Chirurgický simulátor - Surgery simulator

A chirurgický simulátor je počítačová technologie vyvinutá pro simulaci chirurgické zákroky za účelem výcviku zdravotnických pracovníků bez potřeby pacienta, mrtvola nebo zvíře. Koncept sahá až do 80. let 20. století videohry, ale pouze v 90. letech s trojrozměrná grafika a 2000s s využitím pohybových senzorů pro realistické pohyby (řízení pohybu) byla technologie schopna simulovat skutečnou situaci. Nejběžnějším typem chirurgie vyučované touto metodou je laparoskopická operace, i když se také používá ke zkušebnímu běhu před jinými druhy postupů. Chirurgie katarakty a další oftalmologické zákroky jsou také široce vyučovány pomocí chirurgických simulátorů.

Použití

Chirurgické simulátory se obvykle používají k výcviku studentů medicíny a chirurgů v konkrétních typech postupů bez použití zvířat nebo mrtvol před prací se živými pacienty. Nejlépe se hodí pro dva typy dovedností potřebných pro chirurgii, koordinace oko-ruka a schopnost provádět trojrozměrné akce pomocí dvourozměrné obrazovky jako vodítka. Koordinace očí a rukou je vylepšena, protože simulace může poskytnout jak vizuální zpětnou vazbu prostřednictvím obrazovky, tak hmatovou zpětnou vazbu, která simuluje manipulaci s orgány a tkáněmi.[1]

Tento druh virtuální reality se nejčastěji používá při výcviku chirurgů v laparoskopických výkonech, protože ve skutečnosti není možné vidět prováděnou operaci. Simulátor používá obrazovku počítače zobrazující trojrozměrnou grafiku orgány operován. Jsou připojeny různé chirurgické nástroje nebo rukavice snímače pohybu a haptický nebo hmatová zpětná vazba mechanismy, kde uživatel může fyzicky pocítit rozdíl v simulované tkáni a orgánech. Uživatel může „provést chirurgický zákrok“ na virtuálních orgánech manipulací s nástroji, které se také zobrazují na obrazovce, když je uživatel pohybuje, a nástroje také poskytují silovou zpětnou vazbu a detekci kolizí, které uživateli indikují, když tlačí nebo pohyb některých orgánů nebo tkání. Zadáním dat z počítačová tomografie (CT) a magnetická rezonance (MRI) skenování pacienta lze replikovat ve virtuálním prostředí. Simulace mohou také poskytnout intenzivnější tréninkovou aktivitu se zavedením vzácných patologických případů a komplikací.[1]

Použití těchto simulátorů má však svá omezení. I když u jejich použití u nováčků došlo k významným přínosům, jejich účinnost se snižuje, protože postup se opakuje, když studenti dosáhnou plató. U zkušenějších chirurgů bylo použití těchto simulátorů velmi omezené.[2]

Vývoj technologie

Virtuální chirurgie jako prostředek simulace postupů a školení chirurgů vyrostla z odvětví videoher. Videohry pro zábavu jsou po nějakou dobu jedním z největších průmyslových odvětví na světě.[3] Avšak již v 80. letech 20. století začaly společnosti jako Atari začal pracovat na nápadech, jak využít tato video prostředí k trénování lidí v různých úkolech a různých profesích. Mladší stážisté v oboru medicíny vykazovali větší koordinaci oko - ruka a schopnosti rychlého myšlení než ti, kteří nikdy nehráli. Ačkoli byla grafika extrémně omezená, Atari začal vyvíjet několik typů simulátorů souvisejících se zdravotní péčí.[3] Tento typ výcviku se setkal se silným skepticismem, dokud studie v polovině 80. let nezačaly ukazovat, že tento koncept slibuje.[3][4]

Grafická a interaktivní omezení videoher však bránila jejich vývoji a užitečnosti až do 90. let, kdy společnosti jako Nintendo a Sony začaly vyrábět trojrozměrná polygonová grafika vytvořit koncept „virtuální reality“. To se zlepšilo zavedením Wii systémy, které umožňovaly realističtější manipulaci s virtuální realitou prostřednictvím pohybových senzorů.[Citace je zapotřebí ] Studie v této době ukázaly, že nová metoda interakce zlepšila koordinaci a vnímání prostoru. Pokrok také umožnil technologii přejít z „hry“ na „simulátor“.[3] DaVinci Surgical System naprogramoval svůj první simulátor pro laparoskopickou chirurgii v roce 2005 a jeho přesnost a design jej rychle přijali chirurgy.[5] Zatímco většina z této technologie byla použita pro obecný chirurgický výcvik, byla také použita k plánování konkrétních operací. První virtuální chirurgický zákrok (kde skutečný chirurgický zákrok následoval virtuální praxi) byl proveden dne 17. srpna 2009, kdy Dr. David Clarke v Halifax, Nové Skotsko odstranil mozkový nádor 24 hodin po odstranění simulovaného nádoru.[6] Do roku 2010 měla řada nemocnic k dispozici nějaký druh simulační technologie pro zdravotnické pracovníky, zejména pro výcvik laparoskopických postupů.[3]

