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用于神经外科住院医师培训的360°3D虚拟现实手术视频开云体育app官方网站下载入口

丹尼尔·m·布鲁宁 神经外科,Charité-U开云体育app官方网站下载入口niversitätsmedizin柏林;

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客观的

住院医师的培训是外科学科中一项必要但耗时且昂贵的任务。在2019年冠状病毒病大流行期间,由于更多地转向冠状病毒治疗,病例量减少,外科教育变得更具挑战性。在这种情况下,外科手术过程的增强360°3D虚拟现实(VR)视频可以通过虚拟参与手术来实现有效的场外培训。本研究的目的是建立和评估用于神经外科训练的360°3D VR手术视频。

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使用360°摄像机,作者记录了三个标准的神经外科手术过程:腰椎间盘切除术、脑转移切除术和动脉瘤夹闭。结合手术显微镜的立体视图,创建了7到10分钟的360°3D VR视频,增强了注释,覆盖和评论。然后,这些视频通过头戴式显示器呈现给作者所在机构的神经外科住院医生。在观看视频之前,住院医生被要求填写一份问卷,说明他们的VR体验和对具体手术技能的自我评估。看完视频后,住院医生们完成了另一份问卷,以评估他们的质量和有用性。这些参数用5点李克特量表进行了测量。

结果

22位住院医生参与了这项研究。从第1年到第7年,参与者在神经外科的平均经验年数为3.2年。开云体育app官方网站下载入口大多数参与者(86.4%)没有或少于15分钟的VR体验。视频的整体质量被评为好到非常好。沉浸感,即在手术室中的感觉,很高,几乎所有参与者(91%)表示360°VR视频为神经外科培训提供了有用的补充。在这个队列中,VR疾病可以忽略不计。

结论

在这项研究中,作者证明了增强360°3D VR视频在神经外科训练中的可行性和高接受度。通过互补性和互动性内容增强360°视频,有可能有效地支持受训者获得概念性知识。需要进一步研究它们在提高手术技能方面的有效性。

缩写

2019冠状病毒病 头戴式显示器 手术室 研究生学年 立体3D 虚拟现实

客观的

住院医师的培训是外科学科中一项必要但耗时且昂贵的任务。在2019年冠状病毒病大流行期间,由于更多地转向冠状病毒治疗,病例量减少,外科教育变得更具挑战性。在这种情况下,外科手术过程的增强360°3D虚拟现实(VR)视频可以通过虚拟参与手术来实现有效的场外培训。本研究的目的是建立和评估用于神经外科训练的360°3D VR手术视频。

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使用360°摄像机,作者记录了三个标准的神经外科手术过程:腰椎间盘切除术、脑转移切除术和动脉瘤夹闭。结合手术显微镜的立体视图,创建了7到10分钟的360°3D VR视频,增强了注释,覆盖和评论。然后,这些视频通过头戴式显示器呈现给作者所在机构的神经外科住院医生。在观看视频之前,住院医生被要求填写一份问卷,说明他们的VR体验和对具体手术技能的自我评估。看完视频后,住院医生们完成了另一份问卷,以评估他们的质量和有用性。这些参数用5点李克特量表进行了测量。

结果

22位住院医生参与了这项研究。从第1年到第7年,参与者在神经外科的平均经验年数为3.2年。开云体育app官方网站下载入口大多数参与者(86.4%)没有或少于15分钟的VR体验。视频的整体质量被评为好到非常好。沉浸感,即在手术室中的感觉,很高,几乎所有参与者(91%)表示360°VR视频为神经外科培训提供了有用的补充。在这个队列中,VR疾病可以忽略不计。

结论

在这项研究中,作者证明了增强360°3D VR视频在神经外科训练中的可行性和高接受度。通过互补性和互动性内容增强360°视频,有可能有效地支持受训者获得概念性知识。需要进一步研究它们在提高手术技能方面的有效性。

