Desarrollo y evaluación de un 3D portátil y suave.

BMC Medical Education volumen 23, Número de artículo: 77 (2023) Citar este artículo

861 Accesos

Detalles de métricas

La coledocoyeyunostomía laparoscópica (LCJ) es una habilidad básica esencial para los cirujanos biliares. Por lo tanto, establecimos un modelo de impresión 3D LCJ conveniente y efectivo para evaluar si el modelo podría simular la situación real de la operación y determinar su efectividad y validez en el entrenamiento quirúrgico.

Se estableció un modelo de laboratorio seco de impresión 3D para simular LCJ. La validez aparente y de contenido del modelo fue evaluada por seis cirujanos biliares experimentados en base a cuestionarios de escala Likert de 5 puntos. Un total de 15 cirujanos con diferentes niveles de experiencia realizaron LCJ en el modelo y evaluaron la validez estructural del modelo utilizando la evaluación objetiva estructurada de habilidades técnicas (OSATS). Simultáneamente también se registró el tiempo operatorio de cada cirugía. También se realizó un estudio para evaluar más a fondo la curva de aprendizaje de los residentes.

La puntuación del espacio operatorio del modelo fue de 4,83 ± 0,41 puntos. La puntuación de impresión de la vía biliar y el canal intestinal fue de 4,33 ± 0,52 y 4,17 ± 0,41 puntos, respectivamente. La puntuación de la sensación táctil de la sutura del conducto biliar y la sutura del canal intestinal fue de 4,00 ± 0,63 y 3,83 ± 0,41 puntos, respectivamente. La puntuación OSATS para el funcionamiento del modelo en el grupo asistente fue de 29,20 ± 0,45 puntos, que fue significativamente mayor que la del grupo de compañeros (26,80 ± 1,10, P = 0,007) y el grupo residente (19,80 ± 1,30, P < 0,001). Además, hubo una diferencia estadística en el tiempo de operación entre cirujanos con diferentes niveles de experiencia (P < 0,05). Los residentes podrían mejorar significativamente el puntaje quirúrgico y acortar el tiempo de LCJ a través del entrenamiento repetido.

El modelo LCJ de impresión 3D puede simular las escenas de operaciones reales y distinguir a los cirujanos con diferentes niveles de experiencia. Se espera que el modelo sea uno de los métodos de entrenamiento para la cirugía del tracto biliar en el futuro.

Informes de revisión por pares

La coledocoyeyunostomía (CJ) es el método quirúrgico más utilizado en el tratamiento de enfermedades quirúrgicas biliares, así como el régimen quirúrgico común en el tratamiento de la obstrucción biliar maligna. LCJ es una habilidad importante, que se caracteriza por la complejidad, la dificultad, el desafío y la larga curva de aprendizaje. La falta de experiencia quirúrgica especializada puede provocar colangitis posoperatoria, estenosis del conducto biliar, fuga de bilis, peritonitis e incluso la muerte [1,2,3]. Durante la actual pandemia de Covid-19, el número de pacientes y operaciones ha disminuido sustancialmente, lo que se refleja en la formación y docencia de los residentes de cirugía [4, 5]. Para aliviar este problema, las sociedades quirúrgicas, incluida la Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons (SAGES) y el American College of Surgeons (ACS), apoyan la simulación quirúrgica [6,7,8]. Una descripción general reciente del sistema subdivide las herramientas de capacitación basadas en simulación en cuatro categorías: realidad virtual, laboratorio húmedo (órganos animales y modelos de cadáveres de animales o humanos), laboratorio seco (modelos sintéticos) y E-Learning [9]. Se ha demostrado que la formación clínica antes de la intervención quirúrgica puede proporcionar una formación segura y eficaz para los residentes de cirugía, de modo que los alumnos puedan adquirir y mantener rápidamente las habilidades quirúrgicas. Al mismo tiempo, las habilidades quirúrgicas adquiridas pueden transferirse directamente al entorno quirúrgico real [10,11,12].

Los cirujanos novatos a menudo se enfrentan a muchos desafíos en su formación quirúrgica. Las plataformas de formación virtual pueden proporcionar una experiencia inmersiva, que favorecen la familiarización con los procedimientos quirúrgicos. Sin embargo, estas plataformas son costosas, carecen de retroalimentación táctil y no están ampliamente disponibles [13]. Aunque el entrenamiento de órganos animales o animales y cadáveres humanos tiene ventajas realistas, y los cirujanos han aceptado ampliamente su valor de educación y entrenamiento, todavía existen algunas limitaciones, incluido el alto costo, la disponibilidad, la no repetibilidad, el riesgo de enfermedades infecciosas y el potencial ético. cuestiones [14, 15]. Muchos residentes apoyan el uso del modelo de laboratorio seco en el hogar, que es simple, conveniente y económico, y permite a los residentes adquirir habilidades laparoscópicas básicas, que incluyen sutura laparoscópica, anudado y entrenamiento de coordinación, pero no simula una operación avanzada [16].

Con la disponibilidad de materiales y técnicas de impresión avanzados, la tecnología de impresión 3D se ha utilizado ampliamente en el campo de la medicina, especialmente en la educación anatómica y la formación quirúrgica, entre los cuales la tecnología de impresión 3D ha mostrado resultados prometedores y nuevas aplicaciones [17]. Varios ensayos controlados aleatorios en múltiples campos quirúrgicos han demostrado que el modelo de impresión 3D puede simular operaciones relevantes, adquiriendo así habilidades tempranas y realizando un entrenamiento de habilidades avanzadas [18,19,20,21,22]. A pesar de la amplia aplicación de la impresión 3D en varios campos quirúrgicos, sigue faltando una aplicación relevante en la formación quirúrgica de LCJ.

