L'utilisation de la VR dans la formation Chirurgicale
La formation chirurgicale des résidents en orthopédie peut être entravée par les possibilités limitées de formation en dehors de la salle d'opération. Les outils d'apprentissage passif tels que les techniques de guidage standard sont souvent utilisés comme modalités de formation. Cependant, les avancées technologiques changent le visage de la médecine, et la formation chirurgicale est à la pointe de l'innovation. Ces avancées sont conçues pour améliorer les soins aux patients et la qualité des soins, notamment en faisant progresser les types de techniques chirurgicales et leur accessibilité. Dans le contexte actuel, ces avancées transcendent le chevet du patient pour s'étendre à la formation médicale. Les innovations sont conçues pour améliorer la transmission des connaissances dans un domaine très vaste et pour relever les défis propres à la chirurgie et à l'enseignement médical. Dans certains cas, la technologie est empruntée à d'autres domaines de la vie quotidienne et réutilisée. C'est le cas de la réalité virtuelle (VR), développée pour la première fois au milieu des années 1980 par Jaron Lanier. Il a d'abord travaillé à la mise au point d'un outil de stimulation multisensorielle destiné au domaine du divertissement. Cette technologie était également étudiée dans le domaine scientifique au sein de la NASA.
Revue de la littérature
La réalité virtuelle peut créer un micro-environnement qui permet des expériences de formation visant à accroître la fidélité perceptuelle. Elle peut également améliorer les performances des utilisateurs en réduisant la charge cognitive lors de l'exécution d'une tâche grâce au développement de la mémoire musculaire. Une méta-analyse récente de 45 études sur la VR a montré que la VR est un complément faisable et efficace à la formation chirurgicale traditionnelle. Cela peut entraîner des avancées significatives pour les spécialités chirurgicales de la médecine.
Au fur et à mesure que la complexité chirurgicale augmente, les chirurgiens qui apprennent de nouvelles techniques ont besoin de plus d'exposition et de pratique. Le nombre de pratiques nécessaires pour atteindre le niveau de compétence varie. Pour les chirurgies orthopédiques, le nombre de procédures peut varier de 20 à 30 pour les simples fractures de la hanche, à 3 à 170 pour l'arthroscopie du genou. Une étude récente, publiée il y a quelques années dans le Journal of Surgery, évaluant l'aptitude des résidents en chirurgie générale à exercer de manière indépendante à l'issue d'un programme de formation de cinq ans, a révélé que les résidents doivent être plus universellement prêts à effectuer de manière indépendante les procédures de base à la fin de leur formation. Ils ont estimé que cela pourrait concerner jusqu'à un tiers des diplômés ayant besoin d'une supervision. Dans un essai randomisé en double aveugle évaluant la formation à la réalité virtuelle pour l'ablation de la vésicule biliaire, les résidents en chirurgie générale ayant reçu une formation à la VR ont été 29 % plus rapides. En outre, les résidents sans formation à la VR étaient cinq fois plus susceptibles de blesser la vésicule biliaire ou de brûler des tissus non ciblés. En tant que nouvelle méthode de formation, la VR pourrait permettre d'améliorer la collaboration, la formation chirurgicale et la compétence. Des recherches sont en cours dans ce domaine, et un petit essai comparatif randomisé de 20 participants a récemment examiné l'utilisation de la RV pour enseigner la technique chirurgicale des fractures de la diaphyse tibiale. Cette recherche a montré que la formation à la VR permettait d'accélérer de 20 % la réalisation de l'intervention.
Il existe de nombreux types de plates-formes de réalité virtuelle. Les moniteurs avec des instruments chirurgicaux interactifs et la réalité virtuelle immersive présentent une expérience complètement différente. Bien qu'il existe quelques études sur la réalité virtuelle contrôlée, la formation chirurgicale en réalité virtuelle totalement immersive, qui incorpore un retour audio, visuel et tactile proprioceptif, doit être mieux étudiée dans la littérature. Bien qu'il existe des données importantes sur la formation à l'aide de simulateurs pour les procédures d'arthroscopie et de chirurgie générale, il existe peu de modalités de formation en réalité virtuelle qui étudient spécifiquement la formation en traumatologie orthopédique.