T住院医生和医科学生在外科学科方面的培训可能具有挑战性,因为它通常既耗时又昂贵。12这一点变得越来越重要,因为在现代外科培训中,在手术室(OR)的时间受到工作时间减少和工作流程冷凝的患者数量增加的限制。3.2019年全球冠状病毒病(COVID-19)大流行现在大大加剧了这些问题。实践课程和选修手术保持在最低限度,限制了外科教育的两个关键因素:观察和实践。4- - - - - -7

传统的手术视频仅限于手术显微镜的视频。试图通过头戴式摄像机提供外科医生真实的3D视角来可视化手术室中复杂的相互作用已被证明是不切实际的。1011目前,随着技术的快速发展,越来越多的工具如虚拟现实(VR)可用于推动现代外科培训。VR允许基于立体3D (S3D)视图的多感官沉浸式体验,该视图已成功地在视频和模拟器中实现。912事实证明,虚拟现实的沉浸性和互动性可以提高学习者的学习动机13以及对空间关系的理解814对于神经解剖学,以及手术性能,减少手术时间在腹腔镜手术。15

外科培训的一个相当新的发展是360°视频的实施,这给传统的手术视频提供了一个新的维度,使全面访问手术室成为可能。16为了制作360°视频,一个带有双声道麦克风的支持3d的360°摄像机被放置在一个中心点上,捕捉整个手术室,并使受训者能够转向所有可能的方向,以看到完整的环境。如果显微镜视频也嵌入到360°视频中,学员不仅可以观看显微手术视频,还可以观察到外科医生在手术室内的动作和互动。不同的手术或程序360°视频已经在各种医学学科和设置中进行了测试17- - - - - -21比如体检,22腹腔镜手术1623或者胃肠道内窥镜检查。24在外科培训方面,Yoganathan等人在2018年的一项随机对照试验中表明,360°3D VR视频比2D视频更能帮助外科住院医师获得打结技能。25莱顿大学(University of Leiden)将360°3D VR视频作为移植医学在线课程的一部分。26然而,360°视频提供的主要创新是叠加插图或注释等互动元素的可能性。这不仅有助于强调复杂的术中解剖,而且还有助于解释神经导航和神经监测等必要的多个过程,特别是在神经外科手术中。这种增强的360°视频提供了一个整体的方法,因此不仅应该教授手术技能,而且还促进概念知识。然而,据我们所知,对于复杂的神经外科或神经介入手术,目前只有S3D GoPro或180°视频,而没有增强的360°3D VR视频。10112728在这项研究中,我们想要证明增强360°3D VR视频作为复杂神经外科方法的训练元素是可行的,并进一步评估它们是否被神经外科住院医生视为有用的。

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研究设计

与gamelab合作。在柏林与洪堡大学(德国柏林)合作,我们制作了三个增强360°3D VR视频。视频显示通过椎间入路(腰椎间盘)切除腰椎间盘突出症,显微手术切除脑转移瘤,显微手术切除颅内动脉瘤(动脉瘤)(无花果。12)。然后,在一项前瞻性研究中,从2020年6月到2021年1月,我们使用头戴式显示器(HMD)向我们部门研究生1-7年级的神经外科住院医师展示了培训视频。在观看视频前后分别进行问卷调查。本研究已获得Charité-Universitätsmedizin柏林当地伦理委员会的批准。每位患者和参与手术小组的成员都被告知手术的记录并表示同意。详细方法包括360°3D 开云体育世界杯赔率VR视频的制作、演示、问卷调查和统计补充的方法开云体育世界杯赔率

图1所示。
图1所示。

使用连接照明系统的360°摄像机记录大脑中动脉分叉动脉瘤夹闭时的术中环境照片。

图2所示。
图2所示。

脑转移瘤切除术增强360°3D VR视频截图。立体手术显微镜视频投影到手术室内的虚拟屏幕上。如果需要,请与通讯作者联系,获得使用智能手机VR耳机观看视频的一次性链接。

结果

参与者的特征

本研究纳入22名神经外科住院医师,平均年龄(范围)为30.3岁(25-35岁),平均经验3.2年,培训时间从1年到7年不等。大多数居民为PGY-1 (n = 7, 31.8%) (表1)。大多数参与者为男性(63.6%)。在这项研究之前,22名受训者中只有3人有超过15分钟的VR体验,而大多数住院医生没有(40.9%)或少于15分钟(45.5%)的VR体验(表1)。

