаний. Однозначно наиболее распространенной моделью оценки качества образовательной программы является подход pretest-posttest design (дизайн с предварительным и итоговым тестированием), при котором анализируют разницу между результатами тестирования до и после прохождения обучающимися образовательного курса [9-12]. В медицинском образовании хорошие результаты приносит внедрение кратких курсов, построенных по принципу supplemental instruction (дополнительное инструктирование), - это специализированные модули, проводимые студентами-лидерами, которые ранее успешно прошли соответствующий курс. По сути, это программы академической поддержки для улучшения успеваемости и удержания студентов в учебных заведениях [13, 14]. Специфика химического образования подталкивает разработчиков использовать модели адаптивного обучения, элементы виртуальной реальности (VR) и метакогнитивные модули [15-17]. Кроме того, нужно отметить, что адаптивные программы встречаются реже, чем стандартные модули, но их количество растет после 2020 г. [18-21]. Что же касается конкретно медицинского образования, особенно подчеркивается тот факт, что студенты должны не только получить теоретические фундаментальные знания, но и иметь алгоритм их применения в конкретной практической ситуации [22, 23].

В связи со всем вышесказанным нам представляется актуальным обозначить роль химии в судебной медицине в целом, определить круг знаний, необходимых в практической деятельности врача - судебного медика, и предложить обоснованную модель их освоения. Логично предположить, что обучение становится более эффективным при условии профессиональной направленности тематического материала, модульности и концентрации изучаемых тем. Мы предлагаем формат краткосрочного интенсивного курса, в ходе которого легко можно обойтись без чрезмерных требований к материально-техническому обеспечению образовательного процесса и активно применять электронное обучение и компьютерные симуляторы.

Цель работы - обоснование необходимости введения в программу обучения ординаторов по специальности "Судебная медицина" специализированного краткого курса по химии и разработка программы этого курса с учетом реальных профессиональных задач и уровня подготовки обучающихся.

Материал и методы

Для достижения поставленной цели проанализировано значение химии в профессиональной деятельности врача - судебного медика; определены разделы химии, имеющие наибольшую практическую значимость для судебно-медицинской экспертизы; методом тестирования получен срез остаточных знаний ординаторов, обучающихся по курсу "Судебная медицина"; разработана педагогическая модель интенсивного курса химии, ориентированного на прикладные аспекты судебной медицины.

Диагностическое тестирование включает 18 вопросов из 6 разделов химии (по 3 вопроса на каждый раздел), а также интегративный кейс, затрагивающий все темы и требующий комплексного подхода к решению. При анализе результатов тестирования использовали дифференцированный подход: при 0-1 правильном ответе уровень знаний расценивался как фрагментированный и предполагался расширенный объем изучения соответствующего раздела; при 2 правильных ответах уровень считался удовлетворительным; при 3 правильных ответах знания оценивали как полные и требовали преимущественно повторения и систематизации материала. Тестовые материалы были разработаны кандидатом химических наук с учетом профессиональных задач судебно-медицинской практики и обсуждались в исследовательской группе авторов работы.

Результаты

В результате проведенного анализа и эмпирического этапа работы получены следующие данные.

На первом этапе нами были выявлены химические аспекты судебно-медицинской экспертизы и определена их связь с разделами химии. Судебная медицина как область медицинского знания представляет собой комплексную дисциплину, включающую морфологические, клинические, лабораторные и инструментальные методы исследования [24]. Несмотря на то что при проведении судебно-медицинской экспертизы химия не выделяется в самостоятельный раздел, тем не менее для грамотной интерпретации лабораторных данных и целевого применения инструментальных методов необходимо осознанное владение ее положениями и терминологией. В связи с этим при подготовке специалистов в области судебной медицины целесообразно рассматривать не химию вообще, а совокупность практических химических знаний, относящихся к области функционирования биологических объектов. В структуре судебно-медицинской экспертизы традиционно выделяются медико-криминалистическое направление, судебно-химические и токсикологические исследования, а также танатология и учение о посмертных изменениях [25]. Каждый из этих разделов требует знания основных химических закономерностей.