Describimos un modelo portátil y suave creado por impresión 3D para entrenamiento de laboratorio seco en LCJ. Mediante el establecimiento de la impresión 3D, el modelo se puede utilizar en el laboratorio seco de LCJ. Este modelo incluía un hígado con un conducto biliar incrustado y una sección del canal intestinal, que puede usarse para visualización, instrumentación y anastomosis laparoscópica. Los expertos en el campo de la cirugía biliar pueden evaluar la validez aparente y de contenido del modelo, y si el modelo puede simular las situaciones quirúrgicas reales, distinguir diferentes niveles de cirujanos, compartir nuestra experiencia, reducir los costos de aprendizaje y ayudar a los cirujanos a mejorar sus habilidades quirúrgicas.

Este estudio invitó a seis expertos quirúrgicos del centro de cirugía biliar del Hospital Popular Provincial de Zhejiang y del Hospital Central de Wenzhou para evaluar la validez aparente y de contenido del modelo de impresión 3D. Los seis expertos realizaron más de 10 casos de LCJ en el año anterior. Al mismo tiempo, 15 cirujanos del centro de cirugía biliar también fueron invitados a participar en la evaluación estructural del modelo.

Los archivos anónimos de imágenes digitales y comunicación en medicina se obtuvieron utilizando el sistema Mimic 23.0 a partir de tomografías computarizadas en 3D del cuerpo humano libre de enfermedades para extraer/reconstruir los modelos anatómicos del hígado, el conducto biliar y el intestino delgado. El archivo STL extraído se reparó con Magic24 para obtener la estructura de sellado. Luego, los archivos OBJ se exportaron desde Magic 24 y se importaron a Zbush para su posterior modificación. Las designaciones de moldes se completaron con NX 1899 y se diseñó un molde positivo o un molde negativo según la forma de los órganos. Los archivos STL del molde diseñado se importaron a Magic 24 para una mayor designación de la estructura de soporte y el posicionamiento. A continuación, se utilizó una impresora 3D FDM para imprimir el molde en función de los datos cortados, y el tratamiento de la superficie y la eliminación de la estructura de soporte se llevan a cabo después de la impresión. La cavidad del molde se trató con vaselina para garantizar una extracción suave de los modelos del molde después del curado. El modelo fue producido a través de fundición. El gel de sílice se vertió en el molde desde la caja de vacío y se curó a 25 °C durante 1 h. Finalmente, se desmoldó para obtener el modelo después de la solidificación. Que los archivos de impresión están disponibles a pedido.

El material de gel de sílice utilizado en la vía biliar fue de color amarillo, con un módulo elástico de 0,16 MPa y una resistencia a la tracción de 0,48 MPa (fig. 1A). El material de gel de sílice utilizado en el intestino delgado era de color rojo, con una elasticidad de 0,17 MPa y una resistencia a la tracción de 0,74 MPa (fig. 1B). La rigidez del modelo se midió mediante ultrasonido. El valor elástico ultrasónico del conducto biliar fue de 1,95 m/s (Fig. 1C), y el del intestino delgado fue de 1,47 m/s (Fig. 1D).

A Resistencia a la tracción del conducto biliar (B) Resistencia a la tracción del intestino delgado (C) Rigidez del conducto biliar (D) Rigidez del intestino delgado

La caja incluye (Fig. 2): (1) Hígado y su conducto biliar; (2) Intestino delgado; (3) Clip para fijar el canal intestinal; (4) La plataforma de operación laparoscópica autoimpresa que puede ajustar la altura de la plataforma hacia arriba y hacia abajo para simular el neumoperitoneo, y el grosor del gel de sílice de la piel de la pared abdominal se puede usar para colocar la cánula laparoscópica; (5) el fijador de lentes, una lente de hueso de serpiente de metal flexible que soporta la cámara de 30 grados, permite a los cirujanos para operar de forma independiente. Además, en la capacitación también se utilizaron monitores, suturas, lentes e instrumentos laparoscópicos.

A La caja portátil (B) Configuración de modelos impresos en 3D (C) La plataforma quirúrgica de diseño propio

Ni los pacientes ni el público participaron directamente en el diseño del estudio actual.

Con referencia a la literatura relevante, la validez aparente y la validez de contenido del modelo se diseñaron de manera integral [23,24,25]. Los seis expertos en cirugía biliar utilizaron la escala Likert de 5 puntos (5: Totalmente de acuerdo; 4: De acuerdo; 3: Neutral; 2: En desacuerdo; 1: Totalmente en desacuerdo, Archivo adicional 1) para evaluar el modelo, incluida la impresión, fidelidad, textura, apariencia, espacio de operación y sensación táctil del modelo 3D, así como su efectividad para el tratamiento clínico y entrenamiento.

Se reclutaron un total de 15 asistentes, becarios y residentes, con cinco miembros en cada grupo, y se emitieron tablas de recopilación de información básica. Todos los cirujanos dieron su consentimiento informado por escrito. A través de video pregrabado se realizó la explicación y la operación de entrenamiento del modelo. El grupo de residentes también completó ocho veces el programa de capacitación LCJ sobre el modelo. Todo el procedimiento de la operación fue capturado en video. Nuestro estudio utilizó una edición modificada de OSATS [26, 27] (de 30 puntos, archivo adicional 1). Dos expertos utilizaron OSATS para evaluar de forma independiente el video grabado. Se evaluaron principalmente el respeto por el tejido, el tiempo y el movimiento, el manejo de instrumentos, el flujo de la operación y la planificación anticipada, el conocimiento del procedimiento específico y el desempeño general de los asistentes, becarios y residentes. El tiempo de la operación se registró al mismo tiempo, ignorando la identidad de los cirujanos.