表1。

参与者的特征包括VR体验和对我们机构现有技术学习机会的满意度的自我评估,独立于任何特定程序,使用5分李克特量表

特征 价值
总没有。的参与者 22
年龄、年 30.27 (25 - 35)
女性/男性性 36.4% / 63.6%
平均神经外科经验,年开云体育app官方网站下载入口 3.16 (1 - 7)
分布多年的培训
PGY-1 7 (31.8)
PGY-2 4 (18.2)
PGY-3 1 (4.5)
PGY-4 3 (13.6)
PGY-5 3 (13.6)
PGY-6 3 (13.6)
PGY-7 1 (4.5)
VR体验
没有一个 9 (40.9)
< 15分钟 10 (45.5)
> 15分钟 3 (13.6)
我对我所在机构的技术学习机会感到满意 2 (1.75 - -3.0)

除非另有说明,数值以数字(%)、平均值(范围)或中位数[IQR]表示。

360°3D VR视频前的手术技能自我评估

共完成55份问卷(22份腰椎间盘,17份肿瘤,16份动脉瘤)。住院医师经验的量化和他们对特定程序的自我评估总结于表2.在这三次手术中,住院医生最常部分或完全自主地切除椎间盘突出症(平均[范围]分别为11.2次[0-40]和9.8次[0-40])。夹闭动脉瘤的经验仅限于手术过程中的辅助。因此,在椎间盘突出的情况下,对手术准备良好的主观感觉最高(平均[范围]4[2-4]),对手术自我维持性能的最高估计(平均[范围]59.5%[0%-100%])。

表2。

在观看360°3D VR视频之前,对个人操作的立场进行评估

腰椎间盘(n = 22) 肿瘤(n = 17) 动脉瘤(n = 16)
客观的经验
不。该操作部分独立完成的次数 11.2 (0-40) 4.4 (0-40) 0
不。这一操作完全独立完成的次数 9.8 (0-40) 1.5(清廉) 0
不。在这次行动中协助了很多次
< 10 7 (31.8) 7 (41.2) 10 (62.5)
10 - 30 6 (27.3) 6 (35.3) 5 (31.25)
> 30 9 (40.9) 4 (23.5) 1 (6.25)
主观感受的经验/准备
我为这次行动做好了充分的准备 4.0 (2.0 - -4.0) 2.0 (2.0 - -4.0) 2.5 (1.25 - -3.0)
我对这个手术很有经验 2.0 (1.0 - -3.0) 2.0 (1.0 - -3.0) 1.5 (1.0 - -2.0)
我对手术部位的解剖学有相当的了解 4.0 (3.0 - -4.0) 4.0 (2.5 - -4.0) 4.0 (2.5 - -4.0)
这个操作我一个人能做%
意思是(范围) 59.5 (0 - 100) 40.8 (0 - 100) 10.1 (0 30)
中位数(差) 80 (10 - 95) 20 (10 - 85) 10 [0 - 18.8]

本表总结了参与者在观看360°3D VR视频之前的客观和主观经验。数值以数字(%)、平均值(范围)或中位数[IQR]表示。

360°3D VR视频质量评价

观看完视频后,参与者回答了有关视频质量的问题。每个视频的整体质量评分相似,在非常好和良好之间,根据德国学校的成绩,中位数(IQR)为1.5(1.0-2.0):1(非常好)到6(不足)。关于360°视频质量的单独项目可以在表3.简而言之,据报道,视频的长度既不太长也不太短。55例患者中仅有3例(5.45%)出现轻度VR病(头晕/恶心);然而,在任何情况下,VR眩晕都没有导致视频中断或暂停。参与者大多同意手术的重要步骤被适当地包括和描述,关键结构易于识别(所有视频中两个问题的中位数为4)。用户界面和佩戴舒适度令人满意。所有视频的音频覆盖都被评为非常好,而视频的分辨率质量似乎有所不同(椎间盘突出的平均值[范围]3[3 - 5],转移的平均值[3.5-5])。参与者在观看所有视频时都有置身手术室的感觉,这是一种沉浸感的指标。

