Validazione di ELVIS, un simulatore virtuale di chirurgia laparoscopica sviluppato sul territorio ligure

Abstract

Introduzione: Negli anni Ottanta il tedesco Kurt Semm, grazie ad innovazioni nel campo della visione endoscopica, eseguì il primo intervento di appendicectomia laparoscopica, seguito nel 1985 dal chirurgo tedesco Erich Mühe che eseguì la prima colecistectomia. Le tecniche non erano standardizzate: divenne fondamentale, per i chirurghi più “visionari”, l’apprendimento della metodica. Semm stesso ideò un simulatore “fisico”, il pelvic trainer, per l’addestramento. Da allora lo sviluppo tecnologico ha portato a simulatori chirurgici sempre più perfezionati. Materiali e metodi: Il DISC ed aziende del settore ingegneristico ed informatico della Liguria hanno sviluppato un progetto regionale (POR) che ha portato alla costruzione di ELVIS, un simulatore virtuale laparoscopico: la sua validazione è l’oggetto di questa tesi. Sono stati coinvolti 27 soggetti: 6 chirurghi, 11 specializzandi e 10 controlli. Prima e dopo il test sono stati somministrati, rispettivamente, 2 e 3 questionari; tutti hanno svolto prima la familiarizzazione con lo strumento, poi il test (3 esercizi con 3 livelli di difficoltà ciascuno con monitoraggio della frequenza cardiaca). Risultati: Per quanto riguarda la “face validity” ELVIS è stato valutato positivamente dai chirurghi per l’acquisizione delle competenze base di coordinazione occhio-mano. Analizzando le performance in tale esercizio, la durata diminuisce con le ripetizioni per il gruppo specializzandi (p<0,001). Questo suggerisce che ELVIS sia uno strumento in grado di migliorare la curva di apprendimento. Conclusioni: ELVIS si è dimostrato un simulatore utile per l’apprendimento delle gestualità di base di chirurgia laparoscopica e ad oggi può essere classificato come un prototipo di TRL 4-5. In futuro si potrà aggiungere il feedback aptico ed implementare la parte software introducendo esercizi avanzati. A lungo termine potrà diventare una piattaforma completa multi-intervento in grado di simulare anche situazioni complesse ed imprevedibili.

Background: The history of minimally invasive surgery started with the first laparoscopic appendectomy performed by Kurt Semm, a German gynecologist, in the eighties. A German surgeon, Erich Mühe, performed the first laparoscopic cholecystectomy in 1985. Laparoscopy, over time, became an essential technique in modern surgery and all the “visionary” surgeons had to learn the basics of the laparoscopic technique. Semm therefore designed and introduced the “pelvic trainer” the first training device for laparoscopy. From then on, the technological developments allowed to introduce more and more innovative simulators. Methods: The Department of Surgical Sciences of the University of Genoa (DISC) and other Ligurian companies in the engineering and IT fields designed ELVIS, a virtual simulator for laparoscopy whose validation process is the subject of our study. 27 participants were enrolled in the protocol: 6 surgeons, 11 residents and 10 controls with experience in videogames. Two and three questionnaires, respectively, were administered before and after the test. Every subject was supposed to start the experiment with a familiarization exercise and then perform 3 exercises with 3 difficulty levels each. Heart rate was also monitored. Results: About the “Face validity”, surgeons rated ELVIS positively for acquiring basic hand-eye coordination skills. In this exercise residents reduced the repetition time (p<0.001), suggesting that ELVIS helps to improve the learning curve of training surgeons, reducing the initial part of the curve. Conclusions: After the validation process, ELVIS proves to be a virtual simulator suitable for training basic skills in laparoscopic surgery that might be classified as TRL 4-5 prototype . The next step in the project will be to add the haptic feedback and to upgrade it with exercises aimed at training advanced skills. This can lead to the development of a multi-intervention platform with the capacity to simulate complex surgical scenarios.