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Performance and cognitive workload during haptic virtual reality-based implant osteotomy training: a prospective repeated-measures study

Este estudo prospectivo de medidas repetidas demonstra que a prática repetida de realidade virtual háptica melhora significativamente o desempenho objetivo da osteotomia de implante e reduz a carga cognitiva para residentes de cirurgia, sem observadas diferenças significativas entre participantes novatos e experientes.

Autores originais: İlhan Şengül, Mustafa Utkun, Ceren Dayanan, Batur Orak, Seyyid Menderes Seyyidoğlu, Ali Çavana

Publicado 2026-08-20

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CC BY 4.0

Autores originais: İlhan Şengül, Mustafa Utkun, Ceren Dayanan, Batur Orak, Seyyid Menderes Seyyidoğlu, Ali Çavana

Artigo original sob licença CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta é uma explicação gerada por IA do artigo abaixo. Não foi escrita nem endossada pelos autores. Para precisão técnica, consulte o artigo original. Ler aviso legal completo

Colocar um implante dentário é uma tarefa que exige a precisão de um relojoeiro e a firmeza de um cirurgião. Envolve perfurar um buraco no osso da mandíbula para sustentar um novo dente, mas a margem de erro é incrivelmente pequena. Se a broca se desviar mesmo uma fração de milímetro do curso, ou inclinar ligeiramente na direção errada, o implante pode errar o alvo, danificar nervos próximos ou falhar em sustentar o dente adequadamente. Durante décadas, a forma como os futuros cirurgiões aprendiam essa habilidade era praticando em modelos físicos, muitas vezes feitos de ossos animais ou materiais sintéticos. Embora esses modelos ofereçam uma sensação de tato, eles não podem mimetizar perfeitamente a anatomia única de um paciente humano, e não oferecem uma maneira de medir exatamente o quão reta ou profunda foi a perfuração.

Nos últimos anos, um novo tipo de treinamento surgiu, combinando realidade virtual com tecnologia háptica. Háptica refere-se ao sentido do tato; neste contexto, significa que o computador pode empurrar de volta contra a mão do usuário, simulando a resistência de perfurar o osso. Isso permite que um estagiário pratique os movimentos exatos de uma cirurgia em um espaço digital seguro, onde cada erro é registrado, mas nenhum paciente real está em risco. A questão que os pesquisadores têm feito é se praticar neste mundo digital realmente torna um cirurgião melhor, e se o esforço mental necessário para usar a tecnologia muda conforme eles se tornam mais confortáveis com ela.

Uma equipe de pesquisadores na Turquia partiu para responder a essas perguntas observando um grupo de residentes de cirurgia oral e bucomaxilofacial enquanto praticavam em um simulador de realidade virtual háptica. Eles queriam ver se a prática repetida levava a uma perfuração mais rápida e precisa, e se a tensão mental da tarefa diminuía com o tempo. Eles também se perguntaram se havia uma diferença entre os residentes que estavam apenas começando seu treinamento e aqueles que já haviam passado anos na sala de operações. O estudo envolveu vinte residentes, divididos em dois grupos: doze que estavam no primeiro ou segundo ano de treinamento, considerados novatos, e oito que estavam no terceiro ou quarto ano, considerados experientes.

Os participantes foram solicitados a realizar a mesma cirurgia virtual seis vezes ao longo de várias semanas. Cada sessão ocorria cerca de dois dias depois, e a tarefa era idêntica todas as vezes: perfurar um buraco para um único implante dentário em um ponto específico em uma mandíbula virtual inferior. O simulador foi projetado para ser completamente objetivo. Ele media automaticamente quanto tempo cada procedimento levava e calculava exatamente o quanto a broca se desviava do caminho perfeito de quatro maneiras diferentes: o quanto ela inclinou, a profundidade que atingiu e o quanto se desviou no topo e na base do buraco. Após a primeira e a última sessão, os residentes também preencheram um questionário para classificar o quão exigente a tarefa foi mental e fisamente.

Os resultados mostraram um padrão claro de melhoria em todos os níveis. À medida que os residentes repetiam a tarefa, tornavam-se significativamente mais rápidos e precisos. Na sexta sessão, o tempo médio para completar a perfuração havia caído mais de trinta segundos em comparação com a primeira tentativa. A precisão também melhorou dramaticamente; o ângulo da broca estava muito mais próximo do plano, e o buraco foi colocado muito mais próximo do local pretendido no osso. Os residentes também relataram sentir-se menos sobrecarregados mentalmente ao final do estudo. Sua pontuação de carga de trabalho autorrelatada, que mede estresse, esforço e frustração, caiu mais de vinte pontos da primeira sessão para a última.

