Newsletter

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

Wróć do listy artykułów

Testowanie poprawności konstrukcji symulatora artroskopii biodra w wirtualnej rzeczywistości VR

22.04.2021
Case Studies
symulator artroskopowy

Dziewiętnaścioro chirurgów ortopedycznych przeprowadziło symulowane badanie artroskopowe zdrowego stawu biodrowego za pomocą 70° artroskopii w pozycji leżącej na plecach. Uczestnicy zostali podzieleni na 2 grupy. Na grupę ekspertów (min. 250 wykonanych artroskopii bioder lub więcej) i nowicjuszy (mniej niż 250). Obie grupy miały do wykonania zadania na symulatorze.

 

Zobrazowano 21 konkretnych celów w przedziale środkowym i peryferyjnym: 9 przez portal przedni, 9 przez portal przednio-boczny i 3 przez portal tylno-boczny. Zaraz potem nastąpiło zadanie testujące podstawowe sondujące staw, w którym 8 celów zbadano przez portal przednio-boczny. Ocenę wydajności wykonano w oparciu o czas wykonywania procedury, liczbę incydentów, w których doszło do uszkodzenia tkanek miękkich i kości oraz sumaryczny dystans, który przebył artroskop. Niedozwolone było powtórne wykonanie zadań. Poprawność konstrukcji została następnie oceniona przez porównanie wskaźników wydajności grupy nowicjuszy i ekspertów.
W zadaniu wizualizacji grupa ekspertów przewyższyła grupę nowicjuszy w czasie (P =.0003), liczbą zderzeń z tkanką miękką (P =.001), liczbą zderzeń z kością (P = .002) oraz odległością przebytą przez artroskop (P = .02).
W badaniu sondy 2 grupy różniły się tylko czasem potrzebnym do wykonania zadania (P = .025) bez znaczącej różnicy w innych metrykach.
Niniejsze badanie potwierdza, że symulator artroskopii stawu biodrowego w wirtualnej rzeczywistości i obsługiwanie go, zwiększa potencjał rozwoju podstawowych umiejętności artroskopowych. Poziom dowodów: III.
Przy stale rosnącej liczbie diagnostycznych i terapeutycznych wskazań, artroskopia stawu biodrowego jest jednym z najszybciej rozwijających się obszarów nowoczesnej chirurgii [1–4]. Charakter przegubu kulowego wraz z grubością kapsułki i otoczki tkanek miękkich, sprawiają, że jest to technicznie wymagające pole ze stromą nawierzchnią krzywej uczenia się. Szacuje się, że 30 przypadków szkoleniowych wymaganych jest do zaobserwowania zmniejszenia powikłań [5]. Powikłania obejmują uszkodzenie wargowe lub chrzęstne z powodu oprzyrządowania, krwawienia lub urazy związane z założeniem portalu i neurapraksję związaną z trakcją [6]. Dlatego ważne jest, aby chirurg ortopeda trenował operację artroskopową stawu biodrowego na wczesnym etapie edukacji i szybko opracował niezbędny zestaw podstawowych umiejętności.
Chociaż dziś w przygotowaniu chirurga do pracy przeważa model tradycyjny, ewolucja doprowadziła do tego, aby połączyć ją z bardziej wymagającymi technikami chirurgicznymi [7–11]. Kilka badań wykazało, ile czasu potrzeba, aby zostać bezpiecznym i skutecznym chirurgiem artroskopowym, wykazując zarówno wydłużony czas pracy, jak i większą częstość powikłań, gdy niedoświadczony lekarz wykonuje artroskopową operację stawu biodrowego [12–14].
Wiele badań sugeruje rolę wirtualnej rzeczywistości (VR) w pokonywaniu krzywej uczenia się poprzez wyposażenie stażysty ortopedycznego w podstawowy zestaw umiejętności wymagany do bezpiecznego wyko-
nania procedury artroskopowej [15–17]. W kontekście artroskopii stawu biodrowego, poprawa umiejętności w zakresie symulacji wcześniej wykonanej procedury w sali operacyjnej ma potencjał zmniejszenia powikłań związanych ściślej z techniką chirurgiczną, taką jak uszkodzenie chrząstki. Walidacja VR na symulatorze artroskopii stawu biodrowego jako narzędzie oceny jest wymagane.
Celem tego badania było przetestowanie konstrukcji istotności modułu diagnostyki stawu biodrowego w wirtualnej rzeczywistości poprzez porównanie nowicjuszy i ekspertów, którzy wykonują 2 zadania o rosnącym stopniu trudności. Hipoteza była taka, że ​​eksperci artroskopowi operujący biodra osiągnęliby lepszą wydajność na symulatorze w porównaniu z nowicjuszami, wspierającymi poprawność konstrukcji symulatora.

