Développement et évaluation d'un logiciel 3D portable et soft - Visionnaire de ShenyangPeak Ventures Co., Ltd

BMC Medical Education volume 23, Article number: 77 (2023) Citer cet article

861 accès

Détails des métriques

La cholédochojéjunostomie laparoscopique (LCJ) est une compétence de base essentielle pour les chirurgiens biliaires. Par conséquent, nous avons établi un modèle d'impression 3D LCJ pratique et efficace pour évaluer si le modèle pouvait simuler la situation réelle de l'opération et déterminer son efficacité et sa validité dans la formation chirurgicale.

Un modèle de laboratoire sec d'impression 3D a été créé pour simuler la LCJ. La validité apparente et la validité de contenu du modèle ont été évaluées par six chirurgiens biliaires expérimentés sur la base de questionnaires à l'échelle de Likert en 5 points. Un total de 15 chirurgiens avec différents niveaux d'expérience ont effectué une LCJ sur le modèle et ont évalué la validité structurelle du modèle à l'aide de l'évaluation structurée objective des compétences techniques (OSATS). Simultanément, le temps d'opération de chaque chirurgie a également été enregistré. Une étude a également été réalisée pour évaluer davantage la courbe d'apprentissage des résidents.

Le score d'espace opératoire du modèle était de 4,83 ± 0,41 points. Le score d'impression des voies biliaires et du canal intestinal était de 4,33 ± 0,52 et 4,17 ± 0,41 points, respectivement. Le score de sensation tactile de la suture des voies biliaires et de la suture du canal intestinal était de 4,00 ± 0,63 et 3,83 ± 0,41 points, respectivement. Le score OSATS pour le fonctionnement du modèle dans le groupe participant était de 29,20 ± 0,45 points, ce qui était significativement plus élevé que celui du groupe compagnon (26,80 ± 1,10, P = 0,007) et du groupe résident (19,80 ± 1,30, P < 0,001). De plus, il y avait une différence statistique dans le temps d'opération parmi les chirurgiens de différents niveaux d'expérience (P < 0,05). Les résidents pourraient améliorer considérablement le score chirurgical et raccourcir le temps de LCJ grâce à une formation répétée.

Le modèle LCJ d'impression 3D peut simuler les scènes d'opération réelles et distinguer les chirurgiens avec différents niveaux d'expérience. Le modèle devrait être l'une des méthodes de formation pour la chirurgie des voies biliaires à l'avenir.

Rapports d'examen par les pairs

La cholédochojéjunostomie (CJ) est la méthode chirurgicale la plus couramment utilisée dans le traitement des maladies chirurgicales biliaires, ainsi que le schéma chirurgical courant dans le traitement de l'obstruction biliaire maligne. LCJ est une compétence importante, caractérisée par la complexité, la difficulté, le défi et la longue courbe d'apprentissage. Le manque d'expérience opérationnelle qualifiée peut entraîner une cholangite postopératoire, une sténose des voies biliaires, une fuite de bile, une péritonite et même la mort [1,2,3]. Au cours de la pandémie actuelle de Covid-19, le nombre de patients et d'opérations a considérablement diminué, ce qui se reflète dans la formation et l'enseignement des résidents en chirurgie [4, 5]. Pour atténuer ce problème, les sociétés chirurgicales, y compris la Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons (SAGES) et l'American College of Surgeons (ACS) sont toutes favorables à la simulation chirurgicale [6,7,8]. Une vue d'ensemble récente du système subdivise les outils de formation basés sur la simulation en quatre catégories : réalité virtuelle, laboratoire humide (organes animaux et modèles de cadavres d'animaux ou d'humains), laboratoire sec (modèles synthétiques) et apprentissage en ligne [9]. Il a été prouvé qu'une formation clinique avant une intervention chirurgicale peut fournir une formation sûre et efficace aux résidents en chirurgie, afin que les stagiaires puissent rapidement acquérir et maintenir des compétences chirurgicales. Dans le même temps, les compétences opératoires acquises peuvent être directement transférées dans l'environnement chirurgical réel [10,11,12].

Les chirurgiens novices sont souvent confrontés à de nombreux défis dans leur formation chirurgicale. Les plateformes de formation virtuelles peuvent fournir une expérience immersive, propice à la familiarité avec les procédures chirurgicales. Cependant, ces plates-formes sont coûteuses, manquent de retour tactile et ne sont pas largement disponibles [13]. Bien que la formation d'organes d'animaux ou d'animaux et de cadavres humains présente des avantages réalistes et que les chirurgiens aient largement accepté sa valeur d'éducation et de formation, il existe encore certaines limites, notamment le coût élevé, la disponibilité, la non-répétabilité, le risque de maladies infectieuses et le potentiel éthique. problèmes [14, 15]. De nombreux résidents soutiennent l'utilisation d'un modèle de laboratoire sec à domicile, qui est simple, pratique et peu coûteux, et permet aux stagiaires d'acquérir des compétences laparoscopiques de base, y compris la suture laparoscopique, le nouage et la formation à la coordination, mais ne simule pas une opération avancée [16].

Avec la disponibilité de matériaux et de techniques d'impression avancés, la technologie d'impression 3D a été largement utilisée dans le domaine médical, en particulier dans l'enseignement de l'anatomie et la formation chirurgicale, parmi lesquels la technologie d'impression 3D a montré des résultats prometteurs et de nouvelles applications [17]. Plusieurs essais contrôlés randomisés dans plusieurs domaines chirurgicaux ont démontré que le modèle d'impression 3D peut simuler des opérations pertinentes, acquérant ainsi des compétences précoces et effectuant une formation avancée [18,19,20,21,22]. Malgré la large application de l'impression 3D dans divers domaines chirurgicaux, il reste un manque d'application pertinente dans la formation chirurgicale de LCJ.