表3。

评估360°3D VR视频的质量和内容,以及VR头显的用户界面和便利性,使用5分李克特量表

项目 腰椎间盘(n = 22) 肿瘤(n = 17) 动脉瘤(n = 16)
这个视频是为这次行动做准备的 5.0 (3.75 - -5.0) 5.0 (4.5 - -5.0) 5.0 (4.25 - -5.0)
我有一种在手术室里的感觉 4.0 (3.0 - -5.0) 4.0 (4.0 - -5.0) 4.0 (4.0 - -5.0)
看视频时我感到恶心/头晕/头痛 1.0 (1.0 - -2.0) 1.0 (1.0 - -2.0) 1.0 (1.0 - -2.0)
这个视频太短了 2.0 (1.0 - -3.25) 2.0 (1.0 - -3.0) 1.5 (1.0 - -2.75)
这个视频太长了 1.0 (1.0 - -2.0) 1.0 (1.0 - -2.5) 1.5 (1.0 - -2.75)
重要的结构很容易识别 3.0 (2.75 - -4.0) 4.0 (4.0 - -5.0) 4.0 (4.0 - -5.0)
适当地描述了重要的步骤 4.0 (4.0 - -5.0) 4.0 (3.5 - -5.0) 4.0 (3.25 - -5.0)
包括了手术的重要环节 4.0 (4.0 - -5.0) 4.0 (4.0 - -5.0) 4.0 (4.0 - -5.0)
分辨率很好 3.0 (3.0 - -5.0) 5.0 (3.5 - -5.0) 4.5 (4.0 - -5.0)
声音很好 5.0 (4.0 - -5.0) 5.0 (4.5 - -5.0) 5.0 (4.0 - -5.0)
我对用户界面很满意 4.5 (3.75 - -5.0) 5.0 (4.0 - -5.0) 4.5 (4.0 - -5.0)
我对VR头显的佩戴舒适度很满意 4.0 (4.0 - -5.0) 4.0 (4.0 - -5.0) 4.0 (3.25 - -5.0)
质量(德国学校成绩) 1.5 (1.0 - -2.0) 1.5 (1.0 - -2.0) 1.5 (1.0 - -2.0)

数值以中位数[IQR]表示。

360°3D VR视频的主观评价

总的来说,22名受训者中有20人同意或非常同意360°3D VR视频是外科培训的一个很好的补充(图3)。为了评估参与者的主观利益,我们评估了是否有关于各自手术的开放性问题可以得到解决。在这里,我们观察到腰椎间盘视频的评分不同,而肿瘤和动脉瘤视频的评分相当高。在大多数情况下,参与者在看完视频后感到更自信。总体而言,与会者一致认为,增强360°3D虚拟现实影片是为特别行动(图3)。

图3所示。
图3所示。

主观评价360°3D VR手术视频在三个记录手术中的实用性:大脑中动脉分叉动脉瘤夹持术、脑肿瘤(转移)切除术和椎间入路腰椎间盘突出症切除术。

相关分析

对于所有三个视频,分辨率评级与报告的沉浸感呈正相关(斯皮尔曼等级相关系数[r年代] = 0.562, p = 0.013;r年代= 0.747, p = 0.002;和r年代= 0.792, p = 0.001,分别为椎间盘突出、额叶转移和动脉瘤)(表4)。然而,某项手术的经验与有关录像作为准备工作的有用性评分之间并无相关性(表4)。对于椎间盘突出的视频,而不是其他视频,沉浸感和对手术准备有用性的评估之间有很强的统计学上显著的相关性(r年代= 0.55, p = 0.008)。然而,尽管这种相关性不能在脑外科视频中得到统计证实,但在李克特量表上,实用性和沉浸感都得到了4到5分(表4)。