Použití tohoto druhu simulační technologie je i nadále důležité, zejména u mladších generací studentů medicíny. Tito studenti vyrostli s zábavnými videohrami i seriózní hry, vyvinuté pro vzdělávací účely, díky nimž je používání simulátorů přijatelnější a efektivnější.[7] Ukázalo se, že tito studenti snadněji těží z tohoto druhu výcviku, zejména v oblastech laproskopických postupů a šití.[8]

Příklady

Nejčastěji používaným simulátorem pro laparoskopickou chirurgii je dnes da Vinci Surgery Simulator. Jedná se o nejnovější způsob procvičování těchto postupů, který zahrnuje chirurga při operaci a kontrole zařízení. Simulátor je výukový program, který připravuje chirurga na skutečnou operaci u lékaře Chirurgický systém da Vinci. Obsahuje obrázky v reálném čase, identické ovládací prvky původního zařízení a potenciální problémy, které mohou nastat během skutečné operace.[9]

Ve studii jiného programu, Minimálně invazivní chirurgický trenažér-virtuální realita (MIST-VR), byli účastníci testováni 10krát za sebou v období jednoho měsíce. Posouzení laparoskopických dovedností zahrnovalo čas, chyby a ekonomiku pohybu ruky, měřeno simulátorem.[2]

Jedna z nejpopulárnějších her / simulátorů byla Trauma Center, hra založená na řešení hádanek a problémů, které by se mohly objevit během operace. Cílem hry je věnovat pozornost pacientům, kteří utrpěli úrazy, zlomené kosti, vnitřní krvácení a trauma, stejně jako reagovat na různé diagnózy a provádět různé chirurgické zákroky. Cílem hry je přimět uživatele myslet rychleji a zvýšit jejich schopnost řešit problémy u chirurgického stolu. Lékaři a odborníci na zdraví říkají, že hra je perfektní pro zrychlení času rozhodování na chirurgickém stole, protože je to hra založená na vyvíjení tlaku na uživatele tím, že mu dává časový limit.[1][7]

EyeSi je simulátor virtuální reality pro trénink nitrooční chirurgie. [10] Simulátor oční chirurgie HelpMeSee je další simulátor virtuální reality s haptickou zpětnou vazbou v reálném čase, který se používá k trénování praktikantů pro manuální chirurgii katarakty s malým řezem. [11]

Reference

  1. ^ A b C Bradley H (2005). „Lze videohry použít k předpovědi nebo zlepšení laparoskopických dovedností?“. Journal of Endourology. 19 (3): 372–376. doi:10.1089 / konec.2005.19.372. PMID  15865530.
  2. ^ A b Grantcharov, Teodor P; Bardram, Linda; Funch-Jensen, Peter; Rosenberg, Jacob (únor 2003). „Učící se křivky a dopad předchozích operačních zkušeností na výkon simulátoru virtuální reality k testování laparoskopických chirurgických dovedností“. The American Journal of Surgery. 185 (2): 146–149. doi:10.1016 / S0002-9610 (02) 01213-8. PMID  12559445.
  3. ^ A b C d E Derryberry, A. (2010). „Serious Games: Online Games for Learning“ (PDF) (Bílá kniha): 1–15. Archivovány od originálu dne 2016-07-21. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)CS1 maint: BOT: stav původní adresy URL neznámý (odkaz)
  4. ^ Giannotti, Domenico; Patrizi, Gregorio; Di Rocco, Giorgio; Vestri, Anna Rita; Semproni, Camilla Proietti; Fiengo, Leslie; Pontone, Stefano; Palazzini, Giorgio; Redler, Adriano; Mandell, Mercedes Susan (27. února 2013). „Hrajte o chirurga: Dopad tréninku Nintendo WII na laparoskopické dovednosti“. PLOS ONE. 8 (2): e57372. Bibcode:2013PLoSO ... 857372G. doi:10.1371 / journal.pone.0057372. PMC  3583870. PMID  23460845.
  5. ^ „Vážné typy her a příklady“. Citováno 8. května 2013.
  6. ^ Bouzane, Bradley (21. srpna 2009). „Byla provedena vůbec první virtuální chirurgie“. Winnipeg Free Press. FP Kanadské noviny. Citováno 9. června 2010.
  7. ^ A b van Dongen, Koen W .; Verleisdonk, Egbert-Jan M. M .; Schijven, Marlies P .; Broeders, Ivo A. M. J. (17. března 2011). „Stane se z generace Playstation lepší endoskopický chirurg?“. Chirurgická endoskopie. 25 (7): 2275–2280. doi:10.1007 / s00464-010-1548-2. PMC  3116125. PMID  21416186.
  8. ^ Curet, Myriam J. (1. února 2007). „Dopad videoher na výcvik chirurgů v 21. století - kritika zvaná“. Archivy chirurgie. 142 (2): 186. doi:10.1001 / archsurg.142.2.186.
  9. ^ „Simulátor dovedností“. Citováno 8. května 2013.
  10. ^ "EyeSi Surgical". Citováno 3. července 2020.
  11. ^ „Simulátor oční chirurgie HelpMeSee“. Citováno 3. července 2020.