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Usefulness of an Optical Tracking System in Laparoscopic Surgery for Motor Skills Assessment
Utilidad de un sistema de seguimiento óptico de instrumental en cirugía laparoscópica para evaluación de destrezas motoras
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Juan A. Sánchez-Margalloa,??
Corresponding author
jasanchez@ccmijesususon.com

Corresponding author.
, Francisco M. Sánchez-Margallob, José B. Pagador Carrascoa, Ignacio Oropesa Garcíac,d, Enrique J. Gómez Aguilerac,d, José Moreno del Pozoe
a Unidad de Bioingeniería y Tecnologías Sanitarias, Centro de Cirugía de Mínima Invasión Jesús Usón, Cáceres, Spain
b Unidad de Laparoscopia, Centro de Cirugía de Mínima Invasión Jesús Usón, Cáceres, Spain
c Grupo de Bioingeniería y Telemedicina, Universidad Politécnica de Madrid, Madrid, Spain
d Centro de Investigación Biomédica en Red en Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Zaragoza, Spain
e Laboratorio de Robótica y Visión Artificial, Universidad de Extremadura, Cáceres, Spain
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Table 1. Description of the Assessment Parameters Analyzed.
Table 2. Comparison of the Motor Skills Assessment Parameters During the Synthetic Fabric Cutting Task.
Table 3. Comparison of the Assessment Parameters of Motor Skills for the Organic Tissue Dissection Task.
Table 4. Comparison of Motor Skills Assessment Parameters for the Organic Tissue Suturing Task.
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Abstract
Introduction

The objective of this study is to assess the usefulness of an evaluation system of surgical skills based on motion analysis of laparoscopic instruments.

Method

This system consists of a physical laparoscopic simulator and a tracking and assessment system of technical skills in laparoscopy. Six surgeons with intermediate experience (between 1 and 50 laparoscopic surgeries) and 5 experienced surgeons (more than 50 laparoscopic surgeries) took part in this study. All participants were right-handed. The subjects performed 3 repetitions of a cutting task on synthetic tissue with the right hand, dissection of a gastric serous layer, and a suturing task in the dissection previously done. Objective metrics such as time, path length, speed of movements, acceleration and motion smoothness were analyzed for the instruments of each hand.

Results

In the cutting task, experienced surgeons show less acceleration (P=.014) and a smoother motion (P=.023) using the scissors. Regarding the dissection activity, experienced surgeons need less time (P=.006) and less length with both instruments (P=.006 for dissector and P=.01 for scissors). In the suturing task, experienced surgeons require less time (P=.037) and distance traveled (P=.041) by the dissector.

Conclusions

This study shows the usefulness of the evaluation system for the cutting, dissecting, and suturing tasks. It represents a significant step in the development of advanced systems for training and assessment of surgical skills in laparoscopic surgery.

Keywords:
Laparoscopy
Simulation
Motor skills
Assessment of surgical skills
Resumen
Introducción

En este trabajo se estudia la utilidad de un sistema de evaluación de destrezas quirúrgicas basado en el análisis de los movimientos del instrumental laparoscópico.

Método

El sistema consta de un simulador físico laparoscópico y un sistema de seguimiento y evaluación de habilidades técnicas quirúrgicas. En el estudio han participado 6 cirujanos con experiencia intermedia (entre 1 y 50 intervenciones laparoscópicas) y 5 cirujanos expertos (más de 50 intervenciones laparoscópicas), todos ellos con la mano derecha como dominante. Cada sujeto realizó 3 repeticiones de una tarea de corte con la mano derecha en tejido sintético, una disección de la serosa gástrica y una sutura en la disección realizada. Para cada ejercicio se analizaron los parámetros de tiempo, distancia recorrida, velocidad, aceleración y suavidad de movimientos para los instrumentos de ambas manos.

Resultados

En la tarea de corte, los cirujanos expertos muestran menor aceleración (p=0,014) y mayor suavidad en los movimientos (p=0,023) en el uso de la tijera. Respecto a la actividad de disección, los cirujanos expertos requieren menos tiempo (p=0,006) y recorren menos distancia con ambos instrumentos (p=0,006 para disector y p=0,01 para tijera). En la tarea de sutura, los cirujanos expertos presentan menor tiempo de ejecución que los cirujanos de nivel intermedio (p=0,037) y recorren menos distancia con el disector (p=0,041).

Conclusiones

El sistema de evaluación se mostró útil en las tareas de corte, disección y sutura, y constituye un progreso en el desarrollo de sistemas avanzados de entrenamiento y evaluación de destrezas quirúrgicas laparoscópicas.

Palabras clave:
Laparoscopia
Simulación
Habilidades motoras
Evaluación de destrezas quirúrgicas

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