VR-Simulator für arthroskopische Handgelenke für Chirurgen

Patienten mit Gelenkerkrankungen, insbesondere am Handgelenk, verlangen zunehmend nach minimalinvasiven Eingriffen, einschließlich der Arthroskopie. Diese Eingriffe erfordern jedoch aufgrund der Komplexität des Gelenks und der Vielfalt der damit verbundenen Erkrankungen ein hohes Maß an Fachkenntnis des Arztes. Ein unsachgemäßer Eingriff kann das Auftreten von Komplikationen erhöhen und den Heilungserfolg schmälern. Derartige Eingriffe stellen für Orthopädiestudenten eine steile Lernkurve dar. Zu den Besonderheiten der Arthroskopie gehören chirurgische Techniken, die von den Chirurgen verlangen, dass sie sich eine dreidimensionale Umgebung anhand von zweidimensionalen Bildern mental vorstellen und die Operation durch eine spezielle Hand-Augen-Koordination mit wenig taktilem Feedback durchführen.

In Anbetracht dieser Herausforderungen hatte für den Kunden von VOKA* - eine renommierte Bildungseinrichtung im Gesundheitswesen - die Verbesserung der Ausbildung in der Gelenkanatomie oberste Priorität. Es gab, wenn überhaupt, nur wenige geeignete Simulatoren für orthopädische Verfahren im Allgemeinen und für die Arthroskopie des Handgelenks im Besonderen. Angesichts des begrenzten Sichtfeldes und der eingeschränkten Interaktion zwischen Arzt und Patient kam der Kunde zu dem Schluss, dass VR-Training die praktikabelste Lösung sei. Daher wandte er sich an VOKA, um Unterstützung bei der Entwicklung des Simulators zu erhalten.

KOLLABORATIVE ENTWICKLUNG

Um hohe medizinische Standards zu wahren und Genauigkeit zu gewährleisten, haben wir orthopädische Chirurgen in den Entwicklungsprozess einbezogen. Ihr Beitrag bestimmte das Design, die Funktionen und die Schulungsmodule, wodurch eine authentische Lernerfahrung geschaffen wurde, die gleichzeitig die kritischen technischen und psychomotorischen Herausforderungen für die Praktiker hervorhebt. 

KEY FEATURES

Hochpräzise Anatomie:

Der Simulator verfügt über anatomisch genaue 3D-Modelle der Gelenke auf Unity-Basis, die die Details von Knochen, Bändern, Sehnen, Nerven und Blutgefäßen zeigen. Diese mehrschichtige Visualisierung ermöglicht es den Auszubildenden, ein Verständnis für die räumlichen Zusammenhänge innerhalb der Gelenke zu entwickeln. 

Realistische chirurgische Simulation:

Der Simulator lässt die Auszubildenden in eine virtuelle Operationssaalumgebung eintauchen, die eine realistische Patientenlagerung und -manipulation ermöglicht. Sie können eine Reihe von orthopädischen Verfahren üben, darunter auch die Arthroskopie des Handgelenks. 

Die wichtigsten Schritte der Arthroskopie sind wie folgt:

• Platzierung des Portals:
  Genaues Erkennen und Einrichten von arthroskopischen Portalen mit Hilfe von virtuellen Nadeln und Kanülen, die haptisches Feedback erhalten, das den Gewebewiderstand simuliert.
• Instrumenten-Navigation:
  Manövrieren von arthroskopischen Instrumenten wie Sonden, Shaver, Greifer im Gelenkraum, wobei die Hand-Augen-Koordination und das räumliche Vorstellungsvermögen entwickelt werden, die sonst nur sehr schwer zu entwickeln sind.
• Pathologieerkennung und -management:
  Der Simulator stellt verschiedene Pathologien des Handgelenks dar (z. B. Risse des dreieckigen Faserknorpelkomplexes (TFCC), Verletzungen des Ligamentum scapholunatum, Karpaltunnelsyndrom), so dass die Auszubildenden die entsprechenden chirurgischen Techniken risikofrei diagnostizieren und anwenden können.

Progressive Lernmodule:

Die Schulungsmodule beginnen mit dem Erkennen der grundlegenden Anatomie und gehen dann zu komplexeren chirurgischen Fällen über. Dieser schrittweise Ansatz trägt dazu bei, Vertrauen aufzubauen, das dann im echten OP von unschätzbarem Wert ist.

Leistungsrückmeldung und -bewertung:

Der Simulator gibt in Echtzeit Rückmeldung über die Leistung des Benutzers, die Handhabung der Instrumente und die Entscheidungsfindung während des Trainings. Anhand objektiver Daten können die Auszubildenden ihre Fortschritte verfolgen und Bereiche mit Verbesserungsbedarf erkennen. Außerdem ermöglichte er die Entwicklung von Schulungsmodulen mit schrittweise steigender Komplexität.

3D-Modellierung und Unity-Integration:

Um chirurgische Schnitte zu planen, die die Interaktion mit physischem Gewebe simulieren und eine Laparoskopkamera nachbilden, verwendete das Team von VOKA mehrschichtige 3D-Unity-Modelle des Handgelenks. Diese Modelle wurden unter Verwendung hochauflösender medizinischer Bilder erstellt, die eine detaillierte Darstellung der Knochen, Gelenke, Bänder und mehr des Handgelenks ermöglichten. Mit der 3D-Engine sorgten wir für ein hochpräzises Modellrendering und eine echte Physikintegration, die den Gewebewiderstand und die Interaktion mit dem Instrument simuliert.

*Detaillierte Informationen über den Kunden können gemäß den Bestimmungen des NDA nicht offengelegt werden.