Un total de 15 cirujanos fueron invitados a participar en el presente estudio. Todos los cirujanos involucrados en el estudio eran diestros. Hubo diferencias significativas en la antigüedad laboral de los cirujanos en los tres grupos (14,20 ± 1,64 vs 6,40 ± 1,14 vs 2,80 ± 0,45, respectivamente; p < 0,001). Hubo diferencias significativas en el número de casos de LCJ realizados por los tres grupos de cirujanos como cirujano jefe (P = 0,003) y el número de casos de LCJ realizados como primer asistente (P = 0,007). No hubo diferencias significativas en el uso de herramientas de simulación quirúrgica entre los tres grupos (tabla 1).

En este estudio se utilizó la anastomosis terminolateral laparoscópica de la vía biliar y el intestino delgado con sutura continua en valgo de espesor total (Fig. 3). Se usó sutura absorbible 4-0 para suturar desde la esquina izquierda de la abertura intestinal de afuera hacia adentro, y desde la esquina izquierda del extremo roto del tracto biliar desde adentro hacia afuera. Se anudó una aguja y se ató el nudo fuera de la anastomosis. La aguja de sutura se suturó en el tracto biliar desde la esquina izquierda de la pared del tracto biliar y la segunda aguja se suturó desde el tracto intestinal al tracto biliar. La aguja se suturó en la pared intestinal desde el interior hacia el exterior y la aguja se suturó en la pared del tracto biliar desde el exterior hacia el interior. La pared posterior se suturó continuamente hasta el extremo derecho. La distancia de la aguja y la distancia al borde se mantuvieron en alrededor de 2 ~ 3 mm; en general, se suturaron 5-6 puntos. Cuando la sutura alcanzó el extremo derecho de la pared posterior, la aguja de sutura penetró la línea de sutura de la pared anterior de la anastomosis desde la esquina derecha de la pared intestinal. La pared anterior se suturó de derecha a izquierda, la pared intestinal se suturó de afuera hacia adentro y la pared biliar se suturó de adentro hacia afuera. Se realizó sutura continua hasta anudar el extremo izquierdo de la anastomosis con la cola del hilo para completar la anastomosis.

Instrucciones de LCJ para la impresión en 3D del modelo A La primera aguja se insertó en la pared lateral izquierda del intestino. B La primera aguja se insertó en la pared lateral izquierda del conducto biliar. C La segunda aguja se insertó en la pared posterior del intestino desde adentro hacia afuera. D La segunda aguja se insertó en la pared posterior del conducto biliar de afuera hacia adentro. E La pared posterior del intestino había sido anastomosada a la pared posterior del conducto biliar. F Se extrajo la aguja en la pared lateral derecha del intestino. G La aguja se insertó en la pared anterior del intestino de afuera hacia adentro. H Sutura continua de la pared anterior del intestino y la vía biliar para completar la anastomosis

Se utilizó SPSS versión 21.0 (IBM Corp., Armonk, NY, EE. UU.) para el posterior análisis y procesamiento de datos. Se realizó una comparación de las diferencias entre los tres grupos mediante el análisis de varianza (ANOVA), y se realizaron comparaciones múltiples de tiempo operatorio y puntajes operatorios mediante el método de Tukey. Se utilizó la prueba exacta de Fisher para las comparaciones entre grupos de los datos de conteo. La curva de aprendizaje de la operación del modelo se evaluó mediante el método de la suma acumulada (CUSUM) y los resultados se calcularon con Excel 2016. Todas las pruebas de hipótesis se realizaron utilizando probabilidades de dos colas y el nivel de significación se fijó en α = 0,05.

Se invitó a un total de 6 expertos en cirugía biliar para realizar la evaluación de validez aparente para este estudio (Fig. 4). La puntuación del espacio de operación del modelo fue de 4,83 ± 0,41. La puntuación de impresión de vía biliar, canal intestinal e hígado fue de 4,33 ± 0,52, 4,17 ± 0,41 y 3,83 ± 0,41, respectivamente. La puntuación de realismo del conducto biliar fue de 4,17 ± 0,75, superior a la de las otras dos partes. La puntuación de la textura del conducto biliar fue de 4,17 ± 0,41, superior a la de las otras dos partes. La puntuación de apariencia del conducto biliar fue de 4,00 ± 0,63, superior a las otras dos partes. La puntuación de las sensaciones táctiles del conducto biliar y del canal intestinal fue de 4,00 ± 0,63 y 3,83 ± 0,41, respectivamente.

Resultados de la escala de Likert de la evaluación de la validez aparente de las distintas partes del modelo

Salvo que la puntuación de similitud entre el modelo y la operación real fue inferior a "de acuerdo" (4 puntos), la valoración dada por todos los expertos fue superior a 4 puntos (Tabla 2). Todos los expertos han apoyado firmemente la racionalidad de la formación del modelo y la sugerencia de utilizar el modelo en la formación de LCJ. Se consideró que el modelo es fácil de operar, lo que puede reducir el riesgo de los pacientes, mejorar las habilidades de los participantes, acortar la curva de aprendizaje y mejorar la confianza operativa y el interés por la capacitación.

Hubo diferencias significativas en las puntuaciones OSATS entre los investigadores de los tres grupos (P < 0,01). La puntuación del grupo asistente fue significativamente mayor que la del grupo de compañeros (29,20 ± 0,45 frente a 26,80 ± 1,10, P = 0,007) y el grupo residente (29,20 ± 0,45 frente a 19,80 ± 1,30, P < 0,001), como se muestra en la Tabla 3 y la figura 5A. Hubo diferencias significativas en el tiempo de operación entre los investigadores en los tres grupos (P < 0,05). El tiempo de operación del grupo asistente fue significativamente más corto que el del grupo compañero (13,32 ± 1,49 vs 19,92 ± 2,02, P = 0,016) y el grupo residente (13,32 ± 1,49 vs 39,84 ± 4,88, P < 0,001), como se muestra en la Tabla 3 y la figura 5B.

