Centro de Endoscopía
Hospital Pereira Rossell

Formación Continua


APRENDIZAJE DIAGNÓSTICO Y QUIRÚRGICO MEDIANTE ENDOSCOPIA VIRTUAL Y TUTORÍA INTELIGENTE:
PROYECTO LAHYSYTOTRAIN

A.Gorostiaga, D.Andía, I.Brouard
Unidad de Endoscopía Servicio de Obstetricia y Ginecología
Hospital de Basurto Bilbao. Osakidetza
Publicado el 11-12.01
Progresos de Obstetricia y Ginecología (2 vol 45 febr 2002

Resúmen

El proyecto Lahystotrain es una nueva posibilidad de aprendizaje de la endoscopía mediante realidad virtual , entorno multimedia y técnicas de tutoría inteligente.

Palabras clave

Realidad virtual. Endoscopía. Inteligencia artificial

Introducción

Durante el aprendizaje de la endoscopía , el cirujano novel ha encontrado siempre grandes dificultades para practicar las técnicas quirúrgicas. Es ya clásico el inicio del entrenamiento usando un pelvi-trainer, un hystero-sim e incluso instrumentos reales. Sin embargo, estos modelos solo ofrecen una imagen abstracta de la técnica y generalmente alejada de la realidad. Una vez adquirida cierta destreza , el entrenamiento en animales suele convertirse en una segunda fase, que choca a menudo con los derechos de éstos y encuentra dificultades de desplazamiento, algo que asimismo ocurre cuando hemos de acudir hasta centros acreditados en la formación de endoscopía para continuar el aprendizaje en pacientes reales. Todo ello ,sin referirnos al gasto económico que todo lo anterior puede suponer.
Por fin, el cirujano se encuentra cara a cara con sus propias pacientes reales y se da cuenta de que el proceso de entrenamiento no ha sido todo lo largo e intenso que le hubiese gustado.
Para llenar este vacío existente en el campo del aprendizaje de la endoscopía, se ha creado el consorcio Lahystotrain ,coordinado por la Unión Europea ( Consortium Educational Multimedia; proyecto MM1037 ET) e integrados por colaboradores de distintos puntos de Europa; el Servicio de Ginecología y Obstetricia del Hospital de Basurto ( Osakidetza Servicio Vasco de Salud) en Bilbao, el Centro de Investigación tecnológica Labein (Zamudio ,Vizcaya), el Hospital Universitario Materno-Infantil de Francfort(UFK) ,el Instituto Fraunhofer-IGD de Darmstadt, la compañía de aparatos endoscópicos Storz de Tüttlingen y el Hospital de Sâo Joâo y el Instituto de Ingeniería Biomédica (INEB) de Oporto.
Como, puede verse ,en el consorcio de este proyecto están incluídos usuarios finales(hospitales) manufacturadores de aparataje endoscópico e instituciones de desarrollo tecnológico. Así, integra los esfuerzos de Fraunhofer-IGD en el campo de la realidad virtual para el entrenamiento quirúrgico, Labein e INEB como dos instituciones con amplia y demostrada experiencia en sistemas multimedia y de entrenamiento inteligentes(2) y tres centros con una dilatada experiencia en la formación de médicos en el campo de la endoscopía(3,4) El proyecto está financiado por la Unión Europea a través de los programas Aplicaciones telemáticas y Leonardo da Vinci, que crearon el Consorcio Join Call Educational Multimedia.El presupuesto alcanza la cifra de 2 millones de euros y la duración estimada del proyecto es de 30 meses.


Objetivos

-El objetivo primordial pretende superar los problemas actuales de los métodos tradicionales de entrenamiento en laparoscopía e histeroscopía, creando un sistema avanzado de entrenamiento inteligente(ATS) que combine la realidad virtual, técnicas multimedia y técnicas de tutoría inteligente para el aprendizaje controlado de la endoscopía.
-Pretende, además, incrementar la posibilidad de acceso a este nuevo método de aprendizaje a través de un sistema básico de entrenamiento (BTS) en Internet, mediante el desarrollo de un web dirijido a multitud de usuarios.
-Explotar el entorno de entrenamiento que ofrece lahystotrain, en colaboración con firmas de sofware y aparatos endoscópicos.
-Usar esta aplicación en tres experiencias piloto en hospitales europeos con el fin de evaluar su eficacia y aceptabilidad.
-Basado en los resultados de los citados estudios pilotos, diseminar y extender el proyecto a centros interesados en Europa.
-Por, fin esperamos también con este proyecto tener un impacto positivo en la protección del medio ambiente, teniendo en cuenta que el uso de animales para entrenamiento es un problema desde el punto de vista de los derechos de éstos.


