Een onderzoeksteam van Mount Sinai in New York heeft een veelbelovend AI-gestuurd trainingsmodel ontwikkeld dat medische studenten in staat stelt complexe chirurgische handelingen zelfstandig aan te leren. De combinatie van AI en een extended reality (XR)-headset biedt een innovatieve oplossing voor het tekort aan gekwalificeerde opleiders in de chirurgische praktijk.
Traditioneel vereist chirurgische opleiding directe supervisie van een ervaren arts, wat gepaard gaat met tijdsdruk, hoge kosten en variabele onderwijskwaliteit. Het nieuwe systeem, dat is ontwikkeld door onderzoekers van Mount Sinai in samenwerking met het University of Rochester Medical Center, maakt gebruik van deep learning-algoritmen die zijn geïntegreerd in een speciaal ontworpen XR-headset. Deze headset streamt stap-voor-stap instructies en videobeelden direct voor de ogen van de chirurg in opleiding. Zij krijgen tijdens de training ook realtime feedback op hun handelingen.
Succesvolle test
De gecombineerde AI en XR-technologie werd getest bij 17 medische studenten, die allemaal met succes een gesimuleerde partiële nefrectomie uitvoerden. Dit is een procedure waarbij een tumor uit de nier wordt verwijderd. Voor de training maakten de onderzoekers gebruik van een ‘fantoomnier’. Die werd ontwikkeld op basis van 3D-prints van CT-scans en gevuld met polymeren die het menselijk weefsel nabootsen. Hiermee konden studenten de ingreep realistisch oefenen, inclusief het aanbrengen van een klem op de nierslagader.
Tijdens de training registreerde een first-person camera continu de handelingen van de deelnemers. De AI-software analyseerde deze in realtime en gaf waar nodig corrigerende aanwijzingen. Volgens dr. Nelson Stone, klinisch hoogleraar urologie en hoofdonderzoeker, behaalde het systeem een nauwkeurigheid van 99,9 procent bij het begeleiden van een cruciale stap in de operatie.
“Onze studie toont aan dat autonome AI-ondersteunde chirurgische training niet alleen haalbaar is, maar ook effectief. Deze aanpak kan de toegang tot hoogwaardige opleiding verbreden, kosten verlagen en de consistentie in vaardigheidstraining vergroten”, vertelt dokter Stone, klinisch hoogleraar urologie, radiotherapie en oncologische wetenschappen aan de Icahn School of Medicine bij Mount Sinai. Het onderzoek is gepubliceerd in het Journal of Medical Extended Reality.
Waardevol educatief programma
Naast de praktische resultaten wees ook een enquête onder de deelnemers uit dat alle studenten het programma als zeer waardevol ervaarde. De volgende stap voor het onderzoeksteam is de ontwikkeling van een geavanceerder systeem waarmee volledige operaties kunnen worden gesimuleerd, in plaats van enkel afzonderlijke stappen.
Dr. Stone benadrukt dat technologie zoals deze niet alleen van waarde is voor opleiders en ziekenhuizen, maar ook voor patiënten. “Als we toekomstige chirurgen buiten de operatiekamer kunnen trainen tot een hoog vaardigheidsniveau, verkleinen we de kans op fouten en verbeteren we de uitkomsten voor patiënten wereldwijd.”
Extended reality in de zorg
Ook in Nederland wordt al gebruik gemaakt van AR (augmented reality), MR (mixed reality) en VR-technologieën voor het trainen en opleiden van zorgprofessionals. Zo startte het Zuyderland Medisch Centrum in het eerste kwartaal van 2023 met het virtueel trainen van zorgmedewerkers die op de SEH werken. Daarvoor wordt gebruik gemaakt van de HoloLens, een mixed reality-headset van Microsoft. Daarmee kunnen acute en levensbedreigende patiëntcasussen op de SEH waarheidsgetrouw geoefend worden. Zuyderland was destijds een van de eerste ziekenhuizen in Europa dat gebruik maakte van mixed reality-patiëntscenarios om SEH-medewerkers te trainen.
In 2022 werd in het Amphia Ziekenhuis, naar eigen zeggen voor het eerst ter wereld, gebruik gemaakt van een mixed reality headset bij het plaatsen van een knieprothese. Zo kon de orthopedisch chirurg op afstand worden bijgestaan door een prothese-specialist die zich 100 km verderop bevond. De specialist kon in realtime meekijken door het perspectief van de chirurg, inclusief zicht op instrumenten en handelingen, alsof hij zelf aan de operatietafel stond.
AR, VR, MR en XR
AR, VR en MR zijn enigszins vergelijkbare technologieen maar allen met specifieke eigenschappen die op bepaalde punten van elkaar verschillen. Augmented Reality (AR) voegt digitale elementen toe aan de echte wereld, meestal via een smartphone of bril. Je ziet dus nog steeds de echte wereld, maar met een digitale ‘laag’ eroverheen. Virtual Reality (VR) plaatst je volledig in een digitale, gesimuleerde omgeving. Je ziet niets van de echte wereld meer. Hiervoor wordt meestal gebruik gemaakt van een VR-headset.
Mixed reality (MR) combineert AR en VR: digitale objecten worden niet alleen over de echte wereld gelegd, maar ook verankerd in die wereld en reageren op jou en je omgeving. MR vereist geavanceerdere brillen zoals de Microsoft HoloLens. Extended Reality (XR) is feitelijk de overkoepelende term voor AR, VR én MR. Het verwijst naar elke technologie die digitale en fysieke realiteit combineert.