Nous avons décrit un modèle portable et souple créé par impression 3D pour la formation en laboratoire sec en LCJ. Grâce à la mise en place de l'impression 3D, le modèle peut être utilisé dans le laboratoire sec du LCJ. Ce modèle comprenait un foie avec un canal biliaire intégré et une section de canal intestinal, qui peut être utilisé pour la visualisation, l'instrumentation et l'anastomose laparoscopique. Les experts dans le domaine de la chirurgie biliaire peuvent évaluer la validité apparente et de contenu du modèle, et si le modèle peut simuler les situations chirurgicales réelles, distinguer différents niveaux de chirurgiens, partager notre expérience, réduire les coûts d'apprentissage et aider les chirurgiens à améliorer leurs compétences chirurgicales.

Cette étude a invité six experts chirurgicaux du centre de chirurgie biliaire de l'hôpital populaire provincial du Zhejiang et de l'hôpital central de Wenzhou pour évaluer la validité apparente et de contenu du modèle d'impression 3D. Les six experts ont effectué plus de 10 cas de LCJ au cours de l'année précédente. Parallèlement, 15 chirurgiens du centre de chirurgie biliaire ont également été invités à participer à l'évaluation structurale du modèle.

Des fichiers anonymisés d'imagerie numérique et de communication en médecine ont été obtenus à l'aide du système Mimic 23.0 à partir de tomodensitométries 3D d'un corps humain sain pour extraire/reconstruire les modèles anatomiques du foie, des voies biliaires et de l'intestin grêle. Le fichier STL extrait a été réparé avec Magic24 pour obtenir la structure d'étanchéité. Ensuite, les fichiers OBJ ont été exportés de Magic 24 et importés dans Zbush pour d'autres modifications. Les désignations de moules ont été complétées par NX 1899 et un moule positif ou un moule négatif a été conçu en fonction de la forme des organes. Les fichiers STL du moule conçu ont été importés dans Magic 24 pour une désignation plus poussée de la structure de support et du positionnement. Ensuite, une imprimante 3D FDM a été utilisée pour imprimer le moule sur la base de données tranchées, et le traitement de surface et le retrait de la structure de support sont effectués après l'impression. La cavité du moule a été traitée avec de la vaseline pour assurer un retrait en douceur des modèles du moule après durcissement. Le modèle a été produit par moulage. Le gel de silice a été versé dans le moule à partir de la boîte à vide et durci à 25 ° C pendant 1 h. Enfin, le moule a été retiré pour obtenir le modèle après solidification. Que les fichiers d'impression sont disponibles sur demande.

Le matériau de gel de silice utilisé dans les voies biliaires était jaune, avec un module d'élasticité de 0, 16 MPa et une résistance à la traction de 0, 48 MPa (Fig. 1A). Le matériau de gel de silice utilisé dans l'intestin grêle était rouge, avec un élastique de 0, 17 MPa et une résistance à la traction de 0, 74 MPa (Fig. 1B). La rigidité du modèle a été mesurée par ultrasons. La valeur élastique ultrasonore des voies biliaires était de 1,95 m/s (Fig. 1C) et celle de l'intestin grêle était de 1,47 m/s (Fig. 1D).

A Résistance à la traction des voies biliaires (B) Résistance à la traction de l'intestin grêle (C) Raideur des voies biliaires (D) Raideur de l'intestin grêle

La boîte comprend (Fig. 2) : (1) le foie et son canal cholédoque ;(2) l'intestin grêle ;(3) le clip pour fixer le canal intestinal ;(4) la plate-forme d'opération laparoscopique auto-imprimée qui peut régler la hauteur de la plate-forme de haut en bas pour simuler un pneumopéritoine, et l'épaisseur de gel de silice de la peau de la paroi abdominale peut être utilisée pour placer la canule laparoscopique ; (5) Le fixateur de lentille, une lentille en os de serpent métallique flexible qui prend en charge la caméra à 30 degrés, permet aux chirurgiens pour fonctionner en toute autonomie. De plus, des moniteurs, des sutures, des lentilles et des instruments laparoscopiques ont également été utilisés dans la formation.

A La boîte portable (B) Configuration des modèles imprimés en 3D (C) La plateforme chirurgicale auto-conçue

Ni les patients ni le public n'ont été directement impliqués dans la conception de l'étude actuelle.

En se référant à la littérature pertinente, la validité apparente et la validité de contenu du modèle ont été conçues de manière exhaustive [23,24,25]. Les six experts en chirurgie biliaire ont utilisé l'échelle de Likert en 5 points (5 : Tout à fait d'accord ; 4 : D'accord ; 3 : Neutre ; 2 : Pas d'accord ; 1 : Pas du tout d'accord, Fichier complémentaire 1) pour évaluer le modèle, y compris l'impression, la fidélité, texture, apparence, espace opératoire et sensation tactile du modèle 3D, ainsi que son efficacité pour le traitement clinique et la formation.

Au total, 15 participants, boursiers et résidents ont été recrutés, avec cinq membres dans chaque groupe, et des tableaux de collecte d'informations de base ont été publiés. Tous les chirurgiens ont fourni un consentement écrit éclairé. Grâce à une vidéo préenregistrée, l'opération d'explication et de formation du modèle a été effectuée. Le groupe de résidents a également suivi huit fois le programme de formation LCJ sur le modèle. Toute la procédure d'opération a été capturée sur vidéo. Notre étude a utilisé une édition modifiée d'OSATS [26, 27] (sur 30 points, Fichier complémentaire 1). Deux experts ont utilisé OSATS pour évaluer indépendamment la vidéo enregistrée. Le respect des tissus, du temps et des mouvements, la manipulation des instruments, le déroulement des opérations et la planification prévisionnelle, la connaissance d'une procédure spécifique et la performance globale des assistants, des boursiers et des résidents ont été principalement évalués. La durée de l'opération a été enregistrée en même temps, sans tenir compte de l'identité des chirurgiens.