Curiosamente, o estudo descobriu que o caminho para a melhoria era o mesmo tanto para os novatos quanto para os residentes experientes. Os pesquisadores esperavam que os iniciantes pudessem apresentar uma curva de aprendizado mais íngreme, alcançando os especialistas rapidamente, ou que os especialistas começassem com uma carga de trabalho muito menor. Em vez disso, ambos os grupos melhoraram em um ritmo semelhante, e ambos os grupos começaram com um nível de esforço mental semelhante e terminaram com um nível de alívio semelhante. A única diferença notável foi que o grupo experiente relatou consistentemente uma sensação de carga de trabalho geral ligeiramente maior do que os novatos, embora tenham melhorado da mesma forma. Isso sugere que aqueles com mais experiência clínica podem ser mais críticos em relação à simulação, percebendo sutis diferenças entre o mundo virtual e a cirurgia real que os iniciantes ainda não percebem.

Os pesquisadores foram cuidadosos ao notar que, embora as melhorias no simulador fossem reais e mensuráveis, este estudo não provou que essas habilidades se traduzem automaticamente para a cirurgia da vida real. Os participantes praticaram em um caso virtual único e padronizado, e o estudo não acompanhou se eles tiveram um desempenho melhor em pacientes reais posteriormente. As descobertas sugerem que a realidade virtual háptica é uma ferramenta poderosa para monitorar o progresso e reduzir a carga mental de aprender habilidades motoras complexas. Ela oferece um ambiente padronizado onde os cirurgiões podem repetir um procedimento até dominá-lo, livres dos riscos de praticar em pacientes vivos. No entanto, até que novos estudos confirmem que esses ganhos digitais se sustentam na sala de operações, o simulador permanece como um campo de treinamento complementar, e não um substituto completo para a experiência clínica tradicional.

Resumo Técnico: Desempenho e Carga Cognitiva no Treinamento de Osteotomia de Implante com VR Háptico

Definição do Problema
A osteotomia de implante dentário é um procedimento tecnicamente exigente que requer percepção espacial tridimensional precisa, coordenação óculo-manual e habilidades psicomotoras. O treinamento pré-clínico tradicional frequentemente depende de modelos físicos (ex: mandíbulas animais), que podem não replicar totalmente a anatomia específica do paciente ou as condições clínicas. Embora a Realidade Virtual (VR) e os sistemas de feedback háptico ofereçam ambientes padronizados e seguros para prática repetida, as evidências sobre a trajetória de melhoria do desempenho e da carga cognitiva entre residentes cirurgiões permanecem limitadas. Especificamente, há uma carência de dados prospectivos sobre como as métricas de desempenho objetivo e a carga cognitiva percebida evoluem ao longo de sessões repetidas e se essas mudanças diferem entre residentes novatos e experientes.

Metodologia
Este estudo empregou um delineamento prospectivo de medidas repetidas em um único centro, envolvendo 20 residentes de cirurgia oral e maxilofacial da Universidade de Harran. Os participantes foram estratificados em dois grupos com base no ano de residência: 12 novatos (1º–2º ano) e 8 residentes experientes (3º–4º ano).

Intervenção: Os participantes completaram seis sessões idênticas de osteotomia de implante em um caso digital padronizado (primeiro molar inferior esquerdo, dente 36) utilizando o simulador de VR háptico SIMtoCARE Dente. As sessões foram espaçadas em aproximadamente 48 horas para distribuir a prática ao longo do tempo.
Procedimento: Foi seguido um fluxo de trabalho padronizado para o sistema de implante Straumann. Não foi fornecido feedback verbal ou orientação técnica durante as sessões avaliadas.
Medidas de Desfecho:
- Desempenho Objetivo: Registrado automaticamente pelo simulador, incluindo o tempo de procedimento (segundos) e quatro métricas de desvio: angular (graus), vertical, coronal e apical (todos em mm).
- Carga Cognitiva: Avaliada usando o Raw NASA Task Load Index (Raw NASA-TLX) após a primeira e a sexta sessões. O escore total e seis subescalas (demanda mental, física, temporal, desempenho, esforço, frustração) foram analisados.
Análise Estatística: Modelos lineares de efeitos mistos com interceptos aleatórios por participante foram utilizados para analisar as mudanças entre as sessões e entre os grupos de experiência. Testes do Tipo III de Kenward–Roger foram aplicados, com a correção de Holm utilizada para múltiplas comparações entre os principais desfechos. Análises de sensibilidade (incluindo modelos de inclinação aleatória e testes de Friedman) foram realizadas para avaliar a robustez do modelo.