表4。

关键要素的相关分析结果采用Spearman秩相关系数

问题相关的 腰椎间盘(n = 22) 肿瘤(n = 17) 动脉瘤(n = 16)
r年代 p值 r年代 p值 r年代 p值
对分辨率评级的沉浸感 0.562 0.013 0.747 0.002 0.792 0.001
对作为准备工具的有用性评价的沉浸感 0.55 0.008 0.219 0.454 0.089 0.926
不。该操作部分独立完成的次数与有用性的比值 0.404 0.088 0.256 0.332 NA NA
不。该操作独立执行的次数,以评定有用性 0.274 0.253 0.251 0.385 NA NA

NA =不适用。

讨论

本研究的主要发现是增强360°3D VR视频是可行的,为神经外科培训提供了一种可行和有用的工具,并且神经外科学员对此类视频的接受度很高。我们成功录制并制作了360°3D VR神经外科视频,将手术室的360°全景与手术部位的立体显微镜视频相结合。此外,这些视频还增加了教学覆盖、神经成像图片和音频评论。几乎所有的实习医师和住院医师都表示,360°视频为各自的手术做了很好的准备,并很好地补充了现场的外科培训。

外科培训

神经外科的职业生涯早在医开云体育app官方网站下载入口学院就开始了。从医学生阶段到住院医生阶段,再到高度专业化的跨专业团队的合格成员,培训是现代大学医院的重要组成部分。外科训练要求特别高,因为实践和观察是必不可少的,但高工作量和严格的工作时间规定大大减少了在手术室里花费的时间。3.受训者发现自己在病人护理任务、行政任务、教学、培训和研究之间不断处于紧张状态,这导致了时间压力和压力,这两者都对外科培训产生了负面影响。29越来越多的人担心,下一代外科医生在培训结束时可能没有足够的资格独立进行手术。3.COVID-19大流行加剧了这些问题,因为病例量减少,进一步减少了居民和学生的神经外科接触。630.因此,需要创新的教学策略来保持和提高外科住院医师的培训质量。考虑到空间意识的关键作用,31结合神经外科手术中相关步骤的概念和程序知识,培训材料应力求真实和现实地呈现解剖和整体场景。Heath和Cohen-Gadol认为,通过3D成像的深度描绘可以更好地理解解剖关系,这使得学员能够理解基于手术解剖的术中手术决策(例如,动脉瘤或肿瘤解剖技术的夹应用)。9van Beurden等人最近的一篇综述分析了立体视觉的好处,并强调所有相关研究都得出了立体视觉在训练中的优势。32最近的研究也强调了立体视觉在神经解剖学教学中的优势。143334重要的是,S3D成像不仅可以在纯粹的视觉意义上有所帮助,而且还可以用于学习涉及感知或抓取物体的视觉空间任务。9然而,由于即使是改进的头戴式摄像机的教学视频使用立体视觉也不能完全可视化手术过程,1011在这方面,立体360°3D VR视频可以是培训材料的完美补充。这些视频代表了一种整体方法,每一步都有额外的外部观察。因此,自新冠肺炎疫情以来,360°3D VR视频的数量不断增加。17- - - - - -20.2235

360°3D VR视频的主要附加功能之一是沉浸感,在这种情况下是置身于手术室的感觉。沉浸感对于VR应用来说至关重要。在观看360°3D VR视频时,用户可以观察整个手术室,就像他们站在手术室里一样,并跟随外科医生、手术室护士和麻醉师之间复杂的互动。在我们的研究中,解析度评分与沉浸感正相关。在腰椎间盘视频中,浸泡也与手术准备的有效性相关,强调了360°效应的重要性。然而,在另外两个视频中并非如此。然而,这些视频在沉浸感和实用性方面只获得了很高的李克特评分(至少4分)。然而,缺乏与持续高评级的相关性和相对较小的样本并不能排除沉浸感和有用性之间的正相关。事实上,关于沉浸感和实用性的独家正面评价支持了360°效应在脑部手术中的重要性。在这项研究中,我们使用了每只眼睛分辨率为1280 × 1440像素的Oculus Go头显; however, because HMDs with a better resolution will likely provide an even more immersive experience, possibly providing a greater learning benefit, further evaluations should take this into account. This lines up with the findings of Gutiérrez et al. and Rupp et al., in which a high degree of immersion not only enhanced the viewing experience, but also improved learning performance and led “to a greater desire to learn about the video’s subject-matter.”3637与此相一致,Chan等人通过360°视频学习解剖学的医学生参与度高于传统的2D视频。35在一项随机交叉研究中,Harrington等人的2D和360°腹腔镜胆囊切除术视频也显示出更高的参与度,与任务无关的想法更少,表明注意力更集中。23