A La puntuación de la operación del grupo de asistentes fue significativamente más alta que la del grupo de compañeros o la del grupo de residentes; B El tiempo de operación del grupo asistente fue significativamente más corto que el del grupo de compañeros o el del grupo residente. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001

Cuatro residentes estaban dispuestos a recibir un total de ocho capacitaciones de LCJ. El otro residente no pudo participar por motivos personales. Los tiempos de operación de los cuatro residentes se muestran en la Fig. 6A. Las puntuaciones de la operación se muestran en la Fig. 6B. Los puntajes de operación promedio y los tiempos de operación de los cinco becarios se marcaron con una línea. A medida que aumenta el número de entrenamientos, los tiempos de operación y los puntajes presentan un progreso gradual. Se encontró que el número de puntos de inflexión en la curva de aprendizaje de los residentes fue 4to caso, 4to caso, 5to caso y 5to caso en el entrenamiento (Fig. 6C).

A La curva de tiempo de operación de LCJ B La curva de puntaje de operación de LCJ C Curva de aprendizaje de 4 residentes

Los métodos tradicionales de enseñanza y formación quirúrgica se enfrentan a diversas presiones. Como herramienta educativa alternativa, la formación en simulación quirúrgica ocupa un lugar destacado en el plan de estudios de formación [26]. Se han desarrollado y verificado una serie de herramientas de entrenamiento de simulación como efectivas en el campo médico, incluido el entrenador de caja laparoscópica y el simulador de realidad virtual [28]. Varios ensayos controlados aleatorios y evaluaciones sistemáticas han demostrado que las habilidades técnicas adquiridas en estos simuladores pueden transformarse en habilidades en el entorno real de la sala de operaciones [29,30,31,32,33]. Desafortunadamente, todavía faltan modelos suficientemente realistas para simular las estructuras anatómicas reales. El modelo de laboratorio seco está hecho de material duro, que no es propicio para la sutura. La simulación mecánica de tejidos blandos no ha sido optimizada, lo que dificulta significativamente su aplicación en el entrenamiento quirúrgico (como sutura y corte). La realidad virtual es cara. No puede simular completamente el mismo entorno quirúrgico, ni puede incluir anatomía real y retroalimentación táctil.

La tecnología de impresión 3D se ha desarrollado rápidamente y se ha convertido en uno de los campos de aplicación de la medicina, los biomateriales, la ingeniería de tejidos y la cirugía [34, 35]. El modelo de entrenamiento quirúrgico de impresión 3D no solo puede conducir a los detalles anatómicos preoperatorios de los órganos, para mejorar la familiaridad con el procedimiento quirúrgico, mejorar las habilidades quirúrgicas y acortar la curva de aprendizaje, pero también ser asequible y tener un bajo costo quirúrgico [36, 37].

Una evaluación sistémica reciente mostró que los modelos 3D podrían proporcionar a los cirujanos los mismos efectos de enseñanza y capacitación que la simulación de cadáveres. Con el desarrollo de la impresión 3D y la tecnología de biomateriales, pueden reemplazar el papel de las herramientas de simulación de cadáveres [38]. Los seis expertos en el estudio creían que el modelo establecido puede lograr una validez superficial favorable. Todos estuvieron de acuerdo en que el modelo reconstruyó el LCJ realista y apoyó su aplicación en el entrenamiento de LCJ. Además, el modelo 3D puede mejorar efectivamente las habilidades quirúrgicas, la confianza en sí mismo, el interés por aprender, acortar la curva de aprendizaje y reducir los riesgos de los pacientes. Esto indica que el modelo puede simular escenas quirúrgicas reales y desempeñar un papel potencial en el entrenamiento quirúrgico.

De acuerdo con nuestra experiencia previa en el uso de modelos de impresión 3D para el entrenamiento quirúrgico, elegimos LCJ en este estudio, porque CJ es una coledocoyeyunostomía de uso común en el campo de la cirugía hepatobiliar y pancreática. Debido a la dificultad técnica de LCJ, se han realizado pocos estudios para evaluar LCJ. Debido al alto costo del error, LCJ no suele estar expuesto a residentes o becarios quirúrgicos. Además, las variaciones de los conductos biliares plantean dificultades que son difíciles de encontrar. En este modelo, simulamos el espacio estrecho proporcionando la parte de helio del hígado, así como situaciones típicas de LCJ, como la anastomosis de los conductos hepáticos izquierdo y derecho, o la anastomosis al conducto hepático común. Además, el diámetro del conducto biliar puede variar de 2 mm a 2 cm. Por lo tanto, el entrenamiento puede ser escalonado de fácil a difícil. Los alumnos solo necesitan sacar el modelo para verificar el estoma anastomótico. El tubo que simula la vía biliar se conecta a la bomba de agua, que puede evaluar y comparar objetivamente la fuga o estenosis del estoma anastomótico.

En este estudio se utilizó material de gel de sílice blando para imprimir el parénquima del conducto biliar y el intestino delgado. Los materiales se modificaron y ajustaron continuamente durante este período para cumplir con los criterios de formación quirúrgica. El modelo no solo simuló la estructura anatómica, la textura, la apariencia y la sensación táctil de los órganos reales, sino que también realizó la prueba mecánica. Según la literatura, el estrés máximo del intestino delgado en el cuerpo humano es de 0,9 MPa [39]. La tensión máxima del conducto biliar y el intestino delgado bajo tensión uniaxial es de 0,48 MPa y 0,74 MPa respectivamente, que está cerca de la tensión máxima del intestino delgado humano. Todos los participantes pensaron que el conducto biliar y el intestino delgado son fáciles de suturar porque son fáciles de estirar.