Au total, 15 chirurgiens ont été invités à participer à l'étude en cours. Tous les chirurgiens impliqués dans l'étude étaient droitiers. Il y avait des différences significatives dans l'année de travail des chirurgiens dans les trois groupes (14,20 ± 1,64 vs 6,40 ± 1,14 vs 2,80 ± 0,45, respectivement ; p < 0,001). Il y avait des différences significatives dans le nombre de cas de LCJ réalisés par les trois groupes de chirurgiens en tant que chirurgien chef (P = 0,003) et le nombre de cas de LCJ réalisés en tant que premier assistant (P = 0,007). Il n'y avait pas de différences significatives dans l'utilisation des outils de simulation chirurgicale entre les trois groupes (tableau 1).

Une anastomose laparoscopique terminolatérale des voies biliaires et de l'intestin grêle avec une suture continue en valgus de pleine épaisseur a été utilisée dans cette étude (Fig. 3). Une suture résorbable 4–0 a été utilisée pour suturer du coin gauche de l'ouverture intestinale de l'extérieur vers l'intérieur, et du coin gauche de l'extrémité cassée des voies biliaires de l'intérieur vers l'extérieur. Une aiguille a été nouée et le nœud a été noué à l'extérieur de l'anastomose. L'aiguille de suture a été suturée dans les voies biliaires à partir du coin gauche de la paroi des voies biliaires, et la seconde aiguille a été suturée du tractus intestinal aux voies biliaires. L'aiguille a été suturée dans la paroi intestinale de l'intérieur vers l'extérieur et l'aiguille a été suturée dans la paroi des voies biliaires de l'extérieur vers l'intérieur. La paroi postérieure était suturée en continu à l'extrémité droite. La distance de l'aiguille et la distance du bord ont été maintenues à environ 2 ~ 3 mm ; généralement, 5 à 6 points de suture étaient suturés. Lorsque la suture a atteint l'extrémité droite de la paroi postérieure, l'aiguille de suture a pénétré la ligne de suture de la paroi antérieure de l'anastomose à partir du coin droit de la paroi intestinale. La paroi antérieure a été suturée de droite à gauche, la paroi intestinale a été suturée de l'extérieur vers l'intérieur et la paroi biliaire a été suturée de l'intérieur vers l'extérieur. Une suture continue a été réalisée jusqu'à ce que l'extrémité gauche de l'anastomose soit nouée avec la queue de fil pour compléter l'anastomose.

Instructions LCJ pour l'impression 3D du modèle A La première aiguille a été insérée dans la paroi latérale gauche de l'intestin. B La première aiguille a été insérée dans la paroi latérale gauche de la voie biliaire. C La deuxième aiguille a été insérée dans la paroi postérieure de l'intestin de l'intérieur vers l'extérieur. D La deuxième aiguille a été insérée dans la paroi postérieure de la voie biliaire de l'extérieur vers l'intérieur. E La paroi postérieure de l'intestin avait été anastomosée à la paroi postérieure du canal biliaire. F L'aiguille a été retirée au niveau de la paroi latérale droite de l'intestin. G L'aiguille a été insérée dans la paroi antérieure de l'intestin de l'extérieur vers l'intérieur. H Suturer en continu la paroi antérieure de l'intestin et la voie biliaire pour compléter l'anastomose

La version SPSS 21.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA) a été utilisée pour les analyses et le traitement ultérieurs des données. Une comparaison des différences entre les trois groupes a été effectuée à l'aide de l'analyse de variance (ANOVA), et de multiples comparaisons du temps opératoire et des scores opératoires ont été effectuées à l'aide de la méthode de Tukey. Le test exact de Fisher a été utilisé pour les comparaisons intergroupes des données de comptage. La courbe d'apprentissage du fonctionnement du modèle a été évaluée à l'aide de la méthode de la somme cumulative (CUSUM) et les résultats ont été calculés avec Excel 2016. Les tests d'hypothèse ont tous été effectués à l'aide de probabilités bilatérales et le niveau de signification a été fixé à α = 0,05.

Au total, 6 experts en chirurgie biliaire ont été invités à effectuer l'évaluation de la validité apparente de cette étude (Fig. 4). Le score d'espace opératoire du modèle était de 4,83 ± 0,41. Le score d'impression des voies biliaires, du canal intestinal et du foie était de 4,33 ± 0,52, 4,17 ± 0,41 et 3,83 ± 0,41, respectivement. Le score de réalisme des voies biliaires était de 4,17 ± 0,75, ce qui était supérieur aux deux autres parties. Le score de texture des voies biliaires était de 4,17 ± 0,41, ce qui était supérieur aux deux autres parties. Le score d'apparence des voies biliaires était de 4,00 ± 0,63, ce qui était supérieur aux deux autres parties. Le score des sensations tactiles des voies biliaires et du canal intestinal était respectivement de 4,00 ± 0,63 et 3,83 ± 0,41.

Résultats sur l'échelle de Likert de l'évaluation de la validité apparente des différentes parties du modèle

Sauf que le score de similarité entre le modèle et l'opération réelle était inférieur à « d'accord » (4 points), l'évaluation donnée par l'ensemble des experts était supérieure à 4 points (tableau 2). La rationalité de la formation au modèle et la suggestion d'utiliser le modèle dans la formation LCJ ont été fortement soutenues par tous les experts. Le modèle a été considéré comme facile à utiliser, ce qui peut réduire le risque des patients, améliorer les compétences des participants, raccourcir la courbe d'apprentissage et améliorer la confiance opératoire et l'intérêt de la formation.

Il y avait des différences significatives dans les scores OSATS entre les chercheurs des trois groupes (P < 0,01). Le score du groupe participant était significativement plus élevé que ceux du groupe compagnon (29,20 ± 0,45 contre 26,80 ± 1,10, P = 0,007) et du groupe résident (29,20 ± 0,45 contre 19,80 ± 1,30, P < 0,001), comme indiqué dans le tableau 3 et Fig. 5A. Il y avait des différences significatives dans le temps d'opération entre les chercheurs des trois groupes (P < 0,05). Le temps d'opération du groupe participant était significativement plus court que ceux du groupe compagnon (13,32 ± 1,49 vs 19,92 ± 2,02, P = 0,016) et du groupe résident (13,32 ± 1,49 vs 39,84 ± 4,88, P < 0,001), comme indiqué dans le tableau 3 et Fig. 5B.

