Newsletter

Bądź na bieżąco z rynkiem symulacji medycznej w Polsce i na świecie

Wróć do listy artykułów

Symulacja wirtualna i nauka nowych umiejętności w zakresie chirurgii klatki piersiowej wspomaganej wideo

23.10.2020
Laparoskopia
Symulacja wirtualna

Skuteczność szkolenia rezydentów chirurgii w zakresie techniki wideotorakoskopowej chirurgii klatki piersiowej (VATS) przy użyciu symulacji rzeczywistości wirtualnej (VR) została potwierdzona w wielu badaniach, jednak jej zastosowanie nie jest jeszcze wprowadzone w codziennej praktyce. Celem tego badania jest stworzenie programu nauczania opartego na VR, aby zaoferować oparte na dowodach programy szkoleniowe z zakresu VATS.

Metody

Umiejętności zostały ocenione za pomocą dwóch testów: obiektywnej strukturalnej oceny umiejętności technicznych (Objective Structured Assessment of Technical Skill – OSATS) i globalnej operacyjnej oceny umiejętności torakoskopowych (Global Operative Assessment of Thoracoscopic Skills – GOATS). Chirurgów oceniano pod kątem obciążenia poznawczego zgodnie z indeksem National Aeronautics Space Administration-Task Load Index (NASA-TLX). Badani zostali podzieleni na dwie grupy: rezydenci i specjaliści. Różnice w wydajności między grupami analizowano za pomocą testu Kruskala-Wallisa dla danych nieparametrycznych.

 

Wyniki

W sumie 20 ochotników wykonało wszystkie zadania (rezydenci = 12, specjaliści = 8). Porównania między grupami rezydentów i specjalistów wykazały podobne wyniki we wszystkich testach w oparciu o wartość p. Wydajność OSATS i GOATS w obu grupach była podobna, bez różnic w zakresie umiejętności wynikających z doświadczenia. Średnie wyniki doświadczonych chirurgów przyjęto za poziomy odniesienia. Porównanie wyników mało doświadczonych lekarzy z poziomami wzorcowymi wykazało, że wszyscy byli w stanie osiągnąć ustalone kryteria. Diagram Kiviat stworzony w oparciu o ocenę obciążenia poznawczego NASA-TLX wykazał większe zapotrzebowanie na zasoby psychiczne i fizyczne u uczestników. Niemniej jednak różnice między grupami nie różniły się znacząco.

 

Wnioski

Trening VR może skrócić krzywą uczenia się, nawet jeśli jego celem nie jest zastąpienie doświadczenia zdobytego na sali operacyjnej. Program szkolenia VATS z oceną VR pozwala uczestnikom na zapoznanie się, szkolenie i naukę techniki lobektomii VATS. Badanie to wyraźnie popiera włączenie symulacji VR do programów szkolenia chirurgicznego.

 

VATS zapewnia szybszy powrót do zdrowia

Tradycyjnie operacje klatki piersiowej wykonywane są z dostępu uzyskanego przez torakotomię. W ciągu ostatniej dekady wideotorakoskopowa chirurgia klatki piersiowej (video assisted thoracic surgery – VATS) zmieniła sposób leczenia pacjentów z chorobami płuc, w szczególności pacjentów z rakiem płuc (1). W wielu przypadkach możliwe jest wykonywanie onkologicznych procedur terapeutycznych, takich jak lobektomia za pomocą VATS, nawet w przypadku rozległej choroby (2). Procedurę VATS może wykonywać poprzez port wielokrotny lub pojedynczy.

Udowodniono, że zastosowanie tej techniki daje lepsze wyniki, zapewniając szybszy powrót do zdrowia po operacji, mniejsze nasilenie bólu i mniej powikłań (3,4). Dlatego liczba pacjentów operowanych przy pomocy techniki VATS stale rośnie, co pociąga za sobą potrzebę odpowiedniego szkolenia chirurgów w zakresie tej techniki. Skuteczność szkolenia rezydentów chirurgii w zakresie techniki VATS przy użyciu symulatorów rzeczywistości wirtualnej (VR) jest udowodniona w wielu badaniach, jednak jej stosowanie nie zostało jeszcze wprowadzone w codziennej praktyce (5). Rozwinięte symulatory VR pozwalają na integrowanie obrazowania trójwymiarowego (3D), mają konfigurowalne oprzyrządowanie i powinny pozwolić operatorowi na obcowanie z wieloma zmiennościami anatomicznymi, aby zmniejszyć potrzebę ciągłej obserwacji przez instruktora jeden na jednego (6,7). Celem tego badania jest stworzenie programu nauczania opartego na VR, aby zaoferować oparte na dowodach programy szkoleniowe z zakresu VATS.

