Performance and cognitive workload during haptic virtual reality-based implant osteotomy training: a prospective repeated-measures study
Questo studio prospettico con misure ripetute dimostra che la pratica ripetuta di realtà virtuale aptica migliora significativamente le prestazioni oggettive nell'osteotomia da impianto e riduce il carico cognitivo per i medici specializzandi, senza osservare differenze significative tra i partecipanti novizi ed esperti.
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Inserire un impianto dentale è un compito che richiede la precisione di un orologiaio e la fermezza di un chirurgo. Comporta la foratura di un foro nell'osso mascellare per sostenere un nuovo dente, ma il margine di errore è incredibilmente piccolo. Se la punta del trapano devia anche solo di una frazione di millimetro o si inclina leggermente nella direzione sbagliata, l'impianto può mancare l'obiettivo, danneggiare i nervi vicini o non riuscire a sostenere adeguatamente il dente. Per decenni, il modo in cui i futuri chirurghi apprendevano questa abilità era praticando su modelli fisici, spesso realizzati con ossa animali o materiali sintetici. Sebbene questi modelli offrano una sensazione tattile, non possono imitare perfettamente l'anatomia unica di un paziente umano e non offrono modo di misurare esattamente quanto fosse dritto o profondo il foro praticato.
Negli ultimi anni, è emerso un nuovo tipo di formazione che combina la realtà virtuale con la tecnologia aptica. Aptico si riferisce al senso del tatto; in questo contesto, significa che il computer può opporre resistenza alla mano dell'utente, simulando la resistenza della foratura dell'osso. Ciò consente a un tirocinante di praticare i movimenti esatti della chirurgia in uno spazio digitale sicuro, dove ogni errore viene registrato, ma nessun vero paziente è mai a rischio. La domanda che i ricercatori si sono posti è se praticare in questo mondo digitale renda effettivamente un chirurgo migliore e se lo sforzo mentale richiesto per utilizzare la tecnologia cambi man mano che diventano più esperti nell'uso dello strumento.
Un team di ricercatori in Turchia ha deciso di rispondere a queste domande osservando un gruppo di specializzandi in chirurgia orale e maxillo-facciale mentre praticavano su un simulatore di realtà virtuale aptica. Volevano vedere se la pratica ripetuta portasse a una foratura più veloce e accurata, e se lo sforzo mentale del compito svanisse nel tempo. Si chiedevano anche se ci fosse una differenza tra i residenti che avevano appena iniziato la loro formazione e quelli che avevano già trascorso anni in sala operatoria. Lo studio ha coinvolto venti specializzandi, divisi in due gruppi: dodici che erano al primo o secondo anno di formazione, considerati novizi, e otto che erano al terzo o quarto anno, considerati esperti.
Ai partecipanti è stato chiesto di eseguire la stessa chirurgia virtuale sei volte nel corso di diverse settimane. Ogni sessione avveniva circa due giorni dopo la precedente e il compito era identico ogni volta: forare un buco per un singolo impianto dentale in un punto specifico di una mascella inferiore virtuale. Il simulatore è stato progettato per essere completamente oggettivo. Misurava automaticamente quanto durava ogni procedura e calcolava esattamente quanto la punta si fosse deviata dal percorso perfetto in quattro modi diversi: quanto si fosse inclinata, quanto fosse profonda e quanto fosse distante dal bersaglio sia nella parte superiore che in quella inferiore del foro. Dopo la prima e l'ultima sessione, i residenti hanno anche compilato un sondaggio per valutare quanto l'attività fosse stata mentalmente e fisicamente impegnativa.
I risultati hanno mostrato un chiaro schema di miglioramento in tutti i gruppi. Ripetendo il compito, i residenti sono diventati significativamente più veloci e accurati. Alla sesta sessione, il tempo medio per completare la foratura era diminuito di oltre trenta secondi rispetto al primo tentativo. Anche l'accuratezza è migliorata drasticamente; l'angolo della punta era molto più vicino al piano prestabilito e il foro era posizionato molto più vicino al punto previsto nell'osso. I residenti hanno anche riferito di sentirsi meno affaticati mentalmente alla fine dello studio. Il loro punteggio di carico di lavoro auto-percepito, che misura stress, sforzo e frustrazione, è sceso di oltre venti punti dalla prima sessione all'ultima.
Interessante è stato il fatto che lo studio abbia riscontrato che il percorso di miglioramento era lo stesso sia per i novizi che per gli esperti. I ricercatori si aspettavano che i principianti potessero mostrare una curva di apprendimento più ripida, recuperando rapidamente il livello degli esperti, o che gli esperti partissero con un carico di lavoro iniziale molto più basso. Invece, entrambi i gruppi sono migliorati a un ritmo simile e entrambi i gruppi sono partiti con un livello di sforzo mentale simile e sono finiti con un livello di sollievo simile. L'unica differenza degna di nota è stata che il gruppo esperto ha riportato costantemente un senso di carico di lavoro complessivo leggermente superiore rispetto ai novizi, nonostante siano migliorati allo stesso modo. Ciò suggerisce che coloro che hanno maggiore esperienza clinica potrebbero essere più critici nei confronti della simulazione, notando sottili differenze tra il mondo virtuale e la chirurgia reale che i principianti non percepiscono ancora.
I ricercatori hanno sottolineato con cura che, sebbene i miglioramenti nel simulatore fossero reali e misurabili, questo studio non ha dimostrato che tali abilità si traducano automaticamente nella chirurgia reale. I partecipanti stavano praticando su un singolo caso virtuale standardizzato e lo studio non ha monitorato se le loro prestazioni fossero migliorate su pazienti reali successivamente. I risultati suggeriscono che la realtà virtuale aptica sia uno strumento potente per monitorare i progressi e ridurre l'onere mentale dell'apprendimento di complesse abilità motorie. Offre un ambiente standardizzato in cui i chirurghi possono ripetere una procedura finché non la padroneggiano, senza i rischi derivanti dal praticare su pazienti viventi. Tuttavia, finché ulteriori studi non confermeranno che questi guadagni digitali si mantengono in sala operatoria, il simulatore rimane un terreno di addestramento complementare piuttosto che un sostituto completo dell'esperienza clinica tradizionale.
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