A Le score d'opération du groupe participant était significativement plus élevé que celui du groupe compagnon ou du groupe résident ; B Le temps de fonctionnement du groupe participant était significativement plus court que celui du groupe compagnon ou du groupe résident. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001

Quatre résidents étaient prêts à recevoir un total de huit formations LCJ. L'autre résident n'a pas pu participer pour des raisons personnelles. Les temps d'opération des quatre résidents ont été montrés sur la figure 6A. Les scores d'opération ont été présentés sur la figure 6B. Les scores d'opération moyens et les durées d'opération des cinq boursiers ont été marqués d'une ligne. Au fur et à mesure que le nombre d'entraînements augmente, les durées d'opération et les scores présentent des progrès graduels. Il a été constaté que le nombre de points de retournement dans la courbe d'apprentissage des résidents était le 4ème cas, le 4ème cas, le 5ème cas et le 5ème cas dans la formation (Fig. 6C).

A La courbe de temps de fonctionnement du LCJ B La courbe de score de fonctionnement du LCJ C Courbe d'apprentissage de 4 résidents

Les méthodes traditionnelles d'enseignement et de formation en chirurgie sont confrontées à diverses pressions. En tant qu'outil pédagogique alternatif, la formation par simulation chirurgicale figure en bonne place dans le cursus de formation [26]. Une série d'outils de formation par simulation ont été développés et vérifiés comme étant efficaces dans le domaine médical, notamment le box trainer laparoscopique et le simulateur de réalité virtuelle [28]. Plusieurs essais contrôlés randomisés et évaluations systématiques ont montré que les compétences techniques acquises dans ces simulateurs peuvent effectivement se transformer en compétences dans l'environnement réel du bloc opératoire [29,30,31,32,33]. Malheureusement, il manque encore des modèles suffisamment réalistes pour simuler les structures anatomiques réelles. Le modèle de laboratoire sec est fait d'un matériau dur, qui n'est pas propice à la suture. La simulation mécanique des tissus mous n'a pas été optimisée, ce qui entrave considérablement son application dans la formation chirurgicale (comme la suture et la coupe). La réalité virtuelle coûte cher. Il ne peut pas simuler complètement le même environnement chirurgical, ni inclure une véritable anatomie et un retour tactile.

La technologie d'impression 3D s'est développée rapidement et est devenue l'un des domaines d'application de la médecine, des biomatériaux, de l'ingénierie tissulaire et de la chirurgie [34, 35]. Le modèle de formation chirurgicale d'impression 3D peut non seulement être propice aux détails anatomiques préopératoires des organes, afin d'améliorer la familiarité avec la procédure chirurgicale, améliorer les compétences chirurgicales et raccourcir la courbe d'apprentissage, mais aussi être abordable et avoir un faible coût chirurgical [36, 37].

Une récente évaluation systémique a montré que les modèles 3D pouvaient fournir aux chirurgiens des effets d'enseignement et de formation égaux à ceux de la simulation de cadavre. Avec le développement de l'impression 3D et de la technologie des biomatériaux, ils pourraient remplacer le rôle des outils de simulation de cadavres [38]. Les six experts de l'étude ont estimé que le modèle établi peut atteindre une validité de surface favorable. Ils ont tous convenu que le modèle reconstruisait le LCJ réaliste et soutenait son application dans la formation LCJ. De plus, le modèle 3D peut améliorer efficacement les compétences chirurgicales, la confiance en soi, l'intérêt d'apprentissage, raccourcir la courbe d'apprentissage et réduire les risques des patients. Cela indique que le modèle peut simuler de vraies scènes chirurgicales et jouer un rôle potentiel dans la formation chirurgicale.

Selon notre expérience antérieure dans l'utilisation de modèles d'impression 3D pour la formation chirurgicale, nous avons choisi LCJ dans cette étude, car CJ est une cholédochojéjunostomie couramment utilisée dans le domaine de la chirurgie hépatobiliaire et pancréatique. En raison de la difficulté technique de LCJ, peu d'études ont été menées pour évaluer LCJ. En raison du coût d'erreur élevé, le LCJ n'est pas souvent exposé aux résidents ou aux boursiers en chirurgie. De plus, les variations des voies biliaires posent des difficultés difficiles à rencontrer. Dans ce modèle, nous avons simulé l'espace étroit en fournissant la partie hélium du foie, ainsi que des situations typiques de LCJ, telles que l'anastomose des canaux hépatiques gauche et droit, ou l'anastomose au canal hépatique commun. De plus, le diamètre du canal cholédoque peut varier de 2 mm à 2 cm. Par conséquent, la formation peut être progressive de facile à difficile. Les stagiaires n'ont qu'à sortir le modèle pour vérifier la stomie anastomotique. Le tube simulant la voie biliaire est relié à la pompe à eau qui permet d'évaluer et de comparer objectivement la fuite ou la sténose de la stomie anastomotique.

Un matériau de gel de silice souple a été utilisé dans cette étude pour imprimer le parenchyme des voies biliaires et de l'intestin grêle. Les matériaux ont été continuellement modifiés et ajustés au cours de cette période pour répondre aux critères de la formation chirurgicale. Le modèle a non seulement simulé la structure anatomique, la texture, l'apparence et la sensation tactile d'organes réels, mais a également effectué le test mécanique. Selon la littérature, la contrainte maximale de l'intestin grêle dans le corps humain est de 0,9 MPa [39]. La contrainte maximale des voies biliaires et de l'intestin grêle sous tension uniaxiale est respectivement de 0,48 MPa et 0,74 MPa, ce qui est proche de la contrainte maximale de l'intestin grêle humain. Tous les participants ont pensé que les voies biliaires et l'intestin grêle sont faciles à suturer car ils sont faciles à étirer.

