Tesis:
Metodología de análisis, diseño y evaluación de simuladores virtuales laparoscópicos.
- Autor: LAMATA DE LA ORDEN, Pablo
- Título: Metodología de análisis, diseño y evaluación de simuladores virtuales laparoscópicos.
- Fecha: 2006
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACION
- Departamentos: TECNOLOGIA FOTONICA
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: GOMEZ AGUILERA, Enrique
- Director/a 2º: LAMATA HERNANDEZ, Félix
- Resumen: El problema que se afronta es el de la formación en cirugía laparoscópica de una manera efectiva y eficiente haciendo uso de simuladores de realidad virtual (RV). Concretamente se centra en el diseño del simulador, en la búsqueda de las características que lo convierten en una herramienta didáctica útil. La aproximación tomada se realiza desde una perspectiva de Ingeniería Biomédica, buscando trazar un puente entre las necesidades clínicas de entrenamiento y las tecnologías de RV para alcanzar esa solución óptima. Para abordar este problema se trazan tres aproximaciones metodológicas: 1.- El desarrollo de un marco conceptual para el análisis, diseño y validación de simuladores. 2.- El estudio de las capacidades sensoriales de los cirujanos para clarificar los requisitos de simulación. 3.- El diseño de un simulador quirúrgico para formación laparoscópica que mejore las prestaciones de los existentes. Se propone la concepción del simulador de RV como una herramienta de formación que es construida mediante los recursos didácticos de las tecnologías de RV. 1.- Recursos de fidelidad, empleados para emular la realidad. 2.- Recursos de formación, nuevas formas de interacción y de guiar al usuario. 3.- Recursos de evaluación, utilizados para medir el rendimiento del usuario y darle una realimentación constructiva. Este marco conceptual no es sino una taxonomía de especificaciones de un simulador de RV. Su aplicación en el estudio de distintos productos comerciales ha revelado cómo los simuladores de RV más avanzados tienen un realismo similar al que ofrecen los simuladores físicos con órganos ex-vivo (59 y 62 por ciento respectivamente). Se propone también una metodología para alcanzar lo que sería un diseño óptimo, basada en el análisis del valor de los distintos recursos de un simulador de RV. Su mayor dificultad es la inexistencia de una métrica de la efectividad del entrenamiento con un poder de discriminación suficiente. Por otro lado, se aborda el análisis y modelado de las fuerzas de interacción en la laparoscopia. Para ello se realiza: 1.- Una caracterización de la percepción de las fuerzas de tracción, 2.- La adquisición de estas fuerzas in-vivo y de las propiedades biomecánicas de los tejidos ex-vivo, 3.- El desarrollo de un modelo de estas fuerzas para un simulador de RV. Los resultados han revelado la existencia de una "memoria táctil" en los cirujanos expertos y no de un "tacto visual" como otros investigadores habían apuntado, así cómo los cirujanos han sido capaces de distinguir entre cuatro tejidos. Esta información proviene principalmente del tacto, lo que indica la conveniencia de una realimentación de fuerzas en un simulador si éste quiere ser realista. El análisis de los resultados ha permitido proponer un modelo de la percepción de la consistencia de los tejidos, que se basa en dos parámetros principales: el tipo de tejido (su rigidez) y en el "grado de fijación". Finalmente se propone el diseño didáctico de dos módulos de RV para la formación laparoscópica, uno de "habilidades básicas" y otro de "funduplicatura de Nissen". Las necesidades de formación en el procedimiento de Nissen han sido definidas mediante un Análisis Jerárquico de Tareas, que ha conducido a la selección de tres pasos por su importancia crítica o por requerir habilidades motoras específicas. Los diseños didácticos propuestos son el resultado de diversas sesiones de "validación de contenido" con expertos en cirugía laparoscópica y su formación. En este capítulo se discute el valor de cada uno de los ejercicios del simulador de RV, encontrándose motivos que respaldan la elección de un simulador de RV para el entrenamiento quirúrgico. Las principales contribuciones al problema científico abordado son: 1.- El marco conceptual, herramienta que quiere servir para focalizar los esfuerzos de investigación y desarrollo de simuladores de RV; 2.- Un sencillo modelo de las fuerzas de interacción en la tracción tisular; 3.- Una metodología de análisis de la interacción sensorial en el campo laparoscópico; 4.- La clarificación del hipotético concepto de "tacto visual", que ha resultado ser una habilidad de "memoria táctil"; 5.- El diseño didáctico de dos simuladores de RV para el entrenamiento laparoscópico, uno de "habilidades básicas" y otro de "Nissen". Se proponen por último varias líneas de trabajo futuras, como la definición de lo que se ha denominado las Señales de Circulación Quirúrgica, o la potenciación de la capacidad didáctica de los simuladores haciendo un mayor uso de los recursos de formación y de evaluación. También se ofrece una breve visión de futuro de cómo la investigación y desarrollo tecnológicos van a definir el escenario quirúrgico del futuro.