Un visionario simulatore chirurgico VR per ridurre il rischio di radiazioni dei medici
Studiare per diventare chirurgo è difficile, non c’è da sorprendersi. Ma è proprio necessario che l’addestramento medico sia accompagnato anche da un rischio significativo di danno fisico? Gli urologi, per esempio, sono esposti ad alti livelli di radiazioni mentre eseguono procedure anche minimamente invasive, come la litotrissia percutanea (PCNL), un processo per rimuovere grossi calcoli renali.
Sia durante l’addestramento che negli interventi veri e propri, le radiazioni provenienti dalla macchina a raggi X che guida i chirurghi possono avere un effetto cumulativo. Gli urologi per esempio devono monitorare annualmente i tassi della loro esposizione totale. Questi possono raggiungere i limiti superiori, e spesso accade, cosa che limita la capacità dei medici di lavorare e rende difficile addestrare altri chirurghi.
Per risolvere questi problemi, Ben Sainsbury ha sfruttato la sua esperienza professionale nei videogame e nella realtà virtuale (VR) per migliorare le tecniche degli urologi e imparare dagli altri. Sainsbury e il suo collaboratore, l’urologo Dr. Rajiv Singal, hanno fondato la Marion Surgical. In quanto membro dell’Autodesk Residency Program, Marion Surgical lavora con l’Autodesk Technology Centre di Toronto per creare una piattaforma di simulazione chirurgica usando la realtà aumentata (AR), la VR e la tecnologia tattile per chirurghi e specializzandi, per praticare la PCNL in sale operatorie virtuali ma realistiche.
“In passato, molte scuole (americane) di medicina applicavano il metodo del tirocinio per superare l’esame con un buon punteggio”, osserva Sainsbury. “L’iter per il conseguimento della specializzazione avveniva sotto la supervisione degli specialisti. Ma questa è la vecchia scuola. Questo nuovo modello nella formazione medica si orienta verso la formazione basata sulle competenze, sistema che fornisce al chirurgo più tempo per praticare la chirurgia reale piuttosto che dover prolungare la specializzazione perché non ha maturato abbastanza ore in sala operatoria”.
Lo strumento tipicamente usato per insegnare le procedure di PCNL pone spesso delle sfide e le aziende di dispositivi medici e i centri chirurgici a volte operano sui maiali per imitare la sensibilità e la forza necessarie per eseguire l’intervento chirurgico sull’uomo. Il risultato è piuttosto caotico.
L’uso della VR può evitare questi problemi, ma l’obiettivo principale è accelerare i tempi di addestramento e migliorarne la qualità, per ottenere interventi chirurgici meglio riusciti e con meno errori. Il programma fornisce anche un feedback per aiutare i chirurghi a imparare dalla simulazione. I chirurghi ricevono un punteggio, insieme a una lettura in tempo reale della bontà del loro operato: man mano che i chirurghi migliorano, i loro punteggi aumentano.
“Gli urologi sono competitivi, per cui durante i test in fiera vogliono ottenere un punteggio più alto”, continua Sainsbury. “Gli urologi che sono cresciuti giocando ai videogiochi ci riescono”.
Anche gli altri chirurghi, indipendentemente dal loro passato di giocatori, comprendono il valore di questo tipo di strumenti. Il feedback quasi istantaneo agisce sia come sfida che come insegnamento.
“Una delle cose che si cerca di imparare è la precisione assoluta nell’esecuzione di una iniezione, in modo da dover pungere una sola volta”, afferma Sainsbury. “Praticare molti fori nei reni non va bene, perché si rischia la fuoriuscita improvvisa di tutto il colorante iniettato [per visualizzare i calcoli ai raggi X]. Allora poi è come avere una tempesta di neve in una simulazione di volo: si vede solo una massa indistinta”.
Altri elementi che determinano il punteggio di un chirurgo riguardano il numero di bastoncini che servono a raggiungere il rene – “1 è il numero ideale e ogni bastoncino in più abbassa il punteggio” spiega Sainsbury, e quanto si è vicini all’angolo ideale, le forze che si usano e quante volte serve un’immagine ai raggi X. Una forza nociva o un sanguinamento simulato abbassano il punteggio.
Sainsbury sostiene che uno dei vantaggi di una piattaforma come il Simulatore chirurgico in VR è che i formatori possono usarlo per addestrare i chirurghi su casi o scenari difficili che possono non incontrare spesso ma devono comunque sapere come gestire. Sainsbury e la sua squadra aggiornano regolarmente la loro piattaforma per migliorarne la gestione e rendere l’esperienza più realistica.
“Grazie alla pipeline di dati reali dei pazienti, siamo in grado di ottenere casi complessi dai chirurghi e di aggiungerli al nostro sistema in anticipo”, dice. “È possibile organizzare una sessione di addestramento su qualsiasi caso impegnativo che sia mai stato affrontato”.
Sainsbury afferma che i dati che hanno raccolto, nel tempo, possono essere utili a ospedali e chirurghi per individuare i metodi più efficienti per addestrare i medici. Possono persino ridurre gli errori e migliorare i tempi di recupero.
“Abbiamo preso tutti questi dati e abbiamo confrontato utenti esperti con non esperti, come vere e proprie coorti di chirurghi diversi, per osservare come gli specializzandi si posizionano rispetto agli esperti”, spiega. “Il sistema è in grado di distinguere tra esperto e non esperto in base a una funzione dello strumento. A seguire, saremo in grado di riconoscere i chirurghi che lavorano presso un’istituzione che hanno punteggi più alti rispetto ad altri”. Questo potrebbe essere un modo per i chirurghi di imparare uno dall’altro e migliorare la pratica in modo più ampio.
Con l’aiuto del personale addetto presso il Technology Centre di Toronto, Marion Surgical utilizza una suite di prodotti e tecnologia Autodesk per stampare in 3D diverse iterazioni del suo hardware. L’appartenenza al Residency Program consente a Marion Surgical di generare nuove parti in modo rapido ed efficiente, nel senso che Singal, che viaggia in tutto il mondo per addestrare i medici, sarà presto in grado di lasciare i dispositivi VR presso i chirurghi e addestrarli da remoto nei vari Paesi.
“Rajiv insegna estesamente nei paesi in via di sviluppo”, dice Sainsbury. “Parte della soluzione consiste nel portare una delle nostre unità in Africa e lasciarla laggiù, così che lui possa continuare il suo lavoro di affiancamento dal Canada. Basta indossare le cuffie e Rajiv può intervenire e supervisionare all’interno della sala operatoria virtuale e fare commenti”.
Sainsbury racconta che, dopo aver affinato e completato molte iterazioni di questa piattaforma di addestramento per la chirurgia dei calcoli renali, l’azienda sta cercando di espandersi verso altre tecniche minimamente invasive per le quali l’addestramento manuale è difficile e richiede molto tempo. È qui che la simulazione chirurgica VR può fare una maggiore differenza.
“L’operazione successiva riguarda la rimozione del tessuto cicatrizzato nelle arterie tra cuore e polmoni”, spiega. “Si tratta di una procedura molto complessa e difficile da insegnare, ma migliora veramente i tassi di mortalità. Con una combinazione di farmaci e addestramento stiamo riducendo la mortalità dal 20-30% circa a circa un 2%”.