Gli interventi chirurgici mettono in gioco la vita di una persona, quindi non c'è spazio per gli errori. Ecco perché un'adeguata formazione chirurgica è essenziale nella formazione medica. I metodi di apprendimento tradizionali, tuttavia, presentano dei limiti, ed è qui che intervengono le soluzioni innovative. La realtà estesa (XR) è una di queste: offre ambienti immersivi che trasformano il modo in cui i chirurghi imparano e si preparano alle operazioni. In questo articolo discuteremo di come la XR aumenta la fiducia dei professionisti del settore medico e rivoluziona la formazione chirurgica.

Che cos'è la realtà estesa nella pratica chirurgica?

In parole povere, l'XR chirurgico è una tecnologia all'avanguardia che combina realtà virtuale (VR), realtà aumentata (AR) e realtà mista (MR) per creare ambienti simulati interattivi per la formazione chirurgica e per migliorare le procedure intraoperatorie.

Ecco una panoramica di come funzionano i componenti di XR:

  • Realtà virtuale: Con la VR, gli utenti sono completamente immersi in un mondo digitale. Nella formazione chirurgica, questo significa esercitarsi in operazioni in una sala operatoria completamente simulata. Studenti e operatori sanitari possono utilizzare strumenti virtuali per eseguire procedure su pazienti virtuali e modelli 3D di organi.

  • Realtà aumentata: L'AR sovrappone elementi digitali al mondo reale. Durante le procedure mininvasive, l'AR può essere utilizzata per proiettare i dati di imaging specifici del paziente (TAC, RMN) direttamente sul corpo del paziente per guidare il posizionamento degli strumenti e migliorare la precisione. L'AR consente inoltre ai chirurghi di manipolare Modelli 3D di organi e tecniche di esercitazione, pur essendo consapevoli dell'ambiente circostante.

  • Realtà mista: La risonanza magnetica si spinge oltre, fondendo il mondo virtuale e quello reale e permettendo agli elementi digitali di interagire con l'ambiente reale in tempo reale. Immaginate di indossare occhiali VR durante un intervento chirurgico e di vedere una sovrapposizione olografica 3D dell'anatomia del paziente proiettata direttamente sul corpo. In questo modo i chirurghi hanno una visualizzazione chiara e migliorata del campo operatorio. È utile per le procedure complesse che richiedono una navigazione precisa.

Limiti della formazione chirurgica tradizionale

I metodi di formazione chirurgica tradizionali, come l'apprendimento tramite osservazione o l'addestramento su cadavere, sono stati a lungo la spina dorsale della formazione chirurgica. Tuttavia, spesso non sono in grado di replicare gli scenari del mondo reale e lasciano i tirocinanti impreparati. Esploriamo i limiti degli approcci tradizionali che evidenziano la crescente necessità di approcci innovativi come la realtà estesa nella pratica medica:

Mancanza di pratica

Nella maggior parte dei casi di formazione chirurgica tradizionale, gli studenti passano molto tempo a osservare chirurghi esperti in azione. Sebbene ciò sia prezioso per comprendere il flusso di una procedura, non fornisce ai tirocinanti una grande esperienza pratica. Possono occasionalmente assistere, ma osservare non equivale a eseguire. Di conseguenza, i chirurghi appena qualificati si sentono spesso incerti quando affrontano i primi interventi in solitaria, soprattutto in situazioni critiche in cui è fondamentale prendere decisioni rapide.

Esposizione inconsistente a casi rari

Uno dei maggiori ostacoli nella formazione chirurgica è la mancanza di esposizione a casi rari o insoliti. I tirocinanti sono limitati dai casi che incontrano nelle loro rotazioni mediche. Uno studente potrebbe eseguire numerose appendicectomie ma non incontrare mai una complessa resezione pancreatica o una rara anomalia congenita. Questa incoerenza lascia delle lacune nel loro bagaglio di competenze e complica la possibilità di affrontare in seguito casi chirurgici non comuni.

