Die Wirkung von 3D- und 2D-Trainingsmodellen beim Erwerb laparoskopischer Fähigkeiten: Eine randomisierte kontrollierte Studie

Es gibt zahlreiche Beweise dafür, dass chirurgische Simulatoren mit niedriger Wiedergabetreue, oft auch als Tischmodelle bezeichnet, für den Erwerb grundlegender laparoskopischer Fähigkeiten sowohl bei einfachen als auch bei fortgeschrittenen Aufgaben eingesetzt werden. Der Zweck der Verwendung von Low-Fidelity-Trainingsmodellen besteht hauptsächlich darin, Fertigkeiten zu erwerben und nicht die Anatomie vor Ort nachzubilden. Tischmodelle können im Vergleich zu anderen High-Fidelity-Simulatoren kostengünstig sein und gleichzeitig die Übertragbarkeit dieser wichtigen Fähigkeiten auf den Operationssaal verbessern. In der Literatur wurde gezeigt, dass die Verwendung der visuellen 3D-Modalität in der Laparoskopie mit einer verbesserten Tiefenwahrnehmung verbunden ist, was zu einem verbesserten visuell-räumlichen Kontext und einer verbesserten Leistung im chirurgischen oder Simulationsumfeld führt und die Ausführung komplexer laparoskopischer Aufgaben erleichtert. Der Einsatz dieser Technologie ist oft mit gewissen Einschränkungen hinsichtlich der Anpassungsfähigkeit an Personal, Praktikabilität und finanzielle Überlegungen bei ihrer Einführung in den täglichen Lehrplan von Anfängern verbunden. Daher besteht die Möglichkeit, einen differenzierten Ansatz zu verfolgen, indem 3D-Trainingsmodelle mit niedriger Wiedergabetreue unterschiedlicher Tiefe, Höhe und Breite verwendet werden, um das Training und den Kompetenzerwerb mithilfe der visuellen 2D-Modalität zu beschleunigen, die sowohl in der Simulation als auch im operativen Umfeld am häufigsten verwendet wird.

Monokulare Hinweise sind wichtig, um mangelnde Tiefenwahrnehmung beim 2D-Sehen auszugleichen. Dazu gehören die Bewegungsparallaxe durch Bewegung des Laparoskops, die Schattierung von Hell und Dunkel, die Texturabstufung, die relative Position sowie die Größe des Instruments und der anatomischen Struktur. Die Tiefenwahrnehmung kann durch Erfahrung verbessert werden, da die Verarbeitung monokularer Hinweise verbessert wird und die Anpassung, ein Lernprozess, letztendlich zu einer verbesserten Leistung führt. Erfahrene Chirurgen beherrschen die Fähigkeit, indirekte monokulare Hinweise zu erkennen und durch deren Nutzung eine Tiefenwahrnehmung zu erlangen, was zu präzisen und effizienten Bewegungen führt.

Die in LapPass für Trainings- und Bewertungszwecke verwendeten Trainingsmodelle sind relativ flache 2D-Modelle. Beim aktuellen Modell für die Polo-Manipulations- und Greifaufgabe sind alle Pfosten auf gleicher Höhe und auf einer ebenen Fläche montiert, sodass es an Konturen und Tiefe mangelt. Dies ist die erste Übung, die von Anfängern durchgeführt und intensiv geübt wird, um die grundlegenden laparoskopischen Fähigkeiten der Tiefenwahrnehmung, der Hand-Auge-Koordination und der bimanuellen Geschicklichkeit zu entwickeln, die für einen reibungslosen Übergang zu den anderen Aufgaben von entscheidender Bedeutung sind. Die Aufgabe des laparoskopischen Nähens und intrakorporalen Knotenbindens führt in ähnlicher Weise ein zweidimensionales Trainingsmodell für das Nähen und Annähern von Kreisen auf einem flachen Nähkissen ohne variable Konturen ein. Die Einführung von 2D-Trainingsmodellen könnte als limitierender Faktor beim Erwerb technischer Fähigkeiten wirken und letztendlich die Trainingszeit verlängern, um ein höheres Maß an Fachwissen zu erreichen. Das Erlernen grundlegender laparoskopischer Fertigkeiten kann zu einem schnelleren Erwerb komplexerer laparoskopischer Fertigkeiten wie Nähen und letztendlich zu einer kostengünstigeren Ausbildung führen. Durch die Konvertierung der Aufgaben in die 3-Dimensionen mithilfe von Low-Fidelity-3D-Trainingsmodellen mit unterschiedlichen Höhen, Breiten und Tiefen könnte die Simulation einer realistischeren chirurgischen Umgebung erreicht werden und eine potenzielle technische Lücke in den laparoskopischen Fähigkeiten geschlossen werden, die beim Training an flachen Modellen im Vergleich dazu entsteht zu dreidimensionalen Wahrzeichen.

In unserer Studie wird die Polo-Aufgabe mithilfe eines in unserer Einrichtung entwickelten 3D-Polo-Modells umgesetzt, das Gesichts- und Konstruktvalidität zur Unterscheidung verschiedener Kompetenzniveaus nachgewiesen hat. Das Modell wurde ursprünglich für die einfachere Peg-Transfer-Aufgabe des FLS-Programms entwickelt und die Ausrüstung wird angepasst, um die LapPass-Polo-Greif- und Manipulationsaufgabe zu simulieren, eine technisch anspruchsvollere Aufgabe. Darüber hinaus wird die Nahtaufgabe mithilfe eines 3D-Nahtmodells von Inovus Medical (Saint Helens, England, UK) umgesetzt, das auf einer Plattform befestigt ist, die dem Modell eine begrenzte Stabilität verleiht und so Komplexitäten in der chirurgischen Praxis ausreichend simuliert. Die Verwendung eines 3D-Nahtmodells mit unterschiedlichen Konturen hat sich als wirksames Simulationslehrmittel für die anspruchsvolle Aufgabe des laparoskopischen Nähens erwiesen.

Es gibt keine Literatur, die einen direkten Vergleich zwischen 3D- und 2D-Trainingsmodellen für grundlegende und fortgeschrittene laparoskopische LapPass-Aufgaben beschreibt, obwohl Anfänger die Möglichkeit haben, laparoskopische Fähigkeiten schneller zu erwerben. Wir postulieren, dass der Einsatz von 3D-Trainingsmodellen zu Beginn des laparoskopischen Fertigkeitstrainings von Anfängern die Anpassung an indirekte Hinweise im Zusammenhang mit der Tiefenwahrnehmung sowie anderen Kernkompetenzen des laparoskopischen Fertigkeitstrainings beschleunigen und so die Leistung steigern könnte. Ziel dieser Studie ist es festzustellen, ob der Erwerb laparoskopischer technischer Fähigkeiten durch den Einsatz von 3D-Trainingsmodellen bei Medizinanfängern im Vergleich zu den aktuellen 2D-LapPass-Trainingsmodellen in zwei separaten laparoskopischen Aufgaben überlegen sein wird.

PICOS-Kriterien

• Bevölkerung = Medizinanfänger der Klassen 1 bis 5, einschließlich interkalierender Studenten
• Intervention = 3D-Trainingsmodelle für Polomanipulations- und Nähaufgaben
• Komparator = 2D-LapPass-Trainingsmodelle für Polomanipulations- und Nähaufgaben
• Ergebnisse = Erwerb laparoskopischer Fähigkeiten (Zielwert, Zeit für die Erledigung der Aufgabe, Fehler, Umfragedaten)
• Umgebung = Simulationslabor im Barts Cancer Institute