Tab.  1. Obiektywna strukturalna ocena umiejętności technicznych (Objective Structured Assessment of Technical Skill – OSATS) *ND – nie dotyczy

 

Tab. 2. Globalna operacyjna ocena umiejętności torakoskopowych (Global Operative Assessment of Thoracoscopic Skills – GOATS)

 

Metody

Przed rozpoczęciem zadań każdy uczestnik miał czas na zapoznanie się z symulatorem w obecności doświadczonego operatora. Na początek każde zadanie zostało zademonstrowane przez doświadczonego chirurga, a uczestnicy mieli możliwość zadawać pytania. Podczas szkolenia praktycznego nie udzielono żadnej pomocy. Dane dla każdego wykonanego zadania zostały natychmiast i obiektywnie zarejestrowane przez symulator. Dane zawierają wiele informacji, takich jak czas potrzebny na wykonanie zadania, ergonomię ruchów i wynik dotyczący błędów. Oprogramowanie symulatora zarejestrowało dane. Podstawowe umiejętności zostały ocenione za pomocą dwóch testów. W ramach obiektywnej strukturalnej oceny umiejętności technicznych (Objective Structured Assessment of Technical Skill – OSATS) opracowano dwa wyniki: specyficzną dla danej operacji listę kontrolną i szczegółową globalną skalę ocen. W tej ocenie każda pozycja z listy kontrolnej została oceniona jako „wykonana poprawnie lub nie”, a globalny poziom wydajności zaprezentowany jest w pięciopunktowej zakotwiczonej skali Likerta (Tabela S1) (8). Drugim testem była globalna operacyjna ocena umiejętności torakoskopowych (Global Operative Assessment of Thoracoscopic Skills – GOATS), wywodząca się z globalnej oceny operacyjnej umiejętności laparoskopowych, stosowana do oceny wydajności chirurgów laparoskopowych. Opiera się na koncepcji, że wydajność można oceniać w kilku kategoriach (zwanych domenami), takich jak percepcja głębokości, sprawność bimanualna, wydajność, działanie w obrębie tkanek, autonomia i poziom trudności. Każdy obszar został oceniony od 1 do 5 przy użyciu globalnej skali ocen i listy kontrolnej dla konkretnego zadania. Ta metoda stanowiła poziom istotności do oceny wyników chirurgów w całej procedurze VATS, a nie tylko w kilku krokach (Tabela S2) (9). Po zakończeniu operacji chirurdzy zostali poddani ocenie pod kątem obciążenia poznawczego zgodnie z indeksem National Aeronautics Space Administration-Task Load Index (NASA-TLX), powszechnie uznanym narzędziem do samodzielnego zgłaszania obciążenia pracą. Obciążenie poznawcze jest hipotetyczną konstrukcją, która reprezentuje koszty ponoszone przez człowieka w celu osiągnięcia określonego poziomu wydajności. Ponieważ definicja obciążenia poznawczego jest skoncentrowana raczej na człowieku niż na zadaniu, obciążenie poznawcze pracą jest jednoznacznie określone przez wymagania obiektywnego zadania: jako takie odzwierciedla wiele atrybutów, które mogą mieć różne znaczenie dla różnych osób. Skala oceny NASA-TLX jest wielowymiarowym narzędziem oceny, które pozwala uczestnikom oceniać obciążenia poznawcze w sześciu skalach (Tabela S3): zapotrzebowanie na zasoby psychiczne, zapotrzebowanie na zasoby fizyczne, zapotrzebowanie czasowe, wysiłek, wydajność i frustracja podczas wykonywania zadania (10). Poproszono również o wypełnienie kwestionariusza kompleksowej oceny (Tabela S4). Symulator 3D Systems/Simbionix odtwarzający lobektomię górną prawego płuca (Littleton, Kolorado, USA) został wykorzystany przez ochotników do wykonania zadań (Ryciny 1-3).