Opportunità limitate per le prove pre-chirurgiche

Fino a poco tempo fa, la pianificazione pre-chirurgica consisteva principalmente nello studio dei dati di imaging, delle cartelle cliniche e dei risultati diagnostici. Ma questo approccio non consente agli operatori di provare una procedura specifica per il paziente che stanno per operare. Per esempio, un chirurgo che si prepara a una complessa resezione tumorale può studiare le scansioni ma non può esercitarsi fisicamente sui passaggi necessari per navigare nelle strutture critiche. Senza la possibilità di simulare virtualmente l'operazione, è più difficile essere precisi in termini di incisioni e prevedere potenziali complicazioni.

6 modi in cui XR migliora la formazione chirurgica

La XR introduce modi innovativi di apprendimento, affrontando i limiti della formazione chirurgica tradizionale. In questa sezione, ci addentreremo nei modi in cui la tecnologia della realtà estesa sta rendendo la formazione chirurgica più intelligente e sicura:

Migliore comprensione del territorio

L'apprendimento anatomico tradizionale si basa spesso su rappresentazioni 2D, che limitano la comprensione spaziale degli studenti di chirurgia. XR fornisce modelli anatomici interattivi in 3D che i tirocinanti possono manipolare ed esplorare per sviluppare una comprensione più profonda delle relazioni spaziali fondamentali per la pianificazione chirurgica.

Applicazioni come VOKA 3D Anatomy and Pathology utilizzare la realtà aumentata per sovrapporre questi modelli 3D agli oggetti del mondo reale. Ciò contribuisce a migliorare ulteriormente le capacità di visualizzazione spaziale e di localizzazione anatomica.

Ambienti di apprendimento in realtà virtuale

Per i principianti, entrare per la prima volta in una sala operatoria può essere travolgente: ci sono attrezzature complesse, un'atmosfera ad alta pressione e un team che deve lavorare in perfetta sincronia. La VR aiuta i tirocinanti a familiarizzare con questo ambiente prima di mettere piede in una vera sala operatoria.

Utilizzando piattaforme avanzate come Surgical XR, i tirocinanti possono entrare in una sala operatoria completamente simulata, scegliere qualsiasi procedura da un'ampia biblioteca e imparare a gestire il flusso di un'équipe chirurgica. È come una prova in cui possono affinare le competenze e acquisire sicurezza senza la paura di commettere errori. Questo approccio è prezioso per sviluppare la consapevolezza tecnica e situazionale.

Disponibilità di casi diversi

Ogni paziente è unico, quindi i tirocinanti devono essere esposti a casi diversi per prepararsi al maggior numero possibile di scenari. La formazione medica XR aiuta gli studenti a sviluppare capacità di risoluzione dei problemi e ad adattarsi a situazioni inaspettate.

XR consente di accedere a una gamma di casi più ampia di quella che si incontra di solito in un contesto di formazione. Piattaforme come Touch Surgery offrono ampie biblioteche di procedure chirurgiche. Coprono varie specialità e includono casi complessi o rari. Ciò consente ai tirocinanti di sperimentare ed esercitarsi su un più ampio spettro di patologie, migliorando la loro preparazione per gli scenari del mondo reale.

Integrazione con il feedback aptico

Le esperienze tattili sono preziose per padroneggiare manovre delicate in sala operatoria. A questo punto, la realtà medica estesa può essere combinata con il feedback aptico, una tecnologia che ricrea il senso di pressione, resistenza e movimento. Questo metodo permette ai tirocinanti di sentire cosa si prova a interagire con tessuti, organi e strumenti chirurgici.

Non essendo una parte intrinseca della tecnologia XR, il feedback aptico può essere integrato nelle configurazioni XR. Ad esempio, il HapticVR il simulatore di FundamentalVR combina l'ambiente XR con dispositivi aptici avanzati, consentendo ai tirocinanti di esercitarsi nelle tecniche di sutura, incisione e altro ancora con un feedback tattile realistico. Un altro esempio è il SenseGlove, un guanto aptico indossabile che consente agli utenti di percepire texture e forze mentre interagiscono con modelli virtuali.

Incorporando il feedback aptico nell'addestramento basato su XR, i chirurghi possono affinare le loro capacità motorie e sviluppare la memoria muscolare. Questa combinazione di tatto e visualizzazione aiuta a imitare da vicino gli interventi chirurgici reali.

