de.wedoany.com-Bericht: Ein französisches Kooperationsteam hat den Otosurg entwickelt, einen aus mehreren Materialien 3D-gedruckten Ohrchirurgie-Simulator, der speziell für die chirurgische Ausbildung in der transmeatalen Ohrchirurgie konzipiert ist. Das Gerät vereint klinische Realitätstreue, anatomische Anpassung und validierte Kompetenzbewertung.
Das Projekt wurde von Mael Duportal, Additive Manufacturing- und CAD-Ingenieur bei M3DPrint, Juliette Prebot, leitende Forschungs- und Entwicklungsingenieurin bei PRIM3D der AP-HP (Universitätskliniken Großraum Paris), und François Simon, beratender HNO-Arzt der AP-HP und Professor an der Université Paris Cité, durchgeführt. Ziel des Projekts war es, das klinische Problem zu lösen, wie Chirurgen ohne Risiko für Patienten an Operationen ausgebildet werden können, die sie noch nie durchgeführt haben.
Herkömmliche chirurgische Ausbildungswerkzeuge haben jeweils ihre Grenzen: Menschliche Leichen unterliegen ethischen Einschränkungen und können keine Pathologien reproduzieren, Tiermodelle weisen anatomische Unterschiede zum Menschen auf, virtuelle Realität bietet keine glaubwürdige haptische Rückmeldung, und Katalogsimulatoren können nicht an spezifische Erkrankungen oder individuelle Lernbedürfnisse angepasst werden. Simon wies darauf hin, dass die chirurgische Ausbildung keine einzelne zu überwindende Hürde sei, sondern eine Reihe von „ersten Malen": die erste Durchführung einer Operation, das erste Mal ohne Anwesenheit eines Mentors, das erste Auftreten einer Komplikation. Otosurg zielt auf diese Lücke ab. Die Technologie verwendet ein Endoskop, das direkt in den Gehörgang eingeführt wird, anstatt einen Schnitt hinter dem Ohr zu setzen. Der Wechsel von der Mikroskop- zur Endoskopchirurgie stellt einen völlig neuen Satz von Fähigkeiten dar.
Otosurg bedient gleichzeitig zwei Nutzergruppen: Assistenzärzte, die zum ersten Mal mit der Ohrchirurgie in Kontakt kommen, und erfahrene Chirurgen mit jahrzehntelanger Erfahrung, die von der Mikroskop- auf die Endoskoptechnik umgeschult werden müssen. Simon erklärte, dass ein Auszubildender an einem Tag mindestens sechs bis acht Eingriffe durchführen könne, was an Leichenmodellen nicht möglich sei. Die Logik sei schrittweise: Am ersten Tag wird den ganzen Tag am Simulator mit verschiedenen Pathologien und Krankheitsvarianten gearbeitet, gefolgt von der Arbeit an Leichen am zweiten Tag.
Prebot beschrieb den Entwicklungsprozess als methodisch und iterativ. In der Entwurfsphase wurden Open-Source-Tools verwendet: 3D Slicer zur Segmentierung von CT-Scandaten in anatomische Strukturen und Blender zur Anpassung dieser Strukturen an die Fertigungsbeschränkungen. Die Gehörknöchelchen sind in Wirklichkeit sehr klein und mussten zum Drucken leicht vergrößert werden. Das Modell wurde als modulares System aufgebaut: eine wiederverwendbare Basis und austauschbare Kassetten, die vor Erreichen der validierten Version mindestens fünf vollständige Designiterationen durchliefen. Die gesamte Entwicklungszeit betrug etwa ein Jahr. Das endgültige Modell verwendete die PolyJet-Drucktechnologie von Stratasys in anatomisch kritischen Bereichen, um in einem einzigen Bauvorgang mehrere Materialien zu kombinieren und so Hart- und Weichgewebe zu replizieren. Der Simulator unterstützt auch das Hinzufügen von Blut für dramatische Effekte, die Veränderung der Textur, das Einbringen von Gewebeadhäsionen und die Reproduktion der visuellen Komplexität eines blutenden Operationsfeldes. Die Kassetten können mit nicht-physiologischen Farben für anatomische Strukturen gedruckt werden, um Anfänger zu führen, oder bestimmte Elemente wie das Trommelfell können entfernt werden, um bestimmte Phasen der Operation für gezieltes Training zu isolieren.
Das Team führte eine formelle Validierungsstudie mit einer Gruppe von Experten und Studenten durch, deren Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Otology & Neurotology" (Otologie & Neurotologie) veröffentlicht wurden. Der um Otosurg aufgebaute Ausbildungsrahmen umfasst die Objective Structured Assessment of Technical Skills (OSATS), ein validiertes Instrument zur schrittweisen Bewertung der chirurgischen Fähigkeiten. Der Simulator ist derzeit Teil eines in Zusammenarbeit mit der University of Toronto entwickelten gemischten Ausbildungskurses und wird über M3DPrint in Europa, Kanada und den USA kommerziell vertrieben. Das Modell wird kontinuierlich auf der Grundlage von Benutzerfeedback von Chirurgen und Einrichtungen optimiert.
Gefragt, was sie sich von Technologieanbietern wünschen würden, wies das M3DPrint-Team auf offene Probleme hin. Aktuelle High-End-Systeme wie PolyJet sind meist geschlossene Ökosysteme – proprietäre Software, proprietäre Materialien – was die Bandbreite der entwickelbaren Gewebesimulationen einschränkt. Duportal verwies auf die Digital Anatomy Processor-Funktion als einen Schritt in die richtige Richtung, die kundenspezifische Materialmischungen erlaubt, forderte jedoch mehr Freiheit für Entwickler in Softwareplattformen, um über vorgegebene Parameter hinaus entwerfen zu können. Die Kostenlücke zwischen zugänglichen Technologien wie FDM und hochauflösenden Multimaterialsystemen bleibt ein Hindernis. Das Team ist der Ansicht, dass die Hardware zur Herstellung klinisch relevanter chirurgischer Simulatoren bereits existiert; die limitierenden Faktoren liegen in der Softwareflexibilität, der Materialoffenheit und der kontinuierlichen klinisch-technischen Partnerschaft, die erforderlich ist, um anatomische Daten in Ausbildungswerkzeuge zu übersetzen. Zukünftige Richtungen des Projekts umfassen anpassbare Kataloge, die es Einrichtungen ermöglichen, Kassetten für spezifische Pathologien oder Ausbildungsziele zu bestellen, sowie die Ausweitung desselben Multimaterial-, klinisch validierten Ansatzes auf andere chirurgische Fachgebiete.
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