L'enclouage intramédullaire du tibia (IMN) est une procédure standard de traumatologie pour les fractures de la diaphyse tibiale, qui était généralement enseignée à l'aide d'outils passifs tels que des guides standard. L'enclouage intramédullaire du tibia est une compétence de base dont les résidents en orthopédie doivent faire preuve pour passer à la pratique indépendante, comme le stipule l'ACGME. Elle intègre les compétences et les principes de base utilisés dans de nombreuses autres procédures orthopédiques. Les principes fondamentaux sont essentiels, mais les cas individuels peuvent être complexes en fonction des fractures et des lésions. Un positionnement incorrect peut entraîner une réduction de la fracture en dehors des tolérances d'alignement acceptables, une lésion du cartilage articulaire ou une perforation de la corticale.
Méthodes
Osso VR Inc. a mis au point une plateforme de réalité virtuelle totalement immersive (audio, visuelle, tactile et proprioceptive). Dans le cadre de cette technologie, les apprenants placent des lunettes sur leur visage qui bloquent la réalité et la vue de l'utilisateur est celle d'une salle d'opération virtuelle (Illustration 1). Deux capteurs permettent à ce dernier d'opérer à l'intérieur d'un périmètre de sécurité prédéfini et dépourvu d'obstacles. Les deux mains sont équipées de contrôleurs dont les mouvements sont suivis par les capteurs, ce qui permet à celui-ci d'utiliser des mouvements précis pour simuler l'opération, en martelant tout en utilisant le maillet, par exemple. Cela permet à l'apprenant de se sentir entièrement immergé dans la salle d'opération virtuelle et de tirer le meilleur parti de l'expérience de formation. Le module développé permet au formé de simuler une opération de l'IMN du tibia en apprenant les étapes de base, l'instrumentation et la technique appropriée. Des indices visuels tout au long du module donnent des instructions sur l'ordre de l'opération, étape par étape (Illustration 2). Cela permet à une plateforme d'apprentissage visuelle et kinesthésique d'assimiler les informations.
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Illustration 1 : Salle d'opération en réalité virtuelle telle qu'elle est visualisée par l'apprenant. |
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Illustration 2 : L'apprenant en VR reçoit des instructions sur chaque étape de la procédure. |
Le groupe ayant reçu le guide de technique traditionnelle a reçu le guide de technique chirurgicale standard de l'industrie pour apprendre les étapes de l'enclouage intramédullaire du tibia. Les participants ont été autorisés à étudier le guide de technique chirurgicale standard de l'industrie aussi longtemps que nécessaire. Les participants du deuxième groupe ont reçu la plateforme de réalité virtuelle. Cette plateforme utilisait un module virtuel pour apprendre les étapes de la procédure d'enclouage intramédullaire du tibia. Les participants du groupe de réalité virtuelle ont été autorisés à utiliser le module et à effectuer l'opération fictive aussi souvent que nécessaire. Immédiatement après avoir terminé l'étude du guide technique ou le module de réalité virtuelle, les participants ont été testés objectivement sur leur compréhension de la procédure. Des modèles d'os de tibia ont été utilisés pour la simulation de l'insertion du clou intramédullaire. Les instruments fournis sur une table d'opération simulée étaient identiques à la disposition démontrée dans le module de réalité virtuelle (Illustrations 3-5).