Estructura del proyecto

El proyecto Lahystotrain se puede dividir en un BTS que permite al cirujano novel aprender la parte teórica de las operaciones endoscópicas y un sistema avanzado ATS que consta a su vez de un sistema tutor inteligente ITS como guía del aprendizaje y el simulador de realidad virtual con los modelos virtuales de las situaciones en que el cirujano se puede encontrar en cirugía endoscópica.
El BTS puede definirse como un "libro virtual" para la enseñanza básica del cirujano principiante en este campo de la medicina. Se pretende ,además, tener un acceso a través de Internet mediante el servicio ofrecido por una página web y que los niveles graduales de aprendizaje sean reconocidos por prestigiosas sociedades europeas de endoscopía ginecológica.
Este BTS no necesita ningún sistema informático específico o muy complejo sino que se puede acceder a el simplemente desde el soporte que ofrece un simple PC.
El sistema de entrenamiento por web (vía www) está concebido como una fase inicial del proceso de entrenamiento de los cirujanos .Estará integrado por un curso multimedia de aprendizaje de laparoscopía e histeroscopía , así como la posibilidad de consultar por el instructor.Esta información multimedia adicional (p.ej., audio y video digital) mejora enormemente el proceso de educación; permitirá además,establecer conferencias electrónicas y consultar documentación importante publicada acerca de estos temas. Asimismo, el estudiante podrá moverse a través de diferentes lecciones del BTS. La facilidad del método y la interactividad lo convierte en muy atractiva..
El ATS ofrece la posibilidad de trabajar, como si se tratase de modelos reales, con modelos virtuales y requiere instrumentos y dispositivos específicos como una silicon graphics workstation, instrumentos de tracción y sistemas de retroalimentación de fuerzas.
Permite crear una reconstrucción realista en 3D del campo quirúrgico, los instrumentos endoscópicos y su interacción con las estructuras anatómicas.
Los sistemas de retroalimentación de fuerza permiten la simulación de fuerzas virtuales en las manos del usuario y de los movimientos de los instrumentos endoscópicos virtuales.Además, es posible simular las sensaciones de corte, deformación, colisión con
objetos,etc,.
Las imágenes del simulador se crean tras una descripción minuciosa de los elementos y su integración en programas informáticos capaces de modelar en 3D ,con información obtenida de imágenes de resonancia magnética (RM), intervenciones endoscópicas y ayudas externas. Dichas imágenes simularán enormemente la vista endoscópica y podrán rotarse, así como podrá procederse a disecar y aislar los órganos. El resultado será una reconstrucción imaginaria de una porción especifica de la anatomía del paciente,p.ej. un útero u ovario virtuales.
Ya existen otras reconstrucciones virtuales que están siendo utilizadas en otros campos de la medicina(5) , siendo quizás los trabajos mas interesantes los del simulador quirúrgico KISMET, diseñado especialmente para la simulación de deformaciones por el centro de Karlsruhe(6). Dichas reconstrucciones tienen el objetivo de, partiendo de imágenes de tomografía axial computarizada (TAC) o RM , conseguir endoscopías virtuales, es decir, una reconstrucción virtual de, p. ej.,como estaría un pólipo de colon a partir de las citadas imágenes radiológicas.
Pero nuestro proyecto pretende ir mas allá: una vez creadas estas imágenes ,se pretende que se puedan aplicar procedimientos quirúrgicos "virtuales" lo mas parecido posible a lo que nos encontraremos ante el paciente real. Esto que hace unos años estaba en sus inicios(7) queremos que se convierta en una realidad . Tal y como evoluciona la tecnología, en un futuro surgirán mejoras y nuevas aplicaciones, pero hemos de tener paciencia y comprender que este campo de la simulación de realidad virtual avanza y esperamos que su desarrollo completo ocupe menos de los 40 años que han requerido los simuladores de vuelo para el entrenamiento de los pilotos aéreos(7)
Las aplicaciones de la realidad virtual prometen, por ello, ser una revolución de la educación médica (8) Los cirujanos, para adquirir una destreza gradual en endoscopía, pueden practicar en un quirófano "virtual" , aliviando la presión ejercida sobre otros colegas mas experimentados que han de supervisarles y entrenarles en pacientes reales. Esto último supone un significativo ahorro de costos al permitir el entrenamiento en el propio centro en lugar de desplazarse a centros endoscópicos acreditados para la formación en endoscopía.
El ATS incorpora también un sistema tutor inteligente (ITS) cuyos objetivos son asesorar al cirujano aprendiz. El ITS guía a aquel a través de diferentes técnicas quirúrgicas, corrige sus errores, muestra los pasos correctos, sugiere modificaciones de la técnica y, por fin evalúa al ginecólogo como cirujano endoscópico.
Los componentes del ITS son:
-Una interfaz de pantalla en la que el cirujano se mueve y que corresponde a un quirófano virtual
-Agentes pedagógicos inteligentes (tutor y asistente) pensados para dar confort al cirujano y permitirle un aprendizaje correcto y sistemático
-Agentes asistentes que se ocupan de complementar al cirujano (enfermera,técnico,anestesísta) en el quirófano virtual en que se mueve