 

Analiza statystyczna

Obliczenie mocy pozwoliło na określenie wielkość próby. Poprzednie dane w literaturze pomogły nam przewidzieć różnicę, którą moglibyśmy zaobserwować pomiędzy laparoskopią i chirurgią robotyczną, więc dostosowaliśmy te dane do VATS. Przy użyciu wartości a 0,05, wartości p 0,2 i wartości s 1,5 odchyleń standardowych obliczenia mocy dały grupę 26 osób, którzy zostali stratyfikowani według aktualnego roku szkolenia i porównani z danymi z grupy wykwalifikowanych chirurgów. Do porównania różnic w zmiennych kategorialnych zastosowano dokładny test Fishera oraz test sumy rang Wilcoxona dla zmiennych ciągłych.

Różnice w wydajności między grupami analizowano za pomocą testu Kruskala-Wallisa dla danych nieparametrycznych. NASA-TLX składa się z dwóch części: ocen i wag. Oceny dla każdej z sześciu podskal zostały uzyskane dla każdego z badanych po zakończeniu zadania. Wagi zostały ustalone na podstawie wyborów badanych w podskali, która jest najbardziej odpowiednia dla obciążenia pracą dla nich, z dwóch opcji. Wysokości zostały obliczone na podstawie sumy tych opcji z 15 par kombinatorycznych utworzonych z sześciu podskal. Oceny i wagi zostaną następnie połączone, aby obliczyć średnią ważoną dla ogólnego wyniku obciążenia pracą.

 

Wyniki

Dwudziestu ochotników wykonało wszystkie zadania (rezydenci = 12, specjaliści = 8). Porównania między grupami mniej i bardziej doświadczonych chirurgów wykazały, że wszystkie testy dały podobne wyniki w oparciu o wartość p. W szczególności wyniki OSATS (Tabela 1) i GOATS (Tabela 2) obu grup były podobne, bez różnic w zakresie umiejętnościach wynikających z doświadczenia. Wyniki w obu grupach były podobne. Medianę wyniki specjalistów przyjęto za poziomy odniesienia. Porównanie wyników rezydentów z poziomami odniesienia wykazało, że wszyscy uczestnicy byli w stanie spełnić ustalone kryteria. Diagram Kiviat oceny obciążenia poznawczego NASA-TLX wykazał większe zapotrzebowanie na zasoby psychiczne i fizyczne w grupie rezydentów; w grupie specjalistów poziom stresu i wydajności był większy niż w grupie rezydentów (Rysunek 1). Niemniej, różnice między grupami nie różniły się istotnie (Tabela 3). Na podstawie kwestionariusza kompleksowej oceny nie wykazano istotnych różnic między grupami rezydentów i specjalistów (Tabela 4).

Tab. 3. Indeks obciążenia poznawczego zgodnie National Aeronautics Space Administration-Task Load Index (NASA-TLX)

 

Tab. 4. Kwestionariusz kompleksowej oceny. * ND – nie dotyczy; VATS, video-assisted thoracic surgery (wideotorakoskopowa chirurgia klatki piersiowej)

Dyskusja

Tradycyjny model szkoleniowy nowoczesnej edukacji w zakresie chirurgii klatki piersiowej ewoluuje w związku z zapewnieniem pacjentowi większego bezpieczeństwa, zwiększając trudność i różnorodność procedur chirurgicznych. Ostatnie analizy wskazują, że ze względu na poziom złożoności procedur VATS, wymagane może być wykonanie od 90 do 100 zabiegów, aby osiągnąć optymalny poziom techniczny (krótszy czas operacji i niższy współczynnik konwersji (13,14). Aby dostosować się do tych czynników, opracowuje się praktyczne programy nauczania, które pozwalają rozwinąć zdolności poznawcze i proceduralne przed realną pracą na sali operacyjnej. Programy szkoleniowe VR nie są zaprojektowane jako alternatywa dla praktyki w salach operacyjnych, ale powinny wspierać tok szkolenia. Konsensus dotyczący zastosowania VR w szkoleniu jest nadal opracowywany. Symulatory VR mają wiele zalet w stosunku do modeli zwierzęcych lub tradycyjnych fantomów, w tym krótszy czas przygotowania lub bardziej realistyczne cechy symulowanych procedur VATS. Symulator VR może w rzeczywistości realistycznie symulować komplikacje, takie jak krwawienia lub zmienności anatomiczne, które są okolicznościami przyspieszającymi naukę procedur VATS. Ponadto symulatory VR mające na celu stymulowanie zasobów zarówno poznawczych, jak i psychomotorycznych stanowią podstawowe wsparcie dla praktycznego treningu i oceny klinicznej. Wykazano, że interakcja warstw poznawczych i psychomotorycznych w symulacjach usprawnia proces uczenia się (15).

