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DOI: 10.1055/s-2005-861003
Moderne Trainingsmethoden für die Kopfchirurgie
Virtual Training in Head- and Neurosurgery Gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung Projekt HapticIO BMBF 01IRA03A.Publication History
Eingegangen: 27. April 2004
Angenommen: 17. September 2004
Publication Date:
21 March 2005 (online)
![](https://www.thieme-connect.de/media/lro/200505/lookinside/thumbnails/10.1055-s-2005-861003-1.jpg)
Zusammenfassung
Hintergrund: Chirurgische Geschicklichkeit erfordert Training an realitätsnahen Szenarien. Herkömmliche Verfahren (praktische Übungen, anatomische oder Kadaverpräparate) werden zunehmend durch die objektiven Randbedingungen (OP-Saal-Kosten, Qualitätsmanagement, Präparateverfügbarkeit und -kosten) erschwert. Andererseits können mithilfe der Virtuellen Chirurgischen Realität (VCR) chirurgische Abläufe zunehmend realitätsecht nachgebildet werden.
Methoden: Wir untersuchten den prinzipiellen Aufbau eines VCR-Systems und evaluierten es mit standardisierten Messreihen bei 30 Probanden am Beispiel der Antrotomie und der Ventrikulozisternostomie. Ein standardisiertes Messprotokoll umfasste Zeit des Eingriffs, Kollisionen und fatale Verletzungen von Risikostrukturen bei insgesamt 15 Durchgängen je Proband. Zusätzlich wurde mit dem LOT (Medical Level of Trust) das Vertrauen in das chirurgische Szenario und damit die Qualität von Volumenabbildung, Textur und haptischer Rückinformation von den Probanden eingeschätzt.
Ergebnisse: Der Lerneffekt lässt sich für beide virtuelle Szenarien bestätigen. Das Szenario Mastoid erreicht ein Gesamtvertrauensindex von 75. Das Szenario Ventrikel wird mit einem Gesamtvertrauensindex von 84 bewertet. Die benötigte Zeit zur Eröffnung des Mastoids sinkt von durchschnittlich 15,0 Minuten (Gruppe A) und 22,5 Minuten (Gruppe B) um 37 % auf 9,5 (Gruppe A) und um 56 % auf 10,0 Minuten (Gruppe B). Das Vertrauen der operativ erfahrenen Anwender (Gruppe A) in das entwickelte VCR-Szenario lag grundsätzlich über dem Mittelwert 50. Das virtuelle haptische Ergebnis wurde bei beiden Szenarien überdurchnittlich gut bewertet.
Schlussfolgerungen: Zukünftige patientenindividuelle Szenarien legen die Nutzung als Planungsmodell nahe. VCR-Systeme besitzen das Potenzial, mittelfristig das chirurgische Training zu verbessern.
Abstract
Background: Surgical skill requires training at close-to-reality scenarios. Conventional procedures (practical exercises, anatomical or animal cadavers) are increasingly in conflict with objective parameters (costs of OR, quality management, cadavers availability and cost). Surgical procedures can be covered by using Virtual Surgical Reality (VSR).
Methods: We examined the principle of a VSR system and evaluated the results with 30 probands by the example of modified radical mastoidectomy and ventriculocisternostomy. Probands were divided in experienced (A) and non-experienced surgeons (B). The protocol included time of surgery, collisions and fatal injuries at altogether 15 passages (10 passages - break of 14 days - 5 passages). Additionally the Medical Level of Trust (LOT) describes the confidence into the surgical scenario and thus the quality by volume illustration, texture and haptic data feedback to the user. We used a numeric scale between 0 and 100 and the starting point of 50.
Results: The learning effect can be confirmed for both virtual scenarios. The mastoid scenario reaches a total confidence index LOT of 75. The ventricle scenario is evaluated with a total confidence index of 84. The necessary time for the opening of the antrum is reduced from 15.0 minutes (group A) and 22.5 minutes (group B) around 37 % to 9, 5 (group A) and around 56 % to 10.0 minutes (group B). The virtual haptic result was evaluated positive in both scenarios.
Conclusions: VSR systems have the potential to revolutionize surgical training. All surgical experienced probands evaluated the VSR-scenario as near-to-reality. „Suspension of Disbelief” is the major condition for effective virtual reality training systems.