Valutazione istantanea delle prestazioni

Di norma, le valutazioni degli studenti dipendono dall'istruttore e possono essere soggettive. A differenza dei metodi di feedback tradizionali, i sistemi XR sono in grado di identificare immediatamente e oggettivamente gli errori e di evidenziare le aree di miglioramento. Il sistema può individuare rapidamente gli errori e offrire consigli per correggerli, in modo che gli studenti non li portino con sé nella loro pratica.

Immaginate di praticare un intervento chirurgico complesso in un ambiente virtuale e di ricevere un feedback istantaneo su fattori quali la precisione, i tempi o la tecnica. Il sistema può anche segnalare un angolo di incisione non corretto, un uso improprio degli strumenti o il ritardo nel completamento di una fase critica.

Gli esempi del mondo reale includono strumenti come il già citato FondamentaleVR, che tiene traccia di parametri di prestazione come la forza applicata, l'accuratezza della procedura e l'efficienza. Dopo ogni sessione, gli studenti ricevono un feedback dettagliato. Un altro esempio è Osso VR, che utilizza simulazioni virtuali per valutare le prestazioni chirurgiche dei tirocinanti e fornire informazioni utili per aiutarli a migliorare.

Opportunità di formazione collaborativa

Gli interventi chirurgici non sono uno sforzo individuale, ma un lavoro di squadra in cui chirurghi, assistenti, infermieri e anestesisti lavorano insieme. La realtà estesa nella pratica medica consente alle équipe chirurgiche di provare le procedure insieme e di migliorare il coordinamento.

Per esempio, Osso VR offre funzionalità collaborative, consentendo a più utenti di unirsi a un ambiente virtuale condiviso per simulazioni chirurgiche in team. Utilizzando XR per la formazione collaborativa, le équipe chirurgiche possono ottimizzare i flussi di lavoro. È un modo efficace per rafforzare la cooperazione tra i membri del team e migliorare i risultati dei pazienti.

Applicazioni della RX chirurgica: casi notevoli

La formazione chirurgica XR ha dimostrato il suo potenziale di trasformazione in alcuni dei campi medici più complessi. Ecco i casi più significativi che ne dimostrano l'impatto:

Chirurgia cardiaca

Il Journal of Surgical Case Reports ha pubblicato un caso degno di nota dove l'XR ha permesso ai chirurghi di visualizzare l'anatomia specifica del paziente con un dettaglio senza precedenti. A un paziente maschio di 73 anni è stata diagnosticata una coronaropatia a tre vasi mediante CTA e angiografia coronarica. Questa patologia richiedeva un intervento di bypass aorto-coronarico (CABG).

Per migliorare la pianificazione preoperatoria, l'équipe chirurgica ha utilizzato uno strumento di realtà estesa con un algoritmo AI personalizzato per generare un modello 3D delle arterie coronarie specifico per il paziente a partire dai dati CTA. Questo modello ha fornito una rappresentazione anatomica e patologica accurata del sistema coronarico del paziente.

L'integrazione di questo modello 3D nella piattaforma XR ha permesso all'équipe chirurgica di interagire con una visione completa in 3D dell'anatomia coronarica del paziente durante la pianificazione preoperatoria e la guida intraoperatoria. Lo strumento XR ha aumentato l'orientamento spaziale, facilitato la localizzazione precisa delle stenosi e migliorato l'abilità operativa del chirurgo.

Neurochirurgia

Un altro caso rivoluzionario pubblicato sul Journal of Neurosurgery ha mostrato come XR ha migliorato il trattamento di un paziente di 59 anni con un'emorragia intracerebrale (ICH) di 3 cm nel talamo.

Data la posizione profonda dell'emorragia, l'équipe chirurgica ha utilizzato una piattaforma di realtà estesa per migliorare la pianificazione preoperatoria e la navigazione intraoperatoria. Utilizzando la VR, hanno creato un modello 3D dettagliato del cervello del paziente, che ha permesso di tracciare la traiettoria chirurgica ottimale e di evitare accuratamente le strutture critiche.