然而,也有研究表明,360°视频的效果并不好。例如,在标准课程之外播放一段轻柔的剖宫产术的360°3D VR视频,并没有提高学生的知识记忆力。17根据作者的说法,这可能是因为注意力分散效应或认知负荷增加。17在这方面,Andersen et al.和Frederiksen et al.报告称,与传统模拟器或2D视频相比,VR模拟和沉浸式VR视频的认知负荷更高,根据认知负荷理论,这可能会抑制表现和学习。38- - - - - -40然而,我们对360°视频的增强方法可能会使用可单独选择、播放或重复的交互元素来解决这个问题,并且需要更多的研究来评估增强360°视频的有效性及其对认知负荷的影响。另一个重要的问题是如何选择训练视频的干预手段。在需要互动团队合作的复杂术中解剖过程中,3D感知和手术室360°全景可能更有优势。同样,更复杂的手术,包括大型手术团队的互动,可以从沉浸式360°方法中获益,而不是由一个人进行干预(例如,中心静脉导管植入)。19具有常规工作流程的标准化操作特别适合教授概念性知识和相应的步骤顺序。神经外科手术通常需要复杂和广泛的术中技术,如神经监测和神经导航,因此可能更合适。

神经外科中的增强360°视频开云体育app官方网站下载入口

最近的研究显示,在其他外科学科的可用性360°视频令人鼓舞的结果。1824然而,在神经外科中,只有开云体育app官方网站下载入口S3D视频是用头戴式摄像机拍摄的10或180°3D视频,其中外科医生的视角通过解剖叠加和CT扫描增强,2728已经被评估过了。手术显微镜的详细视图与360°视图相结合,为基于视频的学习提供了一个新的维度。据我们所知,尽管3D成像在神经外科研究和教育中发挥着巨大的作用,但这是第一次在神经外科中实施增强360°3D VR视频的研究。开云体育app官方网站下载入口41由于神开云体育app官方网站下载入口经外科是一个多元化的领域,我们选择了三种不同的典型干预措施,涵盖三个主要领域:脊柱、肿瘤和血管。这些操作也代表了受训人员不同阶段的经验。根据Stienen等人的研究,幕上开颅术(包括额叶脑转移切除术)和背侧无固定脊柱手术(包括腰椎间盘切除术)是欧洲神经外科住院医师最常进行的手术。2然而,血管病变的显微外科治疗,如动脉瘤夹闭,通常只在住院医师期间由助理完成,很少在监督下进行,甚至很少独立进行。2在我们的队列中也观察到。大多数参与者都同意视频帮助他们对手术更有信心的说法。与我们的结果相似,360°视频提高了住院医师在正颌手术中进行Le Fort I型截骨术的自信心。4243我们决定专门针对初学者的需求定制增强的360°视频,因此研究参与者是年轻的居民。然而,有趣的是,受训者已经独立完成的外科手术次数与他们对视频质量和有用性的评估之间没有显著的相关性。这强调了360°教育视频的实用性,也为更有经验的学员。

在骨科住院医师手工培训成功的过程中,学前教育的作用已经被证明可以提高术中表现和知识保留。44我们将视频的持续时间限制在7.5-9.5分钟,以便在进行类似操作之前快速查看视频,并降低VR眩晕的风险,这是VR应用中常见的问题,症状包括恶心、定向障碍、头痛、头晕或眼睛疲劳。45在parents等人的研究中,他们分析了360°视频在向学生教授剖宫产术中的作用,超过50%的参与者报告了VR疾病。17根据对与头戴式显示器相关的VR疾病因素的荟萃分析,少于10分钟的视频长度,低视觉刺激以及用户发起的运动与环境相匹配有助于降低风险。45因此,我们的参与者认为视频的长度是合适的。