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Illustration 3 : Table dorsale standardisée de salle d'opération pour l'IMN du tibia, reflétant la table dorsale de la VR |
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Illustration 4 : Apprenant complétant le module de réalité virtuelle. |
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Illustration 5 : Apprenant effectuant une simulation d'intervention chirurgicale. |
Évaluation des compétences
Les participants ont été chronométrés lors de leur simulation d'intervention chirurgicale. Un observateur à l'aveugle (chirurgien évaluateur) a noté subjectivement leur performance tout au long de la procédure, en évaluant la compétence, la synchronisation et le nombre d'erreurs. Cette évaluation a été normalisée pour les deux groupes à l'aide d'une échelle d'évaluation globale en 5 points adaptée. L'échelle d'évaluation globale en 5 points attribuait aux participants entre 1 et 5 points pour chaque catégorie. Un point représentait une performance médiocre et cinq points représentaient des scores élevés (tableau 1 et tableau 2). Les participants ont également été évalués à l'aide de la liste de contrôle spécifique à la procédure : 1 point pour chaque étape réalisée correctement et 0 point si l'étape a été réalisée de manière incorrecte ou non. Une enquête a été réalisée avant et après l'intervention chirurgicale simulée pour évaluer l'expérience des participants, notamment leur satisfaction, leur confiance, leur applicabilité et leur intérêt général. Les questions de l'enquête ont été adaptées du questionnaire validé par Blumstein et al sur la motivation actuelle (annexe 1). Les chirurgiens évaluateurs ont reçu ce tableau avant l'intervention et ont reçu l'instruction d'évaluer la performance pendant l'opération fictive de la NMI du tibia. La relation monotone de chaque variable a été analysée en comparant les deux groupes à l'aide de deux méthodes non paramétriques : Tau-b de Kendall et Rho de Spearman. Ces méthodes sont similaires et conduisent aux mêmes conclusions. Tous les participants ont rempli un consentement écrit, qui comprenait l'autorisation de prendre des photos (figures 4 et 5) qui seront utilisées pour la publication. Le comité d'examen interne (IRB) du Community Memorial Healthcare System à Ventura, en Californie, a approuvé cette étude. Cette étude n'a pas été financée.
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Tableau 1 : Échelle d'évaluation globale en 5 points |
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Tableau 2 : Description de la liste de contrôle spécifique à la procédure |
Résultats
Trente-huit participants ont été recrutés et répartis aléatoirement entre la VR (19) et les guides de techniques traditionnelles (19). Les 38 participants ont terminé la phase d'apprentissage et la chirurgie fictive. Des tendances dans la plupart des catégories ont favorisé le groupe de réalité virtuelle. Cependant, aucune différence statistiquement significative n'a été notée dans aucune des mesures d'évaluation objective (tableau 3, % global correct spécifique à la procédure, 73 % contre 68 % et tableau 4, performance objective globale, 2,81 contre 2,68) ou des mesures d'évaluation subjective (tableau 5, la différence moyenne dans toutes les questions était de 0,21). Les analyses du rho de Spearman et du tau de Kendall ont montré une différence statistiquement significative (p < 0,05) en faveur du groupe de réalité virtuelle en ce qui concerne le temps de réalisation et le nombre de redirections au cours de la procédure fictive (Tableau 6 et Tableau 7). L'évaluation des temps de formation (NS), des temps de procédure (P-value= 0,02) et du nombre de réorientations (P-value= 0,05) a montré que les participants à la réalité virtuelle ont réalisé des performances supérieures à celles du groupe ayant suivi la formation au guide technique (Tableau 8).
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Tableau 3 : Performances par groupe de la liste de contrôle spécifique à la procédure |
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Tableau 4 : Résultats de l'évaluation objective par groupe |
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Tableau 5 : Statistiques par groupe pour l'ensemble des questions relatives aux quatre sujets |
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Tableau 6 : Nombre de redirections |
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Tableau 7 : Délai de réalisation |
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Tableau 8 : Temps de formation , temps de procédure et nombre de redirections |
Discussion
Cette étude prévisionnelle menée à l'aveugle visait à évaluer la réalité virtuelle en tant que modèle de formation pour la chirurgie orthopédique et la formation chirurgicale en général. Notre étude a démontré une différence statistiquement significative (p < 0,05) en faveur du groupe de réalité virtuelle en ce qui concerne le temps de réalisation et le nombre de réorientations au cours de la procédure fictive. L'utilisation de la réalité virtuelle pour la formation a permis au chirurgien opérant d'être plus indépendant pendant la procédure fictive. Ils ont eu besoin de moins de réorientations, ce qui indique une meilleure connaissance des étapes nécessaires à la réussite de l'intervention.
L'amélioration des temps opératoires est liée aux résultats pour les patients et aux coûts d'exploitation globaux. Bien que le lien entre l'amélioration des temps opératoires grâce à la réalité virtuelle n'ait pas été étudié, les améliorations théoriques basées sur les connaissances cliniques actuelles pourraient se traduire par une diminution des infections du site opératoire, une baisse de la morbidité et de la mortalité globales et une réduction des coûts. D'autres recherches sont nécessaires pour valider la formation à la réalité virtuelle avant les opérations réelles afin de déterminer s'il existe une différence significative dans les résultats pour les patients.
