Den virtuelle ørekirurgi

Forsvaret juni 2016
Ph.d.-projekt undersøger læringseffekten af den banebrydende virtuelle ørekirurgiske simulator Visible Ear Simulator.

​​​​​​​

Foto: Lasse Bruun Jonassen

Visible Ear Simulator

Visible Ear Simulator (VES) version 1.2 er en PC-baseret ørekirurgisk simulator med en realistisk 3D model af tindingebenet, som ør​ekirurger kan bruge til at lære den komplekse anatomi og udvikle de nødvendige kirurgiske færdigheder. VES, der er udviklet i et samarbejde mellem overlæge, dr.med. Mads Sølvsten Sørensen fra Øre-næse-halskirurgisk og Audiologisk klinik på Rigshospitalet og Peter Trier og Karsten Noe ved Alexandra Instituttet i Aarhus, kan – som foreløbigt den eneste kirurgiske simulator – downloades gratis fra projektets hjemmeside og kan køres på en almindeligt udstyret PC med et nyere GeForce grafikkort.

Kirurgi i et risikofrit miljø

Ørekirurgi er udfordrende og vanskeligt, fordi der i tindingebenet, som ørekirurgen skal bore igennem for at få adgang til blandt andet mellemøret og det indre øre, findes vigtige blodkar og nerver. Skade på fx ansigtsnerven kan føre til permanente lammelser af patientens ansigtsmuskler, som kan betyde problemer med at lukke øjet og med ansigtets mimik. Derfor skal ørekirurger oplæres grundigt og med udviklingen af den ørekirurgiske simulator, er det nu muligt for kirurger at træne de komplicerede indgreb igen og igen.


Joystick som bor

Selvom VES kan køres på mange almindelige PC’er er det alligevel nødvendigt at investere i et avanceret ”bore-joystick”, hvis man ønsker det fulde udbytte af simulatoren. Der er tale om det specielt designede Phantom Omni joystick fra firmaet Geomagic, der er udformet som en pen og er placeret i et bevægeligt ophæng. Joysticket er udstyret med en såkaldt force feedback-teknik, der giver berøringsfølsomhed når man ”borer”. Alternativt kan man betjene VES med en almindelig PC-mus, men det er i høj grad force feedback-teknikken, der er med til at skabe den meget realistiske boreoplevelse.

Phantom Omni joystick, der bruges som bor


Unikt billedmateriale

I forhold til de andre øresimulatorer på markedet, udmærker VES sig ved at være baseret på et unikt billedmateriale, der består af over 500 digitale farverbilleder af ekstremt tynde tværsnit af et friskfrosset tindingeben fra en afdød kvinde.

Under operationen tager kirurgen ofte afgørende beslutninger på baggrund af det visuelle indtryk. Derfor er billedmaterialet som VES bygger på helt afgørende for, hvor realistisk simulatoren fremstår. Mens andre tindingebenssimulatorer er baseret på CT-billeder, som er blevet kunstigt farvelagt, har 3D-modellen af tindingebenet i VES altså en mere realistisk farvegengivelse.

Simulatorforskningen

De fleste er enige om, at simulatoren har et stort potentiale, men der mangler forskning på området, og ingen ved endnu reelt på hvilken måde simulatoren kan indgå som læringsredskab for kommende ørekirurger. Dette tomrum i forskningen skal Steven Andersens ph.d.-studie være med til at fylde ud.

På verdensplan er der kun ganske få, der har forsket i tindingebenssimulatorer og deres læringspotentiale, mens der inden for virtuel simulation af fx kikkert-operationer efterhånden er solid viden. Der ligger derfor et stort arbejde i Steven Andersens ph.d.-studie med at videreudvikle og gennemteste simulatorens læringsmæssige pædagogik i form af en integreret tutorfunktion og feedback.


VES' 3D-model af tindingebenet.

Pilotstudie baner vej

Helt fra bunden begynder projektet dog ikke. I et pilotstudie gennemført af Steven Andersen sammen med hovedvejleder Mads Sølvsten Sørensen og medvejleder overlæge dr.med. Per Cayé-Thomasen, fik 34 uddannelsessøgende øre-, næse- og halslæger simulatortræning i VES, inden de foretog traditionel tindingebensdissektion på kadavere. Resultatet af pilotstudiet viste, at nybegyndere klarede sig bedre i simulatoren end i den traditionelle dissektion, men der er svært entydigt at forklare hvorfor.

Én teori er dog, at nybegyndernes gode præstation i simulatoren skyldes, at VES har en indbygget og meget intuitiv tutorfunktion, som guider kirurgen gennem øvelserne i simulatoren. Dertil kommer, at der ved brug af simulatoren er en reduktion i cognitive load – altså de ressourcer man bruger på alt andet end den egentlige læring – som også kan betyde, at man har mulighed for at præstere bedre i simulatoren end ved den traditionelle dissektion.

Fokus på læring

Resultaterne fra pilotprojektet har været med til at stille en række afgørende spørgsmål, som Steven Andersen fra matriklen på Gentofte Hospital forsøger at finde svar på.

Studiet undersøger blandt andet, hvordan man bedst muligt udnytter den omtalte tutorfunktion i VES, og hvordan man - ved at reducere cognitive load - kan forbedre læringen. Derfor er overlæge Lars Konge, som er thoraxkirurg og har skrevet ph.d. inden for virtuel bronkoskopisk (kikkert-undersøgelse af lungerne) simulationstræning, fra Center for Klinisk Undervisning (CEKU) ved Københavns Universitet også involveret som medvejleder på projektet.

En stor udfordring er fx at finde en god standard for, hvordan læring og den ørekirurgiske præstation måles, for måske en dag at kunne udvikle simulatoren, så den kan foretage en objektiv vurdering af den enkelte kirurg.

Frivilliges præstation undersøges

For at finde svar på disse spørgsmål foretager Steven Andersen en række forsøg, der inddrager både uddannelsessøgende læger fra øre-næse-halsspecialet, ørekirurger og lægestuderende. Mens ørekirurgerne skal sætte ekspertstandarden i simulatoren, skal de øvrige frivillige deltagere træne flere gange i simulatoren mens der indsamles informationer om deres præstation i simulatoren, for at give svar på, hvad man faktisk lærer ved at træne ørekirurgi i VES og hvordan man kan optimere læringen.

Version 2.0

Holdet bag simulatoren arbejdet i øjeblikket på en ny version, Visible Ear Simulator 2.0, der formentligt lanceres inden udgangen af 2013. Den nye version af VES bliver mere detaljeret og inkluderer blandt andet de bløde strukturer som hud, trommehinde og dura.

Med tiden vil de virtuelle simulatorer givetvis blive bedre og mere virkelighedstro og blive et godt supplement til undervisning og traditionel kirurgisk færdighedstræning. Mens simulatorer som VES uden tvivl har et enormt potentiale, ved vi uden forskning på området reelt ikke, om den avancerede teknologi også er med til at skabe dygtige ørekirurger, som i sidste ende er målet. 



Redaktør