Медико-криминалистические исследования включают широкий набор методов анализа веществ и материалов [26, 27]. Все они связаны с химией. Так, применение рентгенофлуоресцентного анализа и спектральных методов исследования предполагает понимание элементного состава веществ, свойств химических элементов, их валентных состояний, механизмов возбуждения и регистрации излучения, а также факторов, влияющих на границы применяемости, чувствительность, точность и специфичность анализа. Отдельную группу составляют медико-криминалистические исследования при оценке воздействия экзогенных факторов, включая металлы и их соединения. Даже если судебно-медицинский эксперт не выполняет лично подобные исследования, он сталкивается с необходимостью интерпретации их результатов, а это требует базовых знаний неорганической, аналитической и физической химии.

Существенную роль химические знания играют в судебно-химических и токсикологических исследованиях [28]. Необходимо владение методами качественного и количественного определения различных веществ, понимание механизмов их токсикокинетики и токсикодинамики. Это трудно сделать без представлений о свойствах растворов, химической стабильности соединений, кислотно-основных равновесиях и процессах разного рода транспорта через мембраны. Для корректной интерпретации данных нужно понимать различия в выражениях концентрации, в чувствительности и специфичности методик, знать возможные источники аналитических ошибок. Для оценки достоверности полученных данных эксперт должен разбираться в принципах пробоподготовки, экстракции, калибровки приборов и контроля качества. В данном случае востребованными оказываются элементы аналитической, органической и физической химии.

Отдельного внимания заслуживает танатология [29]. Аутолиз, гниение, образование трупных газов, изменения рН тканей, перераспределение ионов, фрагментация природных высокомолекулярных соединений до более простых химических веществ - все это цепи химических процессов. Понимание их закономерностей позволяет более обоснованно интерпретировать макро- и микроскопические признаки, лабораторные данные, изменения биохимических показателей в посмертном периоде. Исключительная роль в этом разделе медицины принадлежит биохимии и органической химии. Представления о строении органических соединений, свойствах функциональных групп, механизмах распада белков, липидов и углеводов, изменениях кислотно-основного состояния и активности ферментов позволяют более обоснованно оценивать давность наступления смерти и интерпретировать лабораторные показатели, полученные в постмортальном периоде.

Современная судебно-медицинская практика широко использует методы визуализации и маркировки - люминесцентные и флуоресцентные метки, контрастные соединения и индикаторные системы [30]. Их целевое применение требует хотя бы базового понимания механизмов излучения, взаимодействия веществ с биологическими тканями и факторов, влияющих на достоверность результатов. Даже при опосредованном использовании таких методов эксперт должен быть способен критически оценить полученные данные и возможные источники ошибок.

Таким образом, краткий анализ структуры судебно-медицинской экспертизы показывает, что химия присутствует в профессиональной деятельности врача - судебного медика в форме набора прикладных знаний, распределенных между различными разделами дисциплины. Связь разделов химии с профессиональными задачами, стоящими перед судебно-медицинской экспертизой, представлена в табл. 1.

Табл. 1 и 2: составлено авторами на основе данных, полученных в ходе исследования.

Результаты проведенного диагностического тестирования представлены в табл. 2. По органической химии, биохимии и неорганической химии был выявлен удовлетворительный уровень знаний - нет ни одного случая полностью неуспешных ответов на все поставленные вопросы и более-менее однородное распределение результатов. По физикохимии люминесцентных процессов все участники продемонстрировали отличный уровень усвоения материала. По аналитической и физической химии зафиксирован фрагментированный уровень знаний. При оценивании интегративного кейса нами были отмечены существенные затруднения в последовательной интерпретации данных.

Обсуждение

Полученные результаты легли в основу дифференцированного проектирования интенсивного курса химии для ординаторов по специальности "Судебная медицина". Дифференциация позволила нам определить оптимальный объем изучения раздела химии в зависимости от дефицита знаний. В соответствии с принятой шкалой интерпретации результатов тестирования фрагментированный уровень знаний рассматривался как основание для планирования трех занятий, удовлетворительный - для двух занятий, полный - для одного занятия. Исходя из этого курс был спроектирован следующим образом: аналитическая и физическая химия - по три занятия; органическая химия, биохимия и неорганическая химия - по два занятия; физикохимия люминесцентных процессов - одно занятие.