L'élastographie ultrasonique est une sorte de méthode d'imagerie ultrasonique utilisée pour évaluer la dureté des tissus. Grâce à la mesure de la contrainte générée dans les tissus, les propriétés mécaniques des tissus peuvent être évaluées de manière non invasive. La détection des composants d'impression 3D par élastographie ultrasonique, les propriétés mécaniques des tissus peuvent être évaluées pour favoriser l'amélioration des matériaux, afin de rendre la texture des matériaux de formation chirurgicale beaucoup plus proche du corps humain normal et d'améliorer l'expérience de formation. Dans cette étude, du gel de silice souple a été utilisé pour simuler le modèle CJ et sa dureté. La dureté de l'intestin grêle était légèrement supérieure à celle de l'intestin grêle normal. La littérature a rapporté que la dureté de l'intestin grêle normal était de 1,42 ± 0,6 m/s [40]. Actuellement, il n'y a pas de rapport de littérature pertinent sur l'élasticité ultrasonore des voies biliaires humaines. L'élasticité ultrasonique de notre modèle de voies biliaires a montré sa dureté de 1,95 m/s, supérieure à celle de l'intestin grêle. Cela était cohérent avec le fait que la dureté des voies biliaires est supérieure à celle de l'intestin grêle en fonctionnement réel. Actuellement, notre équipe étudie l'utilisation de l'hydrogel comme matériau d'impression 3D pour imprimer le modèle CJ. Sa dureté est similaire à celle du CJ normal. Cependant, l'hydrogel n'est pas facile à conserver et coûte cher. Nous pensons qu'avec l'amélioration de la technologie et des matériaux d'impression 3D, le problème de la préservation des tissus et du prix sera résolu. Une méthode de FDM a été sélectionnée pour le modèle utilisé dans cette étude. Cette méthode permet de fabriquer rapidement et massivement le modèle en faisant fondre le moule d'impression, et le coût d'impression du FDM est relativement faible.

L'évaluation des compétences et des capacités chirurgicales est un aspect essentiel de la formation médicale. Grâce à l'opération modèle, l'étude du score et du temps d'opération peut être effectuée pour refléter efficacement le niveau d'opération des chirurgiens [41, 42]. Une revue systémique récente de 24 études multidisciplinaires a montré que, grâce à des outils d'évaluation efficaces, les compétences techniques des chirurgiens pouvaient être évaluées, ce qui peut influencer positivement le pronostic et les résultats des patients [43]. La fiabilité et l'efficacité de l'outil d'évaluation OSATS sont similaires à l'examen clinique structuré objectif, qui peut être largement utilisé dans diverses spécialités médicales et s'est avéré être un outil efficace pour évaluer la capacité technique des chirurgiens [44, 45]. Les critères de score chirurgicaux de cette étude sont basés sur ce type de conception de notation améliorée. Trois groupes de chirurgiens ont été sélectionnés dans notre étude pour évaluer la validité de construit de ce modèle. Ce modèle peut distinguer efficacement les différences de scores chirurgicaux et de temps d'opération entre trois groupes de chirurgiens, ce qui illustre davantage l'effet de formation de ce modèle, et peut distinguer différents niveaux de chirurgiens et évaluer approximativement si les chirurgiens biliaires sont prêts pour la chirurgie LCJ.

Dans la partie formation répétée, quatre résidents ont présenté des progrès graduels grâce à la répétition. Après 8 séances de formation, tous les internes raccourcissent progressivement le temps opératoire et améliorent le score, il restait un écart entre leur niveau et le niveau moyen des collègues chirurgiens. Le point d'inflexion de la courbe CUSUM indique un point de transition de tendance. Il a été constaté que le temps opératoire était relativement stable après entraînement pour 4 à 5 cas, et entrait en plateau. Après plus de formation, nous pensons que la courbe d'apprentissage des résidents devrait se raccourcir et que leur temps d'opération atteindra les niveaux de collègues chirurgiens, voire les niveaux de chirurgien traitant.

Notre étude comporte encore plusieurs limites. Premièrement, nous avons sélectionné 15 chirurgiens pour effectuer la LCJ sur le modèle 3D, et des chirurgiens plus expérimentés sont nécessaires pour évaluer l'efficacité du modèle. Deuxièmement, il n'est pas certain que les compétences acquises par le modèle LCJ actuel soient directement transférées à l'environnement chirurgical, et de futures études de validation sont nécessaires. Troisièmement, le modèle actuel ne contient pas de vaisseaux sanguins ni de simulation de saignement peropératoire. Notre groupe travaille actuellement sur ce modèle de saignement tissulaire, qui reproduira plus parfaitement la situation réelle. Quatrièmement, un matériau de gel de silice souple a été utilisé pour simuler le canal intestinal et les voies biliaires dans cette étude, mais sa dureté était légèrement supérieure à celle du tissu normal. De plus, le tractus intestinal et les voies biliaires utilisés dans cette étude étaient des structures bicouches, dépourvues de la structure multicouche du tissu normal. À l'avenir, nous devrons essayer différents matériaux pour obtenir une meilleure simulation des matériaux, tels que les organes et les tissus en hydrogel, et comparer l'efficacité de leur évaluation et de leur formation par des experts. Bien que le modèle soit anatomiquement réaliste, la tâche de formation était limitée aux sutures laparoscopiques. Nous travaillons sur les hydrogels et pensons que ces organisations techniques seront résolues dans le futur.

En conclusion, à travers cette étude, nous avons établi un nouveau modèle d'impression 3D, qui peut simuler les situations chirurgicales réelles de LCJ, et a des propriétés mécaniques et une dureté similaires pour distinguer les chirurgiens avec différents niveaux d'expérience. En outre, le modèle LCJ peut également aider les stagiaires à acquérir des compétences chirurgicales complexes, à raccourcir la courbe d'apprentissage et à réduire les risques pour les patients. De plus, la formation n'est pas limitée par le temps et l'environnement.

