Valutazione di un simulatore visuo-aptico per l'allenamento delle abilità chirurgiche: uno studio preliminare

Abstract

La destrezza manuale e la percezione della profondità sono abilità essenziali nella pratica chirurgica. Sebbene la destrezza manuale sia stata studiata in diversi ambiti, la ricerca focalizzata nel settore medico è limitata. Questo progetto mira a valutare se l’utilizzo di un simulatore visuo-aptico per l’addestramento chirurgico possa migliorare la destrezza manuale. Partendo da una simulazione virtuale di una versione adattata del compito di infilatura dell’ago integrata con un dispositivo aptico, ho progettato e sviluppato la sua controparte fisica per confrontare le due modalità di addestramento (cioè, addestramento chirurgico fisico vs. visuo-aptico). In particolare, ho combinato una patch di pelle sintetica con toroidi stampati in 3D, progettati con Fusion 360. Successivamente, ho testato la simulazione proposta su undici soggetti che hanno eseguito 132 ripetizioni del compito di infilatura dell’ago usando la simulazione fisica. L’addestramento è stato preceduto e seguito da un test con la simulazione visuo-aptica per valutare l’effetto dell’allenamento. Infine, ho confrontato i dati di performance dei test con quelli di ventidue soggetti che hanno effettuato l’addestramento utilizzando il simulatore visuo-aptico e undici soggetti che non hanno effettuato alcun addestramento. I risultati preliminari mostrano che anche un breve addestramento migliora le abilità manuali, suggerendo che le simulazioni visuo-aptiche possano essere utili strumenti per l’addestramento chirurgico.

Manual dexterity and depth perception are essential skills in surgical practice. Although manual dexterity has been studied in various fields, research focused on the medical domain is limited. This project aims to evaluate whether using a visuo-haptic simulator for surgical training would enhance manual dexterity. Starting from a virtual simulation of an adapted version of the needle threading task integrated with a haptic device, I designed and developed its physical counterpart to compare the two training modalities (i.e., physical versus visuo-haptic surgical training). Specifically, I combined a synthetic skin patch with 3D-printed tori, designed with Fusion 360. Then, I tested the proposed simulation on eleven subjects who performed 132 repetitions of the needle threading task using the physical simulation. The training was preceded and followed by a test using the visuo-haptic simulation to assess the effect of the training. Finally, I compared the test performance data with those of twenty-two subjects who performed the training using the visuo-haptic simulator, and eleven subjects who did not perform any training. Preliminary results show that even a short training improved manual skills, suggesting that visuo-haptic simulations can be useful surgical training tools.