Раздел аналитической химии предусматривает 3 занятия. Первое занятие посвящено задачам аналитической химии в судебно-медицинской экспертизе, видам анализа и источникам аналитических ошибок, понятие "концентрация", способы выражения концентрации. Второе занятие ориентировано на вопросы пробоподготовки биологических объектов, экстракции, концентрирования и калибровки аналитических методов. Третье занятие направлено на интерпретацию результатов судебно-химических и токсикологических исследований с учетом ограничений применяемых методик.

Раздел физической химии также включает 3 занятия. На первом занятии планируется разбор свойств растворов, кислотно-основных равновесий и буферных систем, значимых для биологических сред. Второе занятие посвящено процессам диффузии, сорбции и распределения веществ в тканях, включая постмортальные изменения. Третье занятие охватывает физико-химические основы инструментальных методов анализа, используемых в медико-криминалистической практике.

Раздел органической химии рассчитан на 2 занятия. В рамках первого занятия рассматриваются строение органических соединений, функциональные группы и их химические свойства в контексте токсикологии. Второе занятие посвящено химическим превращениям органических веществ, метаболизму и деградации соединений в посмертном периоде, а также интерпретации соответствующих лабораторных данных.

Раздел биохимии включает 2 занятия. Первое занятие ориентировано на биохимические механизмы аутолиза и ферментативного распада тканей после смерти. Второе занятие посвящено изменениям биохимических показателей крови и тканей в постмортальном периоде и особенностям их экспертной интерпретации.

В рамках неорганической химии первое занятие предполагает рассмотрение элементного состава биологических тканей, роли металлов и микроэлементов в судебно-медицинской экспертизе. Второе занятие посвящено методам элементного анализа, включая рентгенофлуоресцентный анализ, и интерпретации полученных результатов.

Раздел физикохимии люминесцентных процессов, по которому был выявлен высокий уровень усвоения, планируется в объеме одного занятия. В рамках данного занятия предполагается систематизация принципов люминесценции и флуоресценции, использования химических меток и индикаторных систем, а также анализ возможных диагностических ошибок.

Таким образом, предлагаемый курс представляет собой структурированный план интенсивной химической подготовки, ориентированный на профессиональные задачи судебно-медицинской экспертизы и основанный на результатах предварительной диагностики уровня знаний обучающихся.

Заключение

Нами предложен подход к проектированию курса химии для ординаторов по специальности "Судебная медицина", основанный на предварительной оценке уровня сформированности профессионально значимых химических знаний. Показано, что традиционное включение химических дисциплин в базовые образовательные программы медицинских вузов не удовлетворяет потребности судебно-медицинской практики и не учитывает неоднородность подготовки обучающихся.

Проведенное тестирование позволило выявить различия в уровне остаточных знаний отдельных разделов химии и обосновать дифференцированное распределение учебной нагрузки. На основании полученных данных был составлен структурированный план интенсивного курса, в котором объем и содержание занятий соотнесены с пробелами в знаниях и профессиональными задачами судебно-медицинской экспертизы.

Предложенная модель курса ориентирована на систематизацию и прикладное осмысление химических знаний, необходимых для судебно-химических, токсикологических и медико-криминалистических исследований. Результаты работы могут быть использованы при разработке образовательных программ ординатуры по судебной медицине, а также при адаптации химической подготовки для смежных медицинских специальностей, связанных с экспертной и диагностической деятельностью.

Следует отметить, что настоящее исследование носит пилотный характер и выполнено на ограниченной выборке ординаторов. Предложенная модель курса на данном этапе не проходила полноценной педагогической апробации, поскольку одной из задач работы было прежде всего обоснование необходимости включения специализированной химической подготовки в образовательную программу ординатуры по судебной медицине и привлечение внимания к возможностям подобного подхода. В связи с этим в настоящем исследовании не проводилась оценка образовательной эффективности курса после его внедрения.

Перспективным направлением дальнейшей работы представляется педагогическая апробация предложенного курса в образовательном процессе ординатуры по специальности "Судебная медицина". Планируется проведение сравнительной оценки уровня знаний обучающихся до и после освоения курса, а также анализ способности ординаторов интерпретировать профессионально ориентированные кейсы, связанные с судебно-химическими, токсикологическими и медико-криминалистическими исследованиями.

All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)