Les résultats de cette étude sur l'impression 3D du modèle LCJ, l'évaluation de la validité du visage, du contenu et de la construction, ont une influence importante sur la formation chirurgicale. Notre objectif est d'étendre ce schéma à la chirurgie biliaire et aux autres spécialités chirurgicales. Bien que le modèle soit anatomiquement réel, il se limite à la suture laparoscopique et n'implique pas de pièces de coupe et d'anastomose, telles que des scalpels à ultrasons et des agrafeuses. Dans les futures études sur l'hydrogel, nous pensons que ces manipulations seront abordées. De plus, il reste à vérifier à l'avenir si les compétences acquises à partir des modèles seront directement transférées en milieu chirurgical.

Des données et des matériaux supplémentaires peuvent être mis à disposition sur demande auprès de l'auteur correspondant.

Chuang SH, Lin CS. Chirurgie laparoscopique à incision unique pour les maladies des voies biliaires. Monde J Gastroenterol. 2016;22(2):736–47.

Article Google Scholar

Birgin E, Téoule P, Galata C, Rahbari NN, Reissfelder C. Cholangite après anastomose biliaire-entérique : revue systématique et méta-analyse. Pancréatologie. 2020;20(4):736–45.

Article Google Scholar

Li T, Tuerxun K, Keyoumu Y, Apaer S, Zeng Q, Aierken A, et al. Cholédochojéjunostomie laparoscopique versus ouverte roux-en-Y : une expérience d'un seul institut avec revue de la littérature. Surg Laparosc Endosc Percutan Tech. 2020;31(3):321–5.

Google Scholar

Poelmann FB, Koëter T, Steinkamp PJ, Vriens MR, Verhoeven B, Kruijff S. L'impact immédiat de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) sur l'épuisement professionnel, l'engagement au travail et la formation chirurgicale aux Pays-Bas. Chirurgie. 2021;170(3):719–26.

Article Google Scholar

Nassar AH, Zern NK, McIntyre LK, Lynge D, Smith CA, Petersen RP, et al. Restructuration d'urgence d'un programme de résidence en chirurgie générale pendant la pandémie de maladie à coronavirus 2019 : l'expérience de l'Université de Washington. JAMA Surg. 2020;155(7):624–7.

Article Google Scholar

Rogers AT, Dirks R, Burt HA, Haggerty S, Kohn GP, Slater BJ, et al. Élaboration des lignes directrices de la Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons (SAGES) : mode opératoire normalisé. Chirurgie Endosc. 2021;35(6):2417–27.

Article Google Scholar

Peters JH, Fried GM, Swanstrom LL, Soper NJ, Sillin LF, Schirmer B, et al. Développement et validation d'un programme complet d'éducation et d'évaluation des fondamentaux de base de la chirurgie laparoscopique. Chirurgie. 2004;135(1):21–7.

Article Google Scholar

Satava RM, Stefanidis D, Levy JS, Smith R, Martin JR, Monfared S, et al. Prouver l'efficacité du programme de compétences fondamentales de la chirurgie robotique (FRS) : un essai contrôlé randomisé multi-institutionnel en simple aveugle et multi-spécialités. Anne Surg. 2020;272(2):384–92.

Article Google Scholar

Lee R, Raison N, Lau WY, Aydin A, Dasgupta P, Ahmed K, et al. Une revue systématique des outils de formation basés sur la simulation pour les compétences techniques et non techniques en ophtalmologie. Oeil (Londres). 2020;34(10):1737–59.

Article Google Scholar

Kantar RS, Alfonso AR, Ramly EP, Cohen O, Rifkin WJ, Maliha SG, et al. Acquisition de connaissances et de compétences par les résidents en chirurgie plastique grâce à une formation en simulation numérique : un essai prospectif, randomisé, en aveugle. Plast Reconstr Surg. 2020;145(1):184e–92e.

Article Google Scholar

Carlsen CG, Lindorff-Larsen K, Funch-Jensen P, Lund L, Konge L, Charles P. La formation basée sur des modules améliore et maintient les compétences chirurgicales : un essai contrôlé randomisé. Hernie. 2015;19(5):755–63.

Article Google Scholar

Dawe SR, Windsor JA, Broeders JA, Cregan PC, Hewett PJ, Maddern GJ. Une revue systématique du transfert des compétences chirurgicales après une formation basée sur la simulation : cholécystectomie laparoscopique et endoscopie. Anne Surg. 2014;259(2):236–48.

Article Google Scholar

Reznick RK, MacRae H. Enseignement des compétences chirurgicales - changements dans le vent. N Engl J Méd. 2006;355(25):2664–9.

Article Google Scholar

Schmitt B, Wacker C, Ikemoto L, Meyers FJ, Pomeroy C. Une politique de surveillance transparente pour la gestion des spécimens anatomiques humains : l'expérience de l'Université de Californie, Davis. Acad Med. 2014;89(3):410–4.

Article Google Scholar

Brook NR, Dell'Oglio P, Barod R, Collins J, Mottrie A. Formation complète en chirurgie robotique. Curr Opin Urol. 2019;29(1):1–9.

Article Google Scholar

Li MM, George J. Une revue systématique des simulateurs laparoscopiques à faible coût. Chirurgie Endosc. 2017;31(1):38–48.

Article Google Scholar

Qiu K, Haghiashtiani G, McAlpine MC. Modèles d'organes imprimés en 3D pour des applications chirurgicales. Annu Rev Anal Chem (Palo Alto, Californie). 2018;11(1):287–306.

Article Google Scholar

Hojo D, Murono K, Nozawa H, Kawai K, Hata K, Tanaka T, et al. Utilité d'un modèle pelvien tridimensionnel imprimé pour l'enseignement de la dissection latérale des ganglions lymphatiques pelviens : un essai contrôlé randomisé. J Am Coll Surg. 2019;229(6):552–559.e553.