 

Rys. 1. Diagram Kiviat z NASA-TLX. Większe zapotrzebowanie na zasoby psychiczne i fizyczne wykazano
w grupie rezydentów. W grupie specjalistów poziom stresu i wydajności był wyższy niż w grupie rezydentów. NASA-TLX, National Aeronautics Space Administration-Task Load Index.

 

Składnik globalnej skali oceny dotyczącej narzędzia oceny śródoperacyjnej. Zaprezentowane deskryptory to deskryptory „kotwiczne” dla wyników 1, 3 i 5.
Tab. S1. Obiektywna strukturalna ocena umiejętności technicznych (Objective Structured Assessment of Technical Skill – OSATS)

 

Składnik globalnej skali oceny dotyczącej narzędzia oceny śródoperacyjnej. Zaprezentowane deskryptory to deskryptory „kotwiczne” dla wyników 1, 3 i 5.
Tab. S2. Globalna operacyjna ocena umiejętności torakoskopowych (Global Operative Assessment of Thoracoscopic Skills – GOATS)

 

Tab. S3. Podskale i przedmioty w skali ocen NASA-TLX

Zastosowanie symulatorów VR do treningu laparoskopowego

Liczba szkoleń z wykorzystaniem symulatora VR jest nieograniczona, a koszt każdej operacji jest uzasadniony kosztowo po zakupie symulatora. Ocenę umiejętności można wykorzystać do wydania zaświadczenia. Powinno to poprawić bezpieczeństwo pacjenta, ponieważ oznacza to, że rezydent wykonuje już procedury z pewnością (16).

Wiele badań na temat zastosowania symulatorów VR do treningu laparoskopowego opublikowanych już w literaturze wskazuje na wpływ tego rodzaju treningu na wydajność in vivo. W randomizowanym badaniu kontrolnym dotyczącym szkolenia laparoskopowego VR przeprowadzonym przez Meyersona i wsp., poziom wydajności młodszych rezydentów był porównywalny z poziomem średnio zaawansowanych laparoskopistów. Czas operacji został zmniejszony o połowę (18).

Seymour i wsp. twierdzą, że zastosowanie symulacji VR znacząco wpłynęło na rozwój wysokiego poziomu wydajności rezydentów na sali operacyjnej podczas wykonywania cholecystektomii laparoskopowej (19). Jeśli chodzi o szkolenie w zakresie chirurgii klatki piersiowej, nasze badanie wyraźnie popiera włączenie symulacji VR do programów szkolenia chirurgicznego, a inne badania w literaturze potwierdzają to stwierdzenie. Na przykład Solomon i wsp. ocenili rezydentów pod kątem możliwości dostępu do procedury lobektomii płata górnego w technice VATS z wykorzystaniem dedykowanego symulatora do resekcji płuc. Potwierdzili, że symulacja zadań poznawczych w oparciu o VR pozwala na skompensowanie niedociągnięć istniejących modeli treningowych (6).

Obecnie na rynku dostępne są różne symulatory VR o różnych funkcjach, a tylko kilka z nich zostało oficjalnie ocenionych pod kątem skuteczności nauczania (20). Zwłaszcza w przypadku torakochirurgii dominuje obecnie model symulacji bronchoskopii, ale brakuje symulatorów procedur torakoskopowych, więc badania nad idealnym symulatorem wciąż trwają.

 

Tab. S4. Kwestionariusz kompleksowej oceny

Autorzy artykułu: Benedetta Bedetti (Department of Thoracic Surgery, Malteser Hospital, Bonn, Germany), Luca Bertolaccini (Department of Thoracic Surgery, Maggiore Teaching Hospital, Bologna, Italy), Davide Patrini (Department of Thoracic Surgery, University College of London Hospital, London, UK), Joachim Schmidt, Marco Scarci (Department of Thoracic Surgery, Ospedale San Gerardo, Monza, Italy).

Więcej o symulatorze laparoskopowym LAP Mentor pod tym LINKIEM