360°3D VR技术的缺点,未来可能的实现和推广

虽然360°3D VR视频提供了一种创新和有前途的外科培训方法,但对复杂设备和先进技术支持的需求是一个缺点,可能会限制其在神经外科和其他外科项目中的普遍可用性和广泛实施。这样的视频需要一个360°的摄像机和一个专门的团队来录制、编辑和拼接,与传统的2D视频相比,这大大增加了成本。23在我们学院,制作一个360°3D VR视频的成本约为3000欧元。因此,360°VR视频的制作可能会保留给有必要财力和技术手段的中心。同时,这些视频也可以分发到其他医院和国家,只需要翻译成不同的语言。这种方法也是支持发展中国家的一种方式,因为一个简单的VR耳机足以使用视频进行高水平教学。另一个积极的方面是能够为不同的用户群体量身定制相同的360°VR视频,以便为不同的专业群体提供不同重点的教育视频。例如,Edwards等人通过360°视频展示了手术室护士自信心、理解力、技术技能和效率的提高。43总的来说,VR视频更具可持续性,其收益超过了高昂的制作成本。此外,根据Benet等人的研究,神经外科研究和教育中的3D成像可以帮助降低总体医疗成本,并通过提高手术技能和缩短学习曲线来改善患者的预后。41我们认为,这些优势同样适用于360°3D VR视频,需要在未来进一步评估。所介绍的装置由一个360°摄像机与外科显微镜视频集成组成,特别适用于主要的显微外科手术。

这些对360°3D VR视频的首次见解鼓励我们在我们的部门实施VR视频库,其中包含各种标准神经外科手术的教学视频。现在,实习医生和住院医生可以随时使用HMD和视频,并将其视为自学和手术准备的有效补充(图4)。进一步的研究计划证实增强360°3D VR视频对综合学习和认知负荷的益处。从未来的角度来看,我们还打算调整这些视频以用于患者教育,就像之前的研究证明的放射治疗计划一样。46

图4所示。
图4所示。

本系VR视频库的代表形象。电视屏幕显示参与者正在观看的内容。

限制

由于这只是一个单一中心的可行性研究,我们的研究受到一些众所周知的限制。首先,样本量和视频数量都比较少。其次,我们的研究依赖于居民对有用性的主观评价。然而,李克特量表代表了一种合适的工具,以科学的方式评估主观评价,并已在类似的评估研究中普遍使用。47- - - - - -49尽管如此,与传统视频相比,使用增强360°3D VR视频客观评估手术技能的知识保留和获得的进一步研究是有必要的,以评估360°VR视频的体验是否明显优于使用简单工具的体验。在本研究中,首次证明了该方法在神经外科训练中的可行性和有效性。事实上,我们的视频只能挖掘增强360°3D VR操作视频的部分巨大潜力。下一步,我们的目标是添加交互元素,允许用户进入不同步骤或类别的细节,如解剖,程序知识和交互,从而个性化视频,以适应每个用户的需求。

结论

这一初步评估提供了令人鼓舞的结果,即360°VR视频作为神经外科培训的补充,值得进一步研究。沉浸式VR视频可以帮助学生、实习生和住院医生为手术室做好准备,从而缩短学习曲线。此外,360°3D VR视频是可持续的,还可以帮助解决大流行带来的额外培训挑战。然而,对知识保留或技能习得的影响需要在未来的研究中进一步研究。

致谢

Acker博士是柏林卫生研究所慈善临床医生科学家计划的参与者,该计划由Charité-Universitätsmedizin柏林和柏林卫生研究所资助。我们感谢卓越集群的支持:“活动事项”。“图像空间材料”由德国研究中心(DFG;德国卓越战略项目(EXC 2025-390648296)。我们也感谢gamelab的帮助。柏林以及Matías Bertoia, 360°视频编辑。

