Avaliação do uso de realidade aumentada e gamificação para o treinamento de habilidades em laparoscopia

Abstract

Abstract. Minimally Invasive Surgeries (MIS) require learning and training of non-conventional skills of surgeons (e.g., hand-eye coordination, manual dexterity and precision). In laparoscopic box-trainers, these skills can be practiced with simple navigation and coordination activities. In this paper, we propose to extend laparoscopic box-trainers with Augmented Reality (AR) and Gamification techniques. Our proposal introduces an extra camera, and uses tracking algorithms in order to monitor movements of the manipulated objects. With this approach, we are able to observe the user performance during the training activity (e.g., time to finish the activity, errors). We designed and developed two activities for navigation skills training. An initial user evaluation conducted with a group of eighteen users was implemented. Results indicate a good usability acceptance of the box-trainer. We also observed a significant difference in performance between surgeons and students of the first year of residency.Resumo. Cirurgias minimamente invasivas requerem aprendizagem e treinamento de habilidades não-convencionais de cirurgiões (por exemplo, coordenação mão-olho, destreza manual e precisão). Os processos de ensino e aprendizagem envolvem em geral o uso de caixas-pretas simuladoras para o treinamento dessas habilidades que podem ser praticadas com atividades de navegação com as pinças e de coordenação de movimentos simples. Neste trabalho, propomos estender caixas-pretas de treinamento laparoscópico com Realidade Aumentada (RA) e técnicas de gamificação. A proposta apresenta uma câmera adicional e utiliza algoritmos de rastreamento de objetos a fim de controlar os movimentos dos objetos manipulados. O simuladoré capaz de observar o desempenho do aprendiz durante a atividade de formação (por exemplo, tempo para terminar a atividade, erros). Foi implementada uma avaliação inicial de usabilidade com um grupo de dezoito usuários. Os resultados indicam uma boa aceitação da proposta. Foi observada também uma diferença significativa no desempenho entre os cirurgiões e os alunos do primeiro ano de residência, um indicativo positivo para a sua utilização no processo de ensinoaprendizagem de habilidades em MIS.

Evaluation of new minimally invasive approaches in surgeries

“…Some of the selected studies reported the use of innovative technologies, such as augmented reality and gamification, for skills training in minimally invasive surgery. These tools can be useful to improve the efficiency and quality of surgeon training (SILVA et al, 2015).…”

“…To strengthen the use of this approach, Silva et al (2015) propose the association of the technique with other technological resources. In their study, the authors looked at the use of augmented reality and gamification for laparoscopic skills training, underscoring how the use of these technologies can improve the efficiency and quality of surgeon training.…”

“…In addition, the development of new technologies, such as robotics, has allowed surgeons to perform even more precise and minimally invasive procedures. Robotic surgery is a minimally invasive technique that allows the surgeon to control surgical instruments through a console, offering greater precision and control during the procedure (SILVA et al, 2015).…”