Les méthodes et préférences en matière d'apprentissage varient considérablement, ce qui constitue l'un des obstacles auxquels sont confrontés les formateurs de médecins. C'est l'un des obstacles auxquels sont confrontés les médecins formateurs. Il existe d'innombrables manuels de formation pour les apprenants visuels et des conférences qui peuvent être utilisées pour les apprenants audio ; cependant, les sous-spécialités basées sur les procédures ont besoin d'une formation kinesthésique supplémentaire pour développer les compétences psychomotrices. Cet objectif ne peut être atteint par un apprentissage stationnaire et passif. Bien que ces compétences soient acquises au cours de procédures chirurgicales répétitives, la réalité virtuelle offre une passerelle entre les livres et la salle d'opération. Elle offre des possibilités supplémentaires de développer les compétences manuelles nécessaires pour devenir un chirurgien compétent. La réalité virtuelle limite le risque encouru par les patients lors des phases expérimentales et des erreurs des chirurgiens novices et peut réduire les complications chirurgicales. Il s'agit donc d'une opportunité de formation importante pour l'avenir. La courbe d'apprentissage des différentes chirurgies varie d'un chirurgien à l'autre. La complexité et le type de chirurgie peuvent influer sur les compétences d'un chirurgien. Certains chirurgiens peuvent être meilleurs dans certaines modalités chirurgicales. La VR peut uniformiser les règles du jeu en fournissant un environnement d'apprentissage sûr pour explorer et développer des compétences sur la base d'un besoin d'apprentissage individualisé.
La principale limite de cette étude est la taille de l'échantillon, ce qui peut expliquer plusieurs résultats non significatifs. Une autre limite de celle-ci est l'utilisation d'étudiants en médecine plutôt que de résidents en chirurgie. Les étudiants en médecine offrent un examen plus précis des possibilités de performance de la VR, car ils n'ont pas d'expérience préalable significative en matière de formation chirurgicale. Il s'agit par conséquent du groupe d'essai le plus précis pour ce modèle. En outre, le nombre d'étudiants en médecine intéressés par le volontariat a limité le nombre total dans chaque groupe. Des tests à plus grande échelle, en utilisant des classes d'écoles de médecine ou d'autres lieux, devront être menés pour améliorer la taille de l'échantillon et l'efficacité de l'étude. En outre, les différences antérieures des étudiants en matière de compétences de manipulation des exercices ont été contrôlées par la formation initiale de préparation aux exercices administrée au début de l'étude. En raison de la nature novice des étudiants en médecine et de la variabilité de l'exposition aux outils électriques ou à l'utilisation de perceuses, un temps égal a été consacré à l'orientation de chaque étudiant, quelle que soit la modalité de formation. Cela comprenait le serrage et le débridage de la perceuse, la familiarisation avec l'utilisation de la gâchette et l'utilisation de la perceuse en marche avant et en marche arrière. L'étude doit porter sur la compréhension à long terme de l'intervention chirurgicale et sur le maintien de l'information sur une certaine période. L'utilisation d'écrans montés sur la tête pose également des problèmes, qui ont été très bien décrits dans une étude récente de Doughty et al.Nous pensons qu'une étude future axée sur les limites techniques et humaines rendra la viabilité de la réalité virtuelle dans l'enseignement de la navigation chirurgicale plus percutante.
Conclusion
La réalité virtuelle est une modalité de formation attrayante dont l'utilisation courante dans la formation chirurgicale est de plus en plus soutenue. Nos résultats sont similaires à ceux de l'essai récemment publié par Blumstein et al sur cette même modalité. Bien que similaire, notre étude avait une taille de cohorte plus importante, une standardisation de la table dorsale, et la collecte de données subjectives de la part des participants. Cet essai randomisé en aveugle a démontré que la RV améliorait les performances, notamment en ce qui concerne le temps de réalisation et le nombre de réorientations au cours de la procédure simulée, validant la légitimité et l'efficacité de la réalité virtuelle en tant qu'outil de formation chirurgicale.
Traduit de l'anglais