Durante l'intervento, l'AR ha fornito una visualizzazione in tempo reale per garantire una navigazione precisa verso il sito dell'emorragia. Questa tecnologia ha consentito un approccio endoscopico minimamente invasivo e l'evacuazione dell'emorragia senza causare ulteriori lesioni cerebrali. Il paziente ha tollerato bene la procedura e ha dimostrato un recupero significativo entro 11 mesi.

Caso d'uso: Simulatore VR di polso artroscopico per chirurghi

Formazione medica XR: le sfide

Se da un lato l'XR sta trasformando la formazione medica con le sue caratteristiche innovative, dall'altro presenta alcune sfide:

Vincoli di bilancio

Uno dei principali ostacoli all'adozione della formazione medica XR è il costo elevato di hardware e software. Cuffie XR avanzate, guanti aptici e piattaforme specializzate richiedono investimenti significativi. Ciò rende gli strumenti XR fuori dalla portata delle scuole di medicina e degli ospedali più piccoli. Ad esempio, un sistema di feedback aptico ad alta fedeltà può costare decine di migliaia di dollari, senza contare il costo delle cuffie XR e delle licenze software.

Inoltre, l'integrazione dell'XR nei programmi di formazione esistenti o nei sistemi ospedalieri non è sempre agevole: richiede risorse aggiuntive per l'aggiornamento dell'infrastruttura, come computer potenti, spazi dedicati e supporto tecnico.

Per affrontare questa sfida, le istituzioni possono iniziare con piccoli programmi pilota per incorporare gradualmente un maggior numero di strumenti XR. In questo modo, possono ridurre al minimo i costi iniziali e affrontare le sfide dell'integrazione tecnica nel corso del tempo.

Accettazione da parte dell'utente

Anche la migliore tecnologia non avrà un impatto se le persone sono riluttanti a usarla. Molti chirurghi e operatori sanitari possono esitare a investire tempo nell'apprendimento dell'uso degli strumenti XR, a causa degli impegni o dello scetticismo sui loro benefici.

Alcuni potrebbero considerare l'XR come un'aggiunta non necessaria al loro già impegnativo carico di lavoro, mentre altri potrebbero preferire i metodi di formazione tradizionali con cui hanno familiarità. Per superare queste resistenze è necessario dimostrare il valore tangibile dell'XR e rendere il processo di apprendimento il più accessibile possibile.

Sviluppo e standardizzazione dei contenuti

Anche la creazione di contenuti formativi XR di alta qualità è un compito complesso. Lo sviluppo di simulazioni realistiche, modelli anatomici accurati e scenari interattivi coinvolgenti richiede competenze specialistiche. Anche la mancanza di programmi di studio e metodi di valutazione standardizzati per la formazione basata sulle RX rappresenta una sfida.

Per affrontare questo problema, la collaborazione a livello di settore su protocolli di formazione standardizzati è essenziale per garantire la coerenza e facilitare i confronti tra piattaforme e istituzioni.

Limiti tecnici

L'attuale tecnologia XR presenta ancora dei limiti che possono influire sull'esperienza formativa. Tra questi, i limiti della fedeltà grafica, della potenza di elaborazione, del campo visivo delle cuffie e dell'accuratezza e affidabilità dei sistemi di feedback aptici. Ad esempio, i guanti aptici possono fornire un certo senso del tatto, ma non possono replicare completamente le complesse sensazioni tattili provate durante un vero intervento chirurgico.

Tuttavia, i continui progressi della tecnologia VR, AR e aptica stanno migliorando il realismo e l'affidabilità dei sistemi XR. Con la continua evoluzione di queste tecnologie, possiamo aspettarci simulazioni più immersive e accurate nel prossimo futuro.

Leggete i nostri nuovi casi di studio

Conclusione

XR sta trasformando la formazione chirurgica superando i limiti dei metodi tradizionali e rendendo l'apprendimento più pratico. Permette ai chirurghi di esercitarsi su una varietà di casi in ambienti privi di rischi. Questa tecnologia sta aprendo la strada a una formazione medica più sicura e innovativa. Con la continua evoluzione dell'XR, svolgerà un ruolo ancora più importante nella formazione medica, aiutando i chirurghi ad acquisire le competenze necessarie per fornire un'assistenza eccellente ai pazienti.

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