Schlüsselwörter
Virtuelle Realität - Mastoidektomie - Ventrikulozisternostomie - chirurgisches Geschick - Lernkurve
Key words
Virtual reality - mastoidectomy - ventriculocisternostomy - surgical dexterity - learning curve
Literatur
- 1 Datta V, Mandalia M, Mackay S, Chang A, Cheshire N, Darzi A. Relationship between skill and outcome in the laboratory-based model. Surgery. 2002; 318-323
- 2 Risucci A, Donald A. Visual spatial perception and surgical competence. Am J Surg. 2002; 291-295
- 3 Feldman L S, Hagarty S E, Ghitulescu G, Stanbridge D, Fried G M. Relationship between objective assessment of technical skills and subjective in-training evaluations in surgical residents. J Am Coll Surg. 2004; 105-110
- 4 Underwood W 3rd, Fletcher K E, Chen S L. How will limiting resident work hours impact surgical training?. Curr Surg. 2003; 578-584
- 5 Komenaka I K. Are these the changes we want? Commentary on surgical training. Curr Surg. 2003; 266-267
- 6 Haluck R S, Marshall R L, Krummel T M, Melkonian M G. Are surgery training programs ready for virtual reality? A survey of program directors in general surgery. J Am Coll Surg. 2001; 660-665
- 7 Haluck R S, Krummel T M. Simulation and Virtual Reality for Surgical Education. Surg Technol Int. 2000; 59-63
- 8 Arnold P, Farrell M J. Can virtual reality be used to measure and train surgical skills?. Ergonomics. 2002; 362-379
- 9 Pflesser B, Leuwer R, Tiede U, Hohne K H. Planning and rehearsal of surgical interventions in the volume model. Stud Health Technol Inform. 2000; 259-264
- 10 Pflesser B, Petersik A, Tiede U, Hohne K H, Leuwer R. Volume cutting for virtual petrous bone surgery. Comput Aided Surg. 2002; 74-83
- 11 Cosman P H, Cregan P C, Martin C J, Cartmill J A. Virtual reality simulators: current status in acquisition and assessment of surgical skills. ANZ J Surg. 2002; 30-34
- 12 Grantcharov T P, Kristiansen V B, Bendix J, Bardram L, Rosenberg J, Funch-Jensen P. Randomized clinical trial of virtual reality simulation for laparoscopic skills training. Br J Surg. 2004; 146-150
- 13 Imber S, Shapira G, Gordon M, Judes H, Metzger Z. A virtual reality dental simulator predicts performance in an operative dentistry manikin course. Eur J Dent Educ. 2003; 160-163
- 14 Mohr F W, Falk V, Diegeler A, Walther T, Gummert J F, Bucerius J, Jacobs S, Autschbach R. Computer-enhanced „robotic” cardiac surgery: experience in 148 patients. J Thorac Cardiovasc Surg. 2001; 842-853
- 15 Falk V, Mintz D, Grunenfelder J, Fann J I, Burdon T A. Influence of three-dimensional vision on surgical telemanipulator performance. Surg Endosc. 2001; 1282-1288
- 16 Falk V. Manual control and tracking - a human factor analysis relevant for beating heart surgery. Ann Thorac Surg. 2002; 624-628
- 17 Falk V, Jacobs S, Gummert J F, Walther T, Mohr F W. Computer-enhanced endoscopic coronary artery bypass grafting: the da Vinci experience. Semin Thorac Cardiovasc Surg. 2003; 104-111
- 18 Falk V, Jacobs S, Gummert J, Walther T. Robotic coronary artery bypass grafting (CABG) - the Leipzig experience. Surg Clin North Am. 2003; 1381-1386 ix
- 19 Gallagher A G, Satava R M. Virtual reality as a metric for the assessment of laparoscopic psychomotor skills. Learning curves and reliability measures. Surg Endosc. 2002; 1746-1752
- 20 Lampman R M, Wolk S W, Fowler J, Cleary R, Pomerantz R A, Fry W J, Whitehouse W M Jr, Hoshal V L Jr. Resident research training conducted in a community hospital general surgery residency program. Curr Surg. 2003; 304-309
- 21 Kneebone R L, Nestel D, Moorthy K, Taylor P, Bann S, Munz Y, Darzi A. Learning the skills of flexible sigmoidoscopy - the wider perspective. Med Educ. 2003; 50-58
- 22 Spicer M A, van Velsen M, Caffrey J P, Apuzzo M LJ. Virtual reality neurosurgery: a simulator blueprint. Neurosurgery. 2004; 783-797, discussion 797 - 798
- 23 Rudman D T, Stredney D, Sessanna D, Yagel R, Crawfis R, Heskamp D, Edmond C V Jr, Wiet G J. Functional endoscopic sinus surgery training simulator. Laryngoscope. 1998; 1643-1647
- 24 Johnston R, Bhoyrul S, Way L, Satava R, McGovern K, Fletcher J D, Rangel S, Loftin R B. Assessing a virtual reality surgical skills simulator. Stud Health Technol Inform. 1996; 608-617
- 25 Kuppersmith R B, Johnston R, Jones S B, Jenkins H A. Virtual reality surgical simulation and otolaryngology. Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 1996; 1297-1298
- 26 Kuppersmith R B, Johnston R, Moreau D, Loftin R B, Jenkins H. Building a virtual reality temporal bone dissection simulator. Stud Health Technol Inform. 1997; 180-186
- 27 Ecke U, Klimek L, Muller W, Ziegler R, Mann W. Virtual reality: preparation and execution of sinus surgery. Comput Aided Surg. 1998; 45-50
- 28 Hilbert M, Muller W. Virtual reality in endonasal surgery. Stud Health Technol Inform. 1997; 237-245
Dr. med. Gero Strauß
Klinik und Poliklinik für HNO-Heilkunde/Plastische Operationen (Dir.: Univ.-Prof. Dr. Andreas Dietz), Innovation Center Computer Assisted Surgery ICCAS, Universität Leipzig
Liebigstraße 18a · 04103 Leipzig
Email: strg@medizin.uni-leipzig.de