La elastografía ultrasónica es un tipo de método de imagen ultrasónica que se utiliza para evaluar la dureza del tejido. A través de la medición de la tensión generada en el tejido, las propiedades mecánicas del tejido pueden evaluarse de forma no invasiva. La detección de componentes de impresión 3D a través de elastografía ultrasónica, las propiedades mecánicas de los tejidos se pueden evaluar para promover la mejora de los materiales, a fin de hacer que la textura de los materiales de entrenamiento quirúrgico sea mucho más cercana al cuerpo humano normal y mejorar la experiencia de entrenamiento. En este estudio, se utilizó gel de sílice blando para simular el modelo CJ y su dureza. La dureza del intestino delgado fue ligeramente mayor que la del intestino delgado normal. La literatura informó que la dureza del intestino delgado normal era de 1,42 ± 0,6 m/s [40]. Actualmente, no existe un informe de literatura relevante sobre la elasticidad ultrasónica del conducto biliar humano. La elasticidad ultrasónica de nuestro modelo de conducto biliar mostró una dureza de 1,95 m/s, superior a la del intestino delgado. Era consistente con el hecho de que la dureza del conducto biliar es mayor que la del intestino delgado en funcionamiento real. Actualmente, nuestro equipo está estudiando para utilizar hidrogel como material de impresión 3D para imprimir el modelo CJ. Su dureza es similar a la del CJ normal. Sin embargo, el hidrogel no es fácil de conservar y es caro. Creemos que con la mejora de la tecnología y los materiales de impresión 3D, se resolverá el problema de la conservación de tejidos y el precio. Se seleccionó un método de FDM para el modelo utilizado en este estudio. Este método puede fabricar el modelo de forma rápida y masiva fundiendo el molde de impresión, y el costo de impresión de FDM es relativamente bajo.

La evaluación de las habilidades y destrezas quirúrgicas es un aspecto esencial de la educación médica. A través de la operación modelo, se puede llevar a cabo el estudio de la puntuación y el tiempo de la operación para reflejar de manera efectiva el nivel de operación de los cirujanos [41, 42]. Una revisión sistémica reciente de 24 estudios multidisciplinarios mostró que, a través de herramientas de evaluación efectivas, se pueden evaluar las habilidades técnicas de los cirujanos, lo que puede influir positivamente en el pronóstico y el resultado de los pacientes [43]. La confiabilidad y efectividad de la herramienta de evaluación OSATS son similares al examen clínico estructurado objetivo, que puede ser ampliamente utilizado en varias especialidades médicas y ha demostrado ser una herramienta efectiva para evaluar la capacidad técnica de los cirujanos [44, 45]. Los criterios de puntuación quirúrgica de este estudio se basan en este tipo de diseño de puntuación mejorado. En nuestro estudio, se seleccionaron tres grupos de cirujanos para calificar la validez de constructo de este modelo. Este modelo puede distinguir de manera efectiva las diferencias en las puntuaciones quirúrgicas y el tiempo de operación entre tres grupos de cirujanos, lo que ilustra aún más el efecto de capacitación de este modelo, y puede distinguir diferentes niveles de cirujanos y evaluar aproximadamente si los cirujanos biliares están listos para la cirugía de LCJ.

En la parte de entrenamiento repetido, cuatro residentes presentaron progreso gradual a través de repetidos. Después de 8 sesiones de capacitación, todos los residentes acortaron gradualmente el tiempo de operación y mejoraron la puntuación; aún había una brecha entre sus niveles y el nivel promedio de los compañeros cirujanos. El punto de inflexión en la curva CUSUM indica un punto de transición de tendencia. Se encontró que el tiempo de operación era relativamente estable después del entrenamiento de 4 a 5 casos y entró en una meseta. Después de más capacitación, creemos que la curva de aprendizaje de los residentes debería acortarse, y su tiempo de operación alcanzará los niveles de los compañeros cirujanos, incluso los niveles de los cirujanos asistentes.

Nuestro estudio todavía tiene varias limitaciones. En primer lugar, seleccionamos a 15 cirujanos para realizar LCJ en el modelo 3D, y se necesitan cirujanos más experimentados para evaluar la efectividad del modelo. En segundo lugar, no está claro si las habilidades adquiridas por el modelo LCJ actual se transferirán directamente al entorno quirúrgico, y se necesitan futuros estudios de validación. En tercer lugar, el modelo actual no contiene vasos sanguíneos ni simulación de sangrado intraoperatorio. Nuestro grupo está trabajando actualmente en este modelo para el sangrado de tejidos, que imitará más perfectamente la situación real. En cuarto lugar, se utilizó material de gel de sílice suave para simular el canal intestinal y los conductos biliares en este estudio, pero su dureza fue ligeramente superior a la del tejido normal. Además, el tracto intestinal y el conducto biliar utilizados en este estudio eran estructuras bicapa, que carecían de la estructura multicapa del tejido normal. En el futuro, debemos probar diferentes materiales para lograr una mejor simulación de materiales, como órganos y tejidos de hidrogel, y comparar la efectividad de su evaluación y capacitación expertas. Aunque el modelo era anatómicamente realista, la tarea de entrenamiento se limitó a las suturas laparoscópicas. Estamos trabajando en hidrogeles y creemos que estas organizaciones técnicas se resolverán en el futuro.

En conclusión, a través de este estudio, establecimos un nuevo modelo de impresión 3D, que puede simular las situaciones quirúrgicas reales de LCJ y tiene propiedades mecánicas y dureza similares para distinguir a los cirujanos con diferentes niveles de experiencia. Además, el modelo LCJ también puede ayudar a los alumnos a adquirir habilidades quirúrgicas complejas, acortar la curva de aprendizaje y reducir los riesgos de los pacientes. Además, la formación no está limitada por el tiempo y el entorno.