Article Google Scholar

Li A, Tang R, Rong Z, Zeng J, Xiang C, Yu L, et al. L'utilisation du modèle d'impression en trois dimensions dans l'apprentissage des techniques de cholédochoscopie. Monde J Surg. 2018;42(12):4033–8.

Article Google Scholar

Torres IO, De Luccia N. Un simulateur pour la formation à la réparation endovasculaire des anévrismes : l'utilisation d'imprimantes tridimensionnelles. Eur J Vasc Endovasc Surg. 2017;54(2):247–53.

Article Google Scholar

Lim KH, Loo ZY, Goldie SJ, Adams JW, McMenamin PG. Utilisation de modèles imprimés en 3D dans l'enseignement médical : un essai contrôlé randomisé comparant des impressions 3D à des matériaux cadavériques pour l'apprentissage de l'anatomie cardiaque externe. Anat Sci Educ. 2016;9(3):213–221.

Article Google Scholar

Li Z, Li Z, Xu R, Li M, Li J, Liu Y, et al. Les modèles d'impression tridimensionnels améliorent la compréhension de la fracture vertébrale - une étude contrôlée randomisée en Chine. Sci Rep. 2015;5:11570.

Article Google Scholar

Ahmed K, Jawad M, Abboudi M, Gavazzi A, Darzi A, Athanasiou T, et al. Efficacité de la simulation procédurale en urologie : une revue systématique. J Urol. 2011;186(1):26–34.

Article Google Scholar

Alwani MM, Svenstrup TJ, Bandali EH, Sharma D, Higgins TS, Wu AW, et al. Test de validité d'un simulateur de chirurgie nasosinusienne endoscopique imprimé en trois dimensions. Laryngoscope. 2020;130(12):2748–53.

Article Google Scholar

Lee S, Ahn JY, Han M, Lee GH, Na HK, Jung KW, et al. Efficacité d'un simulateur de formation imprimé en trois dimensions pour la biopsie endoscopique dans l'estomac. Foie intestinal. 2018;12(2):149–57.

Article Google Scholar

Malas T, Al-Atassi T, Brandys T, Naik V, Lapierre H, Lam BK. Impact de la visualisation sur la formation par simulation pour l'anastomose vasculaire. Chirurgie cardiovasculaire J Thorac. 2018;155(4):1686–1693.e1685.

Article Google Scholar

Birkmeyer JD, Finks JF, O'Reilly A, Oerline M, Carlin AM, Nunn AR, et al. Compétence chirurgicale et taux de complications après chirurgie bariatrique. N Engl J Méd. 2013;369(15):1434–42.

Article Google Scholar

Moulton CA, Dubrowski A, Macrae H, Graham B, Grober E, Reznick R. Enseignement des compétences chirurgicales : quel type de pratique rend parfait ? : un essai randomisé et contrôlé. Anne Surg. 2006;244(3):400–9.

Article Google Scholar

Price J, Naik V, Boodhwani M, Brandys T, Hendry P, Lam BK. Une évaluation randomisée de la formation par simulation sur la performance de l'anastomose vasculaire sur un modèle in vivo haute fidélité : le rôle de la pratique délibérée. Chirurgie cardiovasculaire J Thorac. 2011;142(3):496–503.

Article Google Scholar

Taksøe-Vester C, Dyre L, Schroll J, Tabor A, Tolsgaard M. Formation en échographie basée sur la simulation en obstétrique et gynécologie : une revue systématique et une méta-analyse. Méd échographie. 2021;42(6):e42–54.

Article Google Scholar

Mazzone E, Puliatti S, Amato M, Bunting B, Rocco B, Montorsi F, et al. Une revue systématique et une méta-analyse de l'impact de la formation par simulation de progression basée sur les compétences sur les résultats de performance. Anne Surg. 2021;274(2):281–9.

Article Google Scholar

Nippita S, Haviland MJ, Voit SF, Perez-Peralta J, Hacker MR, Paul ME. Essai randomisé de simulation haute et basse fidélité pour enseigner le placement de la contraception intra-utérine. Suis J Obstet Gynecol. 2018;218(2):258.e251–11.

Article Google Scholar

Palter VN, Orzech N, Reznick RK, Grantcharov TP. Validation d'un programme structuré de formation et d'évaluation pour l'acquisition de compétences techniques en chirurgie mini-invasive : un essai contrôlé randomisé. Anne Surg. 2013;257(2):224–30.

Article Google Scholar

Murphy SV, Atala A. Bioprinting 3D des tissus et des organes. Nat Biotechnol. 2014;32(8):773–85.

Article Google Scholar

Kuruoglu D, Yan M, Bustos SS, Morris JM, Alexander AE, Sharaf B. Planification chirurgicale virtuelle au point de service et impression 3D dans la chirurgie de confirmation du sexe du visage : une revue narrative. Ann Transl Med. 2021;9(7):614.

Article Google Scholar

Wang DD, Qian Z, Vukicevic M, Engelhardt S, Kheradvar A, Zhang C, et al. Impression 3D, modélisation informatique et intelligence artificielle pour les maladies cardiaques structurelles. Imagerie cardiovasculaire JACC. 2021;14(1):41–60.

Article Google Scholar

Smith B, Dasgupta P. La technologie d'impression 3D et son rôle dans la formation urologique. Monde J Urol. 2020;38(10):2385–91.

Article Google Scholar

Ghazi A. Un appel au changement. L'impression 3D peut-elle remplacer les cadavres pour la formation chirurgicale ? Urol Clin North Am. 2022;49(1):39–56.

Article Google Scholar

Egorov VI, Schastlivtsev IV, Prut EV, Baranov AO, Turusov RA. Propriétés mécaniques du tractus gastro-intestinal humain. J Biomech. 2002;35(10):1417–25.

