VR-Handgelenksarthroskopie-Simulator für Chirurgen

Die Patienten mit Gelenkerkrankungen, insbesondere des Handgelenks, benötigen zunehmend minimal-invasive Eingriffe, einschließlich der Arthroskopie. Aufgrund der Komplexität des Gelenks und der Vielfalt der damit verbundenen Erkrankungen erfordern diese Eingriffe jedoch ein hohes Maß an ärztlicher Kompetenz. Ein unsachgemäßer Eingriff kann die Häufigkeit von Komplikationen erhöhen und den Heilungserfolg verringern. Für Studierende der Orthopädie stellen diese Eingriffe eine steile Lernkurve dar. Zu den Besonderheiten der Arthroskopie gehören Operationstechniken, bei denen sich der Chirurg anhand von zweidimensionalen Bildern im Kopf eine dreidimensionale Umgebung vorstellen und die Operation mit einer speziellen Hand-Augen-Koordination mit wenig taktilem Feedback durchführen muss.

Angesichts dieser Herausforderungen war die Verbesserung der Ausbildung in der Gelenkanatomie eine der obersten Prioritäten des Kunden* von VOKA, einer renommierten Bildungseinrichtung im Gesundheitswesen. Für orthopädische Eingriffe im Allgemeinen und die Handgelenksarthroskopie im Besonderen gab es nur wenige oder gar keine geeigneten Simulatoren. Aufgrund des begrenzten Sichtfeldes und der eingeschränkten Interaktion zwischen Arzt und Patient entschied sich der Kunde für VR-Training als praktikabelste Lösung. Daher wandte er sich an VOKA, um Unterstützung bei der Entwicklung des Simulators zu erhalten.

MITENTWICKLUNG

Um die hohen medizinischen Standards aufrechtzuerhalten und die Genauigkeit zu gewährleisten, haben wir orthopädische Chirurgen in den Entwicklungsprozess einbezogen. Ihr Beitrag war entscheidend für das Design, die Funktionen und die Trainingsmodule. Dadurch wurde eine authentische Lernerfahrung geschaffen, die gleichzeitig die kritischen technischen und psychomotorischen Herausforderungen für praktizierende Ärzte aufzeigt. 

HAUPTMERKMALE

Hochpräzise Anatomie:

Der Simulator ist mit anatomisch genauen 3D-Modellen der Gelenke auf Unity-Basis ausgestattet, die Knochen, Bänder, Sehnen, Nerven und Blutgefäße detailliert darstellen. Diese mehrschichtige Visualisierung ermöglicht es den Auszubildenden, die räumlichen Zusammenhänge innerhalb der Gelenke zu verstehen. 

Realistische chirurgische Simulation:

Der Simulator versetzt die Auszubildenden in eine virtuelle OP-Umgebung, die eine realistische Patientenlagerung und -manipulation ermöglicht. Es können verschiedene orthopädische Eingriffe durchgeführt werden, einschließlich der Arthroskopie des Handgelenks. 

Die wichtigsten Schritte der Arthroskopie sind nachstehend aufgeführt:

• Platzierung des Portals:
  Präzise Identifikation und Einrichtung von arthroskopischen Portalen mit Hilfe von virtuellen Nadeln und Kanülen mit haptischem Feedback, das den Gewebewiderstand simuliert.
• Instrumentennavigation:
  Manövrieren von arthroskopischen Instrumenten wie Sonden, Shavern und Greifern im Gelenkraum, wobei die sonst schwer zu entwickelnde Hand-Augen-Koordination und das räumliche Vorstellungsvermögen trainiert werden.
• Erkennung und Behandlung von Pathologien:
  Der Simulator stellt verschiedene Pathologien des Handgelenks dar (z.B. Rupturen des destriangulären fibrokartilaginären Komplexes (TFCC), Verletzungen des Ligamentum scapholunatum, Karpaltunnelsyndrom), so dass die Auszubildenden die entsprechenden Operationstechniken sicher diagnostizieren und anwenden können.

Progressive Lernmodule:

Die Lernmodule beginnen mit den Grundlagen der Anatomie und führen dann zu komplexeren chirurgischen Fällen. Diese schrittweise Herangehensweise trägt dazu bei, Selbstvertrauen zu entwickeln, was für die eigentliche Operation von unschätzbarem Wert ist.

Feedback und Leistungsbewertung:

Der Simulator liefert Echtzeit-Feedback über die Leistung des Anwenders, die Handhabung der Instrumente und die Entscheidungsfindung während des Eingriffs. Anhand objektiver Daten können die Auszubildenden ihre Fortschritte verfolgen und erkennen, wo Verbesserungen notwendig sind. Darüber hinaus ermöglicht der Simulator die Entwicklung von Lernmodulen mit schrittweise zunehmender Komplexität.

3D-Modellierung und Unity-Integration:

Um chirurgische Schnitte zu planen, die die physische Interaktion mit dem Gewebe simulieren und eine Laparoskopiekamera nachbilden, verwendete das VOKA-Team mehrschichtige 3D-Unity-Modelle des Handgelenks. Diese Modelle wurden mit Hilfe hochauflösender medizinischer Bilder erstellt, die eine detaillierte Darstellung der Knochen, Gelenke, Bänder usw. des Handgelenks ermöglichen. Mit der 3D-Engine haben wir ein hochpräzises Modellrendering und eine echte physikalische Integration erreicht, die den Gewebewiderstand und die Interaktion mit dem Instrument simuliert.

*Detaillierte Informationen über den Kunden können aufgrund der Bestimmungen der Vertraulichkeitsvereinbarung nicht offengelegt werden.