Los resultados de este estudio sobre la impresión 3D del modelo LCJ, la evaluación de la validez facial, de contenido y de constructo, tienen una influencia importante en la formación quirúrgica. Nuestro objetivo es extender este patrón a la cirugía biliar y otras especialidades quirúrgicas. Si bien el modelo es anatómicamente real, se limita a la sutura laparoscópica y no involucra partes de corte y anastomosis, como bisturí ultrasónico y grapadoras. En futuros estudios de hidrogel, creemos que se abordarán estas manipulaciones. Además, aún debe verificarse en el futuro si las habilidades adquiridas de los modelos se transferirán directamente al entorno quirúrgico.

Los datos y materiales adicionales pueden estar disponibles previa solicitud al autor correspondiente.

Chuang SH, Lin CS. Cirugía laparoscópica de incisión única para la enfermedad del tracto biliar. Mundial J Gastroenterol. 2016;22(2):736–47.

Artículo Google Académico

Birgin E, Téoule P, Galata C, Rahbari NN, Reissfelder C. Cholangitis después de la anastomosis biliar entérica: una revisión sistemática y un metanálisis. Pancreatología. 2020;20(4):736–45.

Artículo Google Académico

Li T, Tuerxun K, Keyoumu Y, Apaer S, Zeng Q, Aierken A, et al. Coledocoyeyunostomía en Y de Roux laparoscópica versus abierta: una experiencia de un solo instituto con revisión de la literatura. Surg Laparosc Endosc Percutan Tech. 2020;31(3):321–5.

Google Académico

Poelmann FB, Koëter T, Steinkamp PJ, Vriens MR, Verhoeven B, Kruijff S. El impacto inmediato de la pandemia de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) en el agotamiento, el compromiso laboral y la capacitación quirúrgica en los Países Bajos. Cirugía. 2021;170(3):719–26.

Artículo Google Académico

Nassar AH, Zern NK, McIntyre LK, Lynge D, Smith CA, Petersen RP, et al. Reestructuración de emergencia de un programa de residencia en cirugía general durante la pandemia de la enfermedad por coronavirus 2019: la experiencia de la Universidad de Washington. Cirugía JAMA. 2020;155(7):624–7.

Artículo Google Académico

Rogers AT, Dirks R, Burt HA, Haggerty S, Kohn GP, ​​Slater BJ, et al. Desarrollo de directrices de la Sociedad Estadounidense de Cirujanos Gastrointestinales y Endoscópicos (SAGES): procedimiento operativo estándar. Cirugía Endosc. 2021;35(6):2417–27.

Artículo Google Académico

Peters JH, Fried GM, Swanstrom LL, Soper NJ, Sillin LF, Schirmer B, et al. Desarrollo y validación de un programa integral de educación y evaluación de los fundamentos básicos de la cirugía laparoscópica. Cirugía. 2004;135(1):21–7.

Artículo Google Académico

Satava RM, Stefanidis D, Levy JS, Smith R, Martin JR, Monfared S, et al. Demostrar la eficacia del currículo de habilidades de los fundamentos de la cirugía robótica (FRS): un ensayo de control aleatorizado multiinstitucional, multiespecialidad, simple ciego. Ann Surg. 2020;272(2):384–92.

Artículo Google Académico

Lee R, Raison N, Lau WY, Aydin A, Dasgupta P, Ahmed K, et al. Una revisión sistemática de herramientas de entrenamiento basadas en simulación para habilidades técnicas y no técnicas en oftalmología. Ojo (Lond). 2020;34(10):1737–59.

Artículo Google Académico

Kantar RS, Alfonso AR, Ramly EP, Cohen O, Rifkin WJ, Maliha SG, et al. Adquisición de conocimientos y habilidades por parte de los residentes de cirugía plástica a través del entrenamiento de simulación digital: un ensayo prospectivo, aleatorizado y ciego. Cirugía Plast Reconstr. 2020;145(1):184e–92e.

Artículo Google Académico

Carlsen CG, Lindorff-Larsen K, Funch-Jensen P, Lund L, Konge L, Charles P. El entrenamiento basado en módulos mejora y mantiene las habilidades quirúrgicas: un ensayo controlado aleatorio. Hernia. 2015;19(5):755–63.

Artículo Google Académico

Dawe SR, Windsor JA, Broeders JA, Cregan PC, Hewett PJ, Maddern GJ. Una revisión sistemática de la transferencia de habilidades quirúrgicas después del entrenamiento basado en simulación: colecistectomía laparoscópica y endoscopia. Ann Surg. 2014;259(2):236–48.

Artículo Google Académico

Reznick RK, MacRae H. Enseñanza de habilidades quirúrgicas: cambios en el viento. N Engl J Med. 2006;355(25):2664–9.

Artículo Google Académico

Schmitt B, Wacker C, Ikemoto L, Meyers FJ, Pomeroy C. Una política de supervisión transparente para el manejo de especímenes anatómicos humanos: la experiencia de la Universidad de California, Davis. Academia Med. 2014;89(3):410–4.

Artículo Google Académico

Brook NR, Dell'Oglio P, Barod R, Collins J, Mottrie A. Capacitación integral en cirugía robótica. Curr Opin Urol. 2019;29(1):1–9.

Artículo Google Académico

Li MM, George J. Una revisión sistemática de simuladores laparoscópicos de bajo costo. Cirugía Endosc. 2017;31(1):38–48.

Artículo Google Académico

Qiu K, Haghiashtiani G, McAlpine MC. Modelos de órganos impresos en 3D para aplicaciones quirúrgicas. Annu Rev Anal Chem (Palo Alto, California). 2018;11(1):287–306.