Article Google Scholar

Goertz RS, Lueke C, Wildner D, Vitali F, Neurath MF, Strobel D. Élastographie par impulsion de force de rayonnement acoustique (ARFI) de la paroi intestinale comme marqueur possible de l'activité inflammatoire chez les patients atteints de la maladie de Crohn. Clin Radiol. 2018;73(7):678.e671–5.

Article Google Scholar

Pucci JU, Christophe BR, Sisti JA, Connolly ES Jr. Impression tridimensionnelle : technologies, applications et limites en neurochirurgie. Biotechnol Adv. 2017;35(5):521–9.

Article Google Scholar

Bartel T, Rivard A, Jimenez A, Mestres CA, Müller S. L'impression tridimensionnelle médicale ouvre de nouvelles opportunités en cardiologie et en chirurgie cardiaque. Eur Heart J. 2018;39(15):1246–54.

Article Google Scholar

Fecso AB, Szasz P, Kerezov G, Grantcharov TP. L'effet de la performance technique sur les résultats des patients en chirurgie : une revue systématique. Anne Surg. 2017;265(3):492–501.

Article Google Scholar

Bhatti NI. Évaluation des compétences et des compétences chirurgicales. Otolaryngol Clin N Am. 2017;50(5):959–65.

Article Google Scholar

Navrazhina K, Murad A, Tung R, Cressey BD, Decker A, Surprenant D, et al. Une étude en aveugle, multiévaluateur et multi-institutionnelle évaluant l'outil d'évaluation objective structurée des compétences techniques (OSATS) dans l'enseignement de la dermatologie. J Am Acad Dermatol. 2021;85(5):1346–8.

Article Google Scholar

Télécharger les références

Nous tenons à remercier pour la merveilleuse coopération de tous les participants et.

le fonds du sous-projet du programme clé de R&D du ministère de la Science et de la Technologie (2018YFB1107104).

Ce travail a été soutenu par le fonds du sous-projet du programme clé de R&D du ministère des Sciences et de la Technologie (2018YFB1107104). Le bailleur de fonds a joué un rôle dans la conception et la conduite de l'étude et dans la décision de soumettre le manuscrit pour publication.

Département de chirurgie générale, deuxième hôpital affilié de l'université de Shanghai (hôpital central de Wenzhou), Wenzhou, 325000, Chine

Jianfu Xia

Université Soochow, Suzhou, 215000, Chine

Jianfu Xia

Chirurgie générale, Centre de cancérologie, Département de chirurgie hépatobiliaire et pancréatique et de chirurgie mini-invasive, Hôpital populaire provincial du Zhejiang, Hangzhou, 310000, Chine

Jianfu Xia et Zhifei Wang

Deuxième faculté de médecine clinique, Université de médecine chinoise du Zhejiang, Hangzhou, 310000, Chine

Jinlei Mao et Hao Chen

Collège des sciences et de l'ingénierie des matériaux, Université de technologie du Zhejiang, Hangzhou, 310014, Chine

Xiaodong Xu et Jing Zhang

Département de chirurgie générale, Hôpital Sir Run Run Shaw, École de médecine de l'Université du Zhejiang, Hangzhou, 310000, Chine

Jin-Yang

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

WZF et XJF ont conçu et conçu l'analyse. WZF et XJF ont supervisé l'étude. ZJ et XXD ont fabriqué et inspecté le modèle. WZF, XJF et YJ ont réalisé toutes les expériences d'enseignement et de fonctionnement. MJL et CH ont analysé les données. XJF, MJL et CH ont rédigé le manuscrit. WZF et JY ont examiné le manuscrit. Tous les auteurs ont lu et approuvé le manuscrit final.

Correspondance avec Zhifei Wang.

Cette étude a reçu l'approbation éthique du comité d'éthique de l'hôpital central de Wenzhou, et tous les participants ont fourni un consentement éclairé écrit pour participer à cette étude. En outre, tout le protocole d'expérience impliquant des humains était conforme à la déclaration d'Helsinki.

N'est pas applicable.

Les auteurs déclarent n'avoir aucun intérêt concurrent.

Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Pre-LCJ questionnaire.

Fichier supplémentaire 2.

Libre accès Cet article est sous licence Creative Commons Attribution 4.0 International, qui autorise l'utilisation, le partage, l'adaptation, la distribution et la reproduction sur tout support ou format, à condition que vous accordiez le crédit approprié à l'auteur ou aux auteurs originaux et à la source, fournissez un lien vers la licence Creative Commons et indiquez si des modifications ont été apportées. Les images ou tout autre matériel de tiers dans cet article sont inclus dans la licence Creative Commons de l'article, sauf indication contraire dans une ligne de crédit au matériel. Si le matériel n'est pas inclus dans la licence Creative Commons de l'article et que votre utilisation prévue n'est pas autorisée par la réglementation légale ou dépasse l'utilisation autorisée, vous devrez obtenir l'autorisation directement du détenteur des droits d'auteur. Pour voir une copie de cette licence, visitez http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/. La renonciation Creative Commons Public Domain Dedication (http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) s'applique aux données mises à disposition dans cet article, sauf indication contraire dans une ligne de crédit aux données.

Réimpressions et autorisations

Xia, J., Mao, J., Chen, H. et al. Développement et évaluation d'un modèle portable et souple imprimé en 3D pour le modèle de cholédochojéjunostomie laparoscopique en formation chirurgicale. BMC Med Educ 23, 77 (2023). https://doi.org/10.1186/s12909-023-04055-0

Télécharger la citation

Reçu : 01 juillet 2022

Accepté : 24 janvier 2023

Publié: 31 janvier 2023

DOI : https://doi.org/10.1186/s12909-023-04055-0

Toute personne avec qui vous partagez le lien suivant pourra lire ce contenu :

Désolé, aucun lien partageable n'est actuellement disponible pour cet article.

Fourni par l'initiative de partage de contenu Springer Nature SharedIt