Principais Resultados

Desempenção Objetivo: Todos os participantes completaram todas as seis sessões. Observaram-se efeitos principais significativos da sessão para todos os cinco desfechos objetivos após a correção de Holm.
- Da Sessão 1 para a Sessão 6, as mudanças médias estimadas incluíram uma redução no tempo de procedimento de 30,73 segundos, desvio angular de 4,34°, desvio coronal de 0,82 mm e desvio apical de 1,32 mm.
- O desvio vertical diminuiu 0,53 mm; no entanto, este achado foi identificado como sensível ao modelo, pois perdeu a significância estatística em modelos de inclinação aleatória e testes de Friedman.
- Houve evidência insuficiente para sugerir que o padrão de melhoria do desempenho diferiu entre residentes novatos e experientes. Não foram encontrados efeitos de interação significativos entre a sessão e o grupo de experiência.
Carga Cognitiva: O escore total do Raw NASA-TLX diminuiu significativamente da Sessão 1 (65,13) para a Sessão 6 (43,21), representando uma redução média de 22,18 pontos ( $p < 0,001$ $p < 0, 001$ ).
- Participantes experientes relataram uma carga de trabalho geral significativamente maior (9,47 pontos a mais em média) em comparação aos novatos em ambos os momentos de tempo ( $p = 0,013$ ).
- Não houve interação significativa entre tempo e grupo de experiência ( $p = 0,715$ ), indicando que a magnitude da redução da carga de trabalho foi semelhante para ambos os grupos.

Principais Contribuições

Dados Longitudinais de Desempenho: O estudo fornece dados detalhados sobre a trajetória do desempenho derivado do simulador ao longo de seis sessões repetidas, demonstrando melhorias concomitantes tanto na eficiência do procedimento (tempo) quanto na precisão (desvios angular, coronal e apical).
Dinâmica de Carga de Trabalho: Quantifica a redução da carga de trabalho cognitiva autorrelatada associada à prática repetida de VR háptico, vinculando a maior familiaridade a menores demandas de tarefas percebidas.
Comparação de Grupos de Experiência: O estudo desafia a suposição de que novatos se beneficiam mais da simulação do que operadores experientes em termos da taxa de melhoria. Não encontrou evidência estatística de que a curva de aprendizado ou a redução da carga de trabalho diferissem significativamente entre os dois grupos dentro desta tarefa padronizada específica.
Rigor Metodológico: O uso de modelos de efeitos mistos, correção de Holm e extensas análises de sensibilidade (incluindo verificações de sensibilidade do modelo para o desvio vertical) oferece um framework robusto para avaliar resultados de treinamento de simulação.

Significância e Alegações
Os autores concluem que a prática repetida de VR háptico está associada a melhorias mensuráveis no desempenho objetivo da osteotomia de implante e redução da carga cognitiva. Eles postulam que o VR háptico serve como um ambiente complementar padronizado para monitorar o desempenho derivado do simulador e a carga de tarefa percebida.

No entanto, o artigo mantém uma postura modesta e cautelosa em relação às implicações clínicas:

Ausência de Evidência de Transferência Clínica: Os autores afirmam explicitamente que, como a retenção pós-treinamento e a transferência para a prática clínica não foram avaliadas, estes achados não podem ser interpretados como evidência de competência clínica ou transferência de habilidade clínica.
Especificidade da Tarefa: A falta de diferença entre os grupos novato e experiente pode ser atribuída à natureza altamente padronizada do caso digital único e à interface háptica específica, em vez de uma equivalência em habilidade clínica.
Limitações: O estudo reconhece limitações, incluindo o pequeno tamanho da amostra, o delineamento de centro único, a ausência de um grupo controle e a falta de dados sobre experiência prévia com videogames ou habilidades manuais basais, que poderiam influenciar o desempenho em VR.

Em resumo, o estudo valida a utilidade do VR háptico para rastrear a aquisição de habilidades técnicas e a redução da carga cognitiva em um ambiente controlado, mas evita alegar que esses ganhos do simulador se traduzem diretamente em proficiência clínica sem investigação adicional.

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