Artículo Google Académico

Hojo D, Murono K, Nozawa H, Kawai K, Hata K, Tanaka T, et al. Utilidad de un modelo pélvico impreso tridimensional para la educación sobre la disección de los ganglios linfáticos pélvicos laterales: un ensayo controlado aleatorio. J Am Coll Surg. 2019;229(6):552–559.e553.

Artículo Google Académico

Li A, Tang R, Rong Z, Zeng J, Xiang C, Yu L, et al. El uso del modelo de impresión tridimensional en el entrenamiento de las técnicas de Coledocoscopia. Cirugía Mundial J. 2018;42(12):4033–8.

Artículo Google Académico

Torres IO, De Luccia N. Un simulador para el entrenamiento en la reparación endovascular de aneurismas: el uso de impresoras tridimensionales. Eur J Vasc Endovasc Surg. 2017;54(2):247–53.

Artículo Google Académico

Lim KH, Loo ZY, Goldie SJ, Adams JW, McMenamin PG. Uso de modelos impresos en 3D en la educación médica: un ensayo de control aleatorio que compara impresiones en 3D versus materiales cadavéricos para aprender la anatomía cardíaca externa. Anat Sci Educ. 2016;9(3):213–21.

Artículo Google Académico

Li Z, Li Z, Xu R, Li M, Li J, Liu Y, et al. Los modelos de impresión tridimensionales mejoran la comprensión de la fractura espinal: un estudio controlado aleatorio en China. Sci Rep. 2015;5:11570.

Artículo Google Académico

Ahmed K , Jawad M , Abboudi M , Gavazzi A , Darzi A , Athanasiou T , et al. Eficacia de la simulación de procedimientos en urología: una revisión sistemática. J Urol. 2011;186(1):26–34.

Artículo Google Académico

Alwani MM, Svenstrup TJ, Bandali EH, Sharma D, Higgins TS, Wu AW, et al. Prueba de validez de un simulador de cirugía nasosinusal endoscópica impreso en tres dimensiones. Laringoscopio. 2020;130(12):2748–53.

Artículo Google Académico

Lee S, Ahn JY, Han M, Lee GH, Na HK, Jung KW, et al. Eficacia de un simulador de entrenamiento impreso en tres dimensiones para biopsia endoscópica en el estómago. Hígado intestinal. 2018;12(2):149–57.

Artículo Google Académico

Malas T, Al-Atassi T, Brandys T, Naik V, Lapierre H, Lam BK. Impacto de la visualización en el entrenamiento de simulación para anastomosis vascular. J Thorac Cardiovasc Surg. 2018;155(4):1686–1693.e1685.

Artículo Google Académico

Birkmeyer JD, Finks JF, O'Reilly A, Oerline M, Carlin AM, Nunn AR, et al. Habilidad quirúrgica y tasas de complicaciones después de la cirugía bariátrica. N Engl J Med. 2013;369(15):1434–42.

Artículo Google Académico

Moulton CA, Dubrowski A, Macrae H, Graham B, Grober E, Reznick R. Enseñanza de habilidades quirúrgicas: ¿qué tipo de práctica hace la perfección?: un ensayo aleatorizado y controlado. Ann Surg. 2006;244(3):400–9.

Artículo Google Académico

Price J, Naik V, Boodhwani M, Brandys T, Hendry P, Lam BK. Una evaluación aleatoria del entrenamiento de simulación sobre el rendimiento de la anastomosis vascular en un modelo in vivo de alta fidelidad: el papel de la práctica deliberada. J Thorac Cardiovasc Surg. 2011;142(3):496–503.

Artículo Google Académico

Taksøe-Vester C, Dyre L, Schroll J, Tabor A, Tolsgaard M. Capacitación en ultrasonido basada en simulación en obstetricia y ginecología: una revisión sistemática y metanálisis. Ultrasonido Med. 2021;42(6):e42–54.

Artículo Google Académico

Mazzone E, Puliatti S, Amato M, Bunting B, Rocco B, Montorsi F, et al. Una revisión sistemática y un metanálisis sobre el impacto del entrenamiento de simulación de progresión basado en la competencia en los resultados de rendimiento. Ann Surg. 2021;274(2):281–9.

Artículo Google Académico

Nippita S, Haviland MJ, Voit SF, Pérez-Peralta J, Hacker MR, Paul ME. Ensayo aleatorizado de simulación de alta y baja fidelidad para enseñar la colocación de anticonceptivos intrauterinos. Soy J Obstet Gynecol. 2018;218(2):258.e251–11.

Artículo Google Académico

Palter VN, Orzech N, Reznick RK, Grantcharov TP. Validación de un currículo estructurado de capacitación y evaluación para la adquisición de habilidades técnicas en cirugía mínimamente invasiva: un ensayo controlado aleatorio. Ann Surg. 2013;257(2):224–30.

Artículo Google Académico

Murphy SV, Atala A. Bioimpresión 3D de tejidos y órganos. Nat Biotechnol. 2014;32(8):773–85.

Artículo Google Académico

Kuruoglu D, Yan M, Bustos SS, Morris JM, Alexander AE, Sharaf B. Planificación quirúrgica virtual en el punto de atención e impresión 3D en la cirugía de confirmación de género facial: una revisión narrativa. Ann Transl Med. 2021;9(7):614.

Artículo Google Académico

Wang DD, Qian Z, Vukicevic M, Engelhardt S, Kheradvar A, Zhang C, et al. Impresión 3D, modelado computacional e inteligencia artificial para enfermedades cardíacas estructurales. Imágenes cardiovasculares JACC. 2021;14(1):41–60.

