Entwicklung und Evaluation eines Simulators für die endoskopische Nasennebenhöhlenoperation

Zusammenfassung

Hintergrund Endoskopische Operationsverfahren haben sich als Goldstandard in der Nasennebenhöhlen-(NNH-)Chirurgie etabliert. Den sich daraus ergebenden Herausforderungen für die chirurgische Ausbildung kann durch den Einsatz von Virtuelle-Realität-(VR-)Trainingssimulatoren begegnet werden. Bislang wurde eine Reihe von Simulatoren für NNH-Operationen entwickelt. Frühere Studien im Hinblick auf den Trainingseffekt wurden jedoch nur mit medizinisch vorgebildeten Probanden durchgeführt oder es wurde nicht über dessen zeitlichen Verlauf berichtet.

Methoden Ein NNH-CT-Datensatz wurde nach der Segmentierung in ein 3-dimensionales, polygonales Oberflächenmodell überführt und mithilfe von originalem Fotomaterial texturiert. Die Interaktion mit der virtuellen Umgebung erfolgte über ein haptisches Eingabegerät. Während der Simulation wurden die Parameter Eingriffsdauer und Fehleranzahl erfasst. Zehn Probanden absolvierten jeweils eine Trainingseinheit bestehend aus je 5 Übungsdurchläufen an 10 aufeinanderfolgenden Tagen.

Ergebnisse Vier Probanden verringerten die benötigte Zeit um mehr als 60% im Verlauf des Übungszeitraums. Vier der Probanden verringerten ihre Fehleranzahl um mehr als 60%. Acht von 10 Probanden zeigten eine Verbesserung bezüglich beider Parameter. Im Median wurde im gesamten gemessenen Zeitraum die Dauer des Eingriffs um 46 Sekunden und die Fehleranzahl um 191 reduziert. Die Überprüfung eines Zusammenhangs zwischen den 2 Parametern ergab eine positive Korrelation.

Schlussfolgerung Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass das Training am NNH-Simulator auch bei unerfahrenen Personen die Performance beträchtlich verbessert, sowohl in Bezug auf die Dauer als auch auf die Genauigkeit des Eingriffs.

Abstract

Background Endoscopic surgical procedures have been established as gold standard in sinus surgery. Challenges for surgical training have been addressed by the use of virtual reality (VR) simulators. To date, a number of simulators have been developed. However, previous studies regarding their training effects investigated only medically pretrained subjects or the time course of training outcomes has not been reported.

Methods A computer tomography (CT) dataset was segmented manually. A three-dimensional polygonal surface model was generated and textured using original photographic material. Interaction with the virtual environment was performed using a haptic input device. For the investigation of training outcomes with the simulator, the parameters duration and the number of errors were recorded. Ten subjects completed a training consisting of five runs on ten consecutive days.

Results Within the whole exercise period, four subjects reduced the duration of intervention by more than 60%. Four subjects reduced the number of errors by more than 60%. Eight out of 10 subjects showed an improvement with respect to both parameters. On median, the duration of the procedure was reduced by 46 seconds and the number of errors by 191. The statistical analysis between the two parameters showed a positive correlation.

Conclusion Our data suggests that training on the FESS-simulator considerably improves the performance even in inexperienced subjects, both in terms of duration and accuracy of the procedure.

Schlüsselwörter

Virtuelle Realität - Simulator - funktionelle endoskopische Nasennebenhöhlenoperation - chirurgische Ausbildung - haptische Rückkopplung

Keywords

virtual reality - simulator - functional endoscopic sinus surgery - medical training - haptic feedback

Publication History

Received: 29 October 2021

Accepted after revision: 29 April 2022

Article published online:
20 June 2022

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