Este prototipo de ATS se instalará en los hospitales para una primera evaluación y se complementará su funcionalidad durante un período aproximado de un año. Se propondrán las modificaciones sugeridas por los médicos y se aplicarán en lo posible.
Finalmente, los últimos meses se dedicarán a la diseminación de los resultados del proyecto.

Diseminación: al final del proyecto se creará una instalación permanente en los hospitales que constituirá una referencia permanente para cualquier acción de merketing. Posteriormente y con el objetivo de penetrar en el mercado, el entorno de Lahystotrain se venderá siguiendo un esquema modular:

1-Un paquete básico lahystotrain para el entrenamiento básico por Internet.
2-Un paquete completo incluyendo el simulador de realidad virtual y el ITS. Será ofrecido a hospitales o centros de formación en endoscopía con un número suficiente de estudiantes para rentabilizar la inversión en el sistema.

Conclusión

Se puede afirmar que hay suficiente evidencia de las ventajas que ofrece este método de entrenamiento:permite un aprendizaje seguro,evita otros métodos mas costosos y de mas riesgo que , además, no permiten al cirujano novel tanta flexibilidad.

Además el cirujano se enfrenta a múltiples escenarios que corresponden a las diferentes técnicas quirúrgicas endoscópicas que tendrá que llevar a cabo en laparoscopía e histeroscopía.

Lo innovador de este método puede concluirse en:

-Reducción de costos
-Disminución de la curva de aprendizaje en pacientes reales
-Disminución de las complicaciones gracias al entrenamiento previo
Flexibilidad(practicar tanto como sea necesario, simulando situaciones poco esperadas)

Bibliografía:

1. .Ziegler R.,Müller W.,Fischer G.,Gobel M. Avirtual reality medical traning system.En: Ayache N,editor.Computer vision,virtual reality and robotics in medicine.Lecture notes in computer scincie 905,Heidelbelrg:Springer-Verlag,1995;p.282-6
2. Los Arcos JL.,Fuente O.,Orué L.,Arroyo E.,Leanizbarrutia I.,Santander J. Lahystotrain:integration of virtual environments and intelligent training systems for surgery training.5th Internatinal Conference,ITS 2000,Montreal,2000.En: Gauthier G,Frasson C,Vanlhen K,editors.Lecture notes in Computer Science,1839
3. Gorostiaga A,Andía D,Arrizabalaga MI, Lobato JL, Brouard I, Usandizaga JM, .Histeroscopy:an alternative to dilatation and curettage in the diagnosis of postmenopausal bleeding.J.Obstet Gynaecol 2001;21:67-9
4. Andía D, Lafuente P,Matorras R,Usandizaga JM.uterine side effects of tamoxifen.Eur J Obst Gynaecol Reprod Biol 2000;92:235-40
5. Satava RM,Virtual endoscopy:diagnosis using 3-d visualization and virtual representation .Surgical Endoscop 1996;10:173-4
6. Kühnapfel U,Krumm H-G,Kuhn C,Húbner M,Neisius B, Endosurgery simulations with KISMET.En: Proccedings of virtual reality world95.Stuttgart ,1995
7. satava RM, Virtual reality surgical simulator.The first steps .Surgical endoscopy 1993;7:203-5
8. Gorostiaga A,Bruard I,Andía D,.Virtual endoscopy.proccedings of the 15th European Congress of obstetrics and Gynaecology ,2000,junio 21-24;Basel


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