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1 1^ Congresso Nazionale SIEC * Pisa settembre 2008 Nuove tecnologie e training in chirurgia e endoscopia Giorgio Sartoni - Unità Operativa di Chirurgia Generale 1^ Azienda Ospedaliera Universitaria Pisana

2 crescita esponenziale delle conoscenze in campo medico P n ( s) = qi i= 1 b i ( s) durata del corso di studi?

3 attitudine multimediale Audio Telefoni cellulari Musica Video Televisione Video Games Internet Interattività Chat Sms Mms

4 Lo vedo, lo faccio, lo insegno

5 lo vedo, lo faccio, lo insegno? 1920 : primi simulatori di volo 1949 : i simulatori vengono accreditati per l addestramento dei piloti / h 500 / h

6 la simulazione

7 la simulazione in medicina Esercitazioni su animali Interventi e procedure su cadavere Simulazione - modelli con tessuti animali modificati Simulazione - modelli con tessuti sintetici Simulazione - sistemi di realtà virtuale

8 la simulazione in medicina la realtà virtuale Due eventi hanno contribuito alla realizzazione del cambiamento nelle modalità di formazione : Introduzione delle tecniche di endoscopia e chirurgia mininvasiva Sviluppo della tecnologia informatica

9 sviluppo della tecnologia informatica: la realtà virtuale elevata qualità immagini dalla molecola, all anatomia, alle procedure modelling dinamico e di forma

10 la simulazione in medicina la realtà virtuale Endoscopia e Chirurgia Mininvasiva sono già procedure in parte virtuali Manca la visione diretta del campo operatorio Visione endoscopica Diversa prospettiva visuale Perdita dell interazione diretta con i tessuti Ritorno sensoriale parzialmente perduto Utilizzo di strumentario dedicato in ambiente parzialmente remoto

11 la simulazione in medicina la realtà virtuale In endoscopia e CMI è possibile definire il confine tra ambiente reale e virtuale : La parte esterna al paziente è reale (interfaccia) La parte interna al paziente è virtuale (modello) Real component Virtual component Un simile confine non può essere identificato per la chirurgia a cielo aperto.

12 vantaggi dei simulatori di realtà virtuale Training flessibile Nessun impatto per il paziente Errore permesso Analisi della procedura Analisi dei progressi ottenuti Ripetibilità illimitata Tempo a disposizione illimitato Costi?

13 efficacia della ripetizione: sistemi di controllo Controlled Conscious processing Controllo di attenzione Esecuzione lenta e deliberata Soggetti ad affaticamento Automatic unconscious processing Non richiedono sforzi Esecuzione veloce e intuitiva Non portano affaticamento A. Cuschieri 2002

14 curve di apprendimento - Cuschieri 2002 P E R F O R M A N C E Proficiency zone Proficiency zone Training zone NUMERO DI CASI ESEGUITI molto dotati 5% normali 92% scars.dotati 3%

15 architettura di un simulatore Segmentation Modeling 3D Modeling Modeling of deformable tissue Registration Localization Collision Detection Real-Time Processing Modeling of tissue interaction Haptic interface Surgical Tools Mock-up/Patient Audio/Visual interface HMI Performance evaluation Young/Experience Surgeons

16 cosa insegnare e come insegnare 1 modulo: competenza anatomica Identificazione dell anatomia chirurgica con specifici supporti multimediali 2 modulo: competenza procedurale Esecuzione virtuale intereattiva dell intervento scomposto in tutti i passaggi 3 modulo: competenza motoria specifica Simulatori virtuali che permettono l incremento delle competenze motorie richieste della specifica procedura

17 simulatore di laparoscopia: LapSim Unità Operativa di Chirurgia Generale 1^ Azienda Ospedaliera Universitaria Pisana

18 simulatore di laparoscopia: LapSim coagulazione di un vaso

19 i simulatori in endoscopia Nel campo dell endoscopia la simulazione è particolarmente adatta alle prime fasi di apprendimento In particolare consente di focalizzare l attenzione sui possibili errori e sulle possibili complicanze Gastrointest Endoscopy Clin N Am, 16 (2006)

20 i simulatori in endoscopia Modelli statici (1992, Leung e Chang) Tessuti artificiali ex-vivo : Tubingen Simulatori con tessuti animali ex-vivo. Compact EASIE ( Erlangen - organi suini incorporati in struttura plastica 1996) Simulazione computerizzata ( AccuTouch e GI Mentor)

21 i simulatori in endoscopia Modelli statici (Leung e Chang) Tessuti artificiali (Artitex): Tubingen Tessuti animali ex-vivo. Compact EASIE Erlangen

22 i simulatori computerizzati in endoscopia Endoscopy AccuTouch System Simbionix GI Mentor

23 Simbionix GI Mentor manichino speciale che può essere rotato nella posizione di endoscopia superiore o inferiore un programma di simulazione computerizzata per il tratto digestivo superiore, inferiore e per il sistema bilio pancreatico con procedure diagnostiche e operative endoscopi autentici sistema di force-feedback programma di training a moduli con valutazione delle prestazioni 80 casi clinici virtuali

24 Centri GI Mentor in Italia 20 Unità Operativa di Chirurgia Generale 1^ Azienda Ospedaliera Universitaria Pisana

25 Simbionix GI Mentor Moduli Gastro Colon Emorragie ERCP Sigmoidoscopia EUS

26 Simbionix GI Mentor: ERCP

27 Simbionix GI Mentor

28 Assessment of GI Endoscopic Skills on a VR Simulator - Validation of GI MENTOR Teodor Grantcharov et Al. In this study it was found that the VR simulator Cyberscopy Module was able to differentiate between subjects with different endoscopic experience. This indicates that GI Mentor measures skills relevant for GI endoscopy and can be used in training programs as an assessment tool... Journal of the Society of Laparoendoscopic Surgeons, 2005 Training with a computer-based simulator achieves basic manual skills required for upper endoscopy: a randomized controlled trial Emilio Di Giulio et Al. In conclusion, the present study found the GI- Mentor simulator to be efficient and effective in teaching the basic manual skills required for upper endoscopy, with the exception of esophageal intubation. While this computer-based simulator may be considered useful for training purposes, improvements in the technology are necessary, in particular, the simulation of mechanical resistance in certain anatomical areas. Gastrointestinal Endoscopy 2004 Establishing the Reliability and Validity of a Virtual Reality Upper Gastrointestinal Simulator Using a Novel Video-Endoscopic Assessment Technique Krishna Moorthy et Al. This study has established the construct validity of the GI Mentor as a simulator for upper GI procedures which can strongly discriminate between groups with different levels of experience. A videoendoscopic method developed by the investigators validated the simulator's assessment parameters... Annual meeting of the Society of American Gastrointestinal Endoscopic Surgery 2003

29 Gastrointestinal Endoscopy 2003; 57:886-70

30 simulatori: i limiti costi elevati acquisto upgrading del sistema gestione del centro di training Necessarie strutture centralizzate. Spesso lontane dalle strutture periferiche Manca accreditamento nei processi di formazione

31 conclusioni I simulatori esistenti possono già offrire la possibilità di incrementare le competenze visivo-motorie al di fuori della sala operatoria o endoscopica, in ambiente controllato. * I simulatori chirurgici ed endoscopici dovranno essere ulteriormente migliorati verso ambienti virtuali più realistici.

32 conclusioni Ospedale Virtuale Pratica Vedo, faccio, insegno Precertificazione sulle procedure Studio Libri, Lettura CD, Internet, Database Simulatori

33 la formazione nel futuro? lo vedo lo simulo molte volte lo faccio con competenza lo insegno a tutti