Artículo Google Académico

Smith B, Dasgupta P. La tecnología de impresión 3D y su papel en el entrenamiento urológico. Mundo J Urol. 2020;38(10):2385–91.

Artículo Google Académico

Ghazi A. Un llamado al cambio. ¿Puede la impresión 3D reemplazar a los cadáveres para el entrenamiento quirúrgico? Urol Clin Norte Am. 2022;49(1):39–56.

Artículo Google Académico

Egorov VI, Schastlivtsev IV, Prut EV, Baranov AO, Turusov RA. Propiedades mecánicas del tracto gastrointestinal humano. J Biomech. 2002;35(10):1417–25.

Artículo Google Académico

Goertz RS, Lueke C, Wildner D, Vitali F, Neurath MF, Strobel D. Elastografía de impulso de fuerza de radiación acústica (ARFI) de la pared intestinal como posible marcador de actividad inflamatoria en pacientes con enfermedad de Crohn. Clín Radiol. 2018;73(7):678.e671–5.

Artículo Google Académico

Pucci JU, Christophe BR, Sisti JA, Connolly ES Jr. Impresión tridimensional: tecnologías, aplicaciones y limitaciones en neurocirugía. Avanzado en biotecnología 2017;35(5):521–9.

Artículo Google Académico

Bartel T, Rivard A, Jimenez A, Mestres CA, Müller S. La impresión tridimensional médica abre nuevas oportunidades en cardiología y cirugía cardíaca. Eur Heart J. 2018;39(15):1246–54.

Artículo Google Académico

Fecso AB, Szasz P, Kerezov G, Grantcharov TP. El efecto del rendimiento técnico en los resultados de los pacientes en cirugía: una revisión sistemática. Ann Surg. 2017;265(3):492–501.

Artículo Google Académico

Bhatti NI. Evaluación de las habilidades y competencias quirúrgicas. Otolaryngol Clin N Am. 2017;50(5):959–65.

Artículo Google Académico

Navrazhina K, Murad A, Tung R, Cressey BD, Decker A, Surprenant D, et al. Un estudio ciego, multievaluador y multiinstitucional que evalúa la herramienta de evaluación objetiva estructurada de habilidades técnicas (OSATS) en la educación en dermatología. J Am Acad Dermatol. 2021;85(5):1346–8.

Artículo Google Académico

Descargar referencias

Nos gustaría agradecer la maravillosa cooperación de todos los participantes y.

el fondo de Subproyecto del Programa Clave de I+D del Ministerio de Ciencia y Tecnología (2018YFB1107104).

Este trabajo fue apoyado por el fondo de Subproyecto del Programa Clave de I+D del Ministerio de Ciencia y Tecnología (2018YFB1107104). El financiador tuvo un papel en el diseño y la realización del estudio y la decisión de enviar el manuscrito para su publicación.

Departamento de Cirugía General, Segundo Hospital Afiliado de la Universidad de Shanghái (Hospital Central de Wenzhou), Wenzhou, 325000, China

Jianfu Xia

Universidad Soochow, Suzhou, 215000, China

Jianfu Xia

Cirugía general, Centro de cáncer, Departamento de cirugía hepatobiliar y pancreática y Cirugía mínimamente invasiva, Hospital popular provincial de Zhejiang, Hangzhou, 310000, China

Jianfu Xia y Zhifei Wang

El Segundo Colegio Médico Clínico, Universidad Médica China de Zhejiang, Hangzhou, 310000, China

Jinlei Mao y Hao Chen

Facultad de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universidad Tecnológica de Zhejiang, Hangzhou, 310014, China

Xiaodong Xu y Jing Zhang

Departamento de Cirugía General, Hospital Sir Run Run Shaw, Facultad de Medicina de la Universidad de Zhejiang, Hangzhou, 310000, China

jin yang

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

WZF y XJF concibieron y diseñaron el análisis. WZF y XJF supervisaron el estudio. ZJ y XXD Fabricaron e inspeccionaron el modelo. WZF, XJF y YJ realizaron todos los experimentos de enseñanza y operación. MJL y CH analizaron los datos. XJF, MJL y CH escribieron el manuscrito. WZF y JY revisaron el manuscrito. Todos los autores leyeron y aprobaron el manuscrito final.

Correspondencia a Zhifei Wang.

Este estudio recibió la aprobación ética del Comité de Ética del Hospital Central de Wenzhou, y todos los participantes dieron su consentimiento informado por escrito para participar en este estudio. Además, todo el protocolo del experimento con humanos estuvo de acuerdo con la Declaración de Helsinki.

No aplica.

Los autores declaran que no tienen intereses contrapuestos.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Cuestionario previo a la LCJ.

Archivo adicional 2.

Acceso abierto Este artículo tiene una licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, el intercambio, la adaptación, la distribución y la reproducción en cualquier medio o formato, siempre que se otorgue el crédito correspondiente al autor o autores originales y a la fuente. proporcionar un enlace a la licencia Creative Commons e indicar si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la regulación legal o excede el uso permitido, deberá obtener el permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/. La renuncia de Creative Commons Public Domain Dedication (http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) se aplica a los datos disponibles en este artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito a los datos.

Reimpresiones y permisos

Xia, J., Mao, J., Chen, H. et al. Desarrollo y evaluación de un yeso portátil y blando impreso en 3D para el modelo de coledocoyeyunostomía laparoscópica en la formación quirúrgica. BMC Med Educ 23, 77 (2023). https://doi.org/10.1186/s12909-023-04055-0

Descargar cita

Recibido: 01 julio 2022

Aceptado: 24 de enero de 2023

Publicado: 31 enero 2023

DOI: https://doi.org/10.1186/s12909-023-04055-0

Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, un enlace para compartir no está disponible actualmente para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenido Springer Nature SharedIt