Tabela 1. Podsumowująca tabela danych uczestników badania

symulator artroskopowy

 

METODA

W grudniu 2015 r. do badania wzięto chirurgów ortopedów po 1 dniu szkolenia na zwłokach artroskopowej operacji stawu biodrowego. Badanie było otwarte dla wszystkich chirurgów uczestniczących w kursie. Obejmowało rezydentów chirurgii (chirurgów na różnych etapach 6-letniego programu specjalizacji z chirurgii ortopedycznej), jak również wykładowców kursu (praktykujący ortopedzi chirurdzy, którzy pomyślnie ukończyli 6 lat programu treningowego i uzyskali certyfikat specjalisty ortopedy). Pierwszy dzień kursu obejmował zapoznanie ze sprzętem stosowanym w artroskopii stawu biodrowego (w tym 70° artroskop i zestaw sond), stosowane umieszczenie na wznak i na boku, anatomię stawu biodrowego i wreszcie wizualizacje przedziałów centralne i peryferyjne u zwłok. Każdy wolontariusz dostarczył podstawowe informacje demograficzne, w tym płeć, wiek, wzrost i rozmiar rękawicy, a także szczegółowe informacje na temat ich doświadczenia chirurgicznego i wszelkie wcześniejsze zastosowania symulacji VR (Tabela 1). Do zaklasyfikowania uczestników jako nowicjuszy zastosowano odcięcie 250 niezależnych artroskopii stawu biodrowego (mniej niż 250 artroskopów) lub ekspert (250 artroskopów lub więcej). Ta liczba pochodzi z kryterium kompetencji opublikowanego przez niemieckojęzyczne Towarzystwo Artroskopii, jedyne oficjalnie opublikowane kryterium biegłości w artroskopii [18].
W badaniu wykorzystano Arthro Mentor symulator VR. Symulator składa się z manekina ze stałymi 5 mm portalami w miejscach przednich, przednio-bocznych i tylno-bocznych, artroskopu 70°, okrągłej i tępej 5 mm końcówki sondy, komputera i monitora, który wytwarza trójwymiarowe obrazy w odpowiedzi na działania operatora. Symulator zapewnia dotykowe sprzężenie zwrotne dla operatora za pomocą silników podłączonych do narzędzi (Ryc. 1). Każdy uczestnik został poproszony o wykonanie 2 kolejnych symulowanych procedur w pozycji na wznak; 1 podstawowe zadanie wizualizacji i 1 podstawowe badanie sondy stawu (wideo 1, dostępne pod adresem www.arthroscopyjournal.org).
Każde zadanie zaczynało się od identycznych pisemnych instrukcji na ekranie, procedura rozpoczynała się od włożenia artroskopu do dowolnego z 3 portali (przedni, przednio-boczny i tylno-boczny). Zadanie wizualizacji polegało na zlokalizowaniu serii 21 celów przy użyciu 3 portali artroskopowych. Było dziewięć celów wizualizowanych przez portal przednio-boczny, 9 przez przedni i 3 przez tylno-boczny (Tabela 2). Cele zostały zlokalizowane na określonych obszarach zdrowego stawu biodrowego, a uczestnicy musieli je wyjaśnić przez 3 sekundy, następnie symulator wybrał następny cel. Kolejność celów wydawała się pozostawać taka sama dla każdego uczestnika.

Tabela 2. Lista celów do wizualizacji z każdego portalu w zadaniu wizualizacji

symulator artroskopowy

Podstawowe badanie obejmowało wizualizację z serią 8 celów za pośrednictwem przednio-bocznego portalu i utrzymując z nimi stały kontakt przez 3 sekundy za pomocą sondy włożonej przez portal wybrany przez uczestnika. Podobnie jak w przypadku zadania wizualizacji, kolejność celów pozostała taka sama dla każdego uczestnika (Tabela 3). Podczas zadań wydajność chirurga została oceniona przez symulator za pośrednictwem zestawu predefiniowanych metryk czasu trwania procedury, czasu między celami, liczbą zderzeń tkanek miękkich i kości, całkowitą długością zadrapań głowy kości udowej wykonywanych przez instrumenty, czasu kontaktu kamera-tkanka i odległością przebytą przez instrumenty.
Analizę statystyczną przeprowadzono z wersją 3.2 R (Foundation for Statistics Computing, Wiedeń, Austria). Porównano różnice we wskaźnikach wydajności między grupami ekspertów i początkujących testem ManneWhitney o wartości P mniejszej niż .05 uważane za znaczące. Normalność rozkładu badano testem Shapiro-Wilka. Korelacja między zmiennymi uczestnika (lata doświadczenia chirurgicznego i liczba wykonanych artroskopii stawu biodrowego) i miary wyników zostały przetestowane przy użyciu współczynnika korelacji produktu Pearsona.

Tabela 3. Cele, które należy zbadać podczas próby podstawowej. Zadanie egzaminacyjne

symulator artroskopowy

WYNIKI

10 rezydentów chirurgii (chirurgów na różnych etapach sześcioletniego programu specjalizacji z chirurgii ortopedycznej) i 9 specjalistów ortopedii (praktykujących chirurgów ortopedii, którzy pomyślnie ukończyli sześcioletni program treningowy i uzyskali certyfikat specjalisty ortopedii) zgłosili się na ochotnika. Wszyscy eksperci (9 osób) wykonało 250 lub więcej artroskopii stawu biodrowego, tworząc grupę ekspertów, a 10 chirurgów wykonujących mniej niż tą liczbę, utworzyli grupę nowicjuszy. Wszyscy eksperci z wyjątkiem 1 wykonali ponad 500 artroskopii stawu biodrowego, w przeciwieństwie do grupy nowicjuszy, w której tylko 1 chirurg wykonał 10 lub więcej artroskopii stawu biodrowego. Żaden z uczestników nie miał wcześniejszego doświadczenia w korzystaniu z symulatora artroskopii stawu biodrowego. Nie było żadnych wykluczeń z analizy.

Autorzy: Vikas Khanduja , John E. Lawrence , Emmanuel Audenaert