披露的信息

作者报告在本研究中使用的材料或方法或本文中指定的研究结果不存在利益冲突。开云体育世界杯赔率

作者的贡献

构思与设计:Acker, Bruening, Stein, Picht。数据采集:Bruening, Fuellhase。数据分析与解释:Acker, Bruening。起草文章:Acker, Bruening, Truckenmueller。批判性修改文章:Acker, Truckenmueller, Stein, Fuellhase, Vajkoczy, Picht。审稿提交版本:所有作者。代表所有作者批准了稿件的最终版本:Acker。统计分析:布鲁宁。行政/技术/物资支持:Stein, Fuellhase, Vajkoczy, Picht。

补充信息

在线内容

补充材料可在网上获得。

之前的演讲

这项工作的部分内容以抽象形式在2020年10月17日的德国神经外科学会(Deutsche Gesellschaft f r Neurochirurgie)神经肿瘤学年会上进行了虚拟展示;并将于2021年6月9日在德国神经外科学会(Deutsche Gesellschaft f r Neurochirurgie)年会上发表。

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    图1所示。
    在图库中查看
    图1所示。

    使用连接照明系统的360°摄像机记录大脑中动脉分叉动脉瘤夹闭时的术中环境照片。

  • Screenshot of the augmented 360° 3D VR video of the resection of a cerebral metastasis. The stereoscopic operative microscope video is projected onto a virtual screen within the OR. Please contact the corresponding author for a one-time link to view the video using a smartphone VR headset, if needed.<\/p><\/caption>"}]}" aria-selected="false" role="option" data-menu-item="list-id-429df3d0-3f9a-48a3-ac6f-c3b289d3a77e" class="ListItem ListItem--disableGutters ListItem--divider">

    图2所示。
    在图库中查看
    图2所示。

    脑转移瘤切除术增强360°3D VR视频截图。立体手术显微镜视频投影到手术室内的虚拟屏幕上。如果需要,请与通讯作者联系,获得使用智能手机VR耳机观看视频的一次性链接。

  • Subjective evaluation of the usefulness of the 360° 3D VR operative videos for each of three recorded surgeries: clipping of a middle cerebral artery bifurcation aneurysm, removal of a brain tumor (metastasis), and excision of a lumbar disc herniation via an interlaminar approach.<\/p><\/caption>"}]}" aria-selected="false" role="option" data-menu-item="list-id-429df3d0-3f9a-48a3-ac6f-c3b289d3a77e" class="ListItem ListItem--disableGutters ListItem--divider">

    图3所示。
    在图库中查看
    图3所示。

    主观评价360°3D VR手术视频在三个记录手术中的实用性:大脑中动脉分叉动脉瘤夹持术、脑肿瘤(转移)切除术和椎间入路腰椎间盘突出症切除术。

  • Representative image of the VR video library in our department. The television screen is on to demonstrate the content the participant is watching.<\/p><\/caption>"}]}" aria-selected="false" role="option" data-menu-item="list-id-429df3d0-3f9a-48a3-ac6f-c3b289d3a77e" class="ListItem ListItem--disableGutters ListItem--divider">

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    在图库中查看
    图4所示。

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    Pieterse广告Huurman瓦尔Hierck英国石油公司ReindersMEJ介绍360°虚拟现实在肾移植教育中的创新技术Transpl Immunol2018495- - - - - -6

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    Rostrif合资企业LonjonNgydF4y2Ba从立体录音到虚拟现实耳机:设计一种学习外科手术的新方法Neurochirurgie2017631):1- - - - - -5

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    RosDebienBCytevalC莫伦纳NgydF4y2BaFLonjonNgydF4y2Ba在虚拟现实中应用沉浸式教程来学习新技术Neurochirurgie2020664):212- - - - - -218

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    FlinnJT米勒一个PyatkaNgydF4y2Ba布鲁尔J施耐德TCG压力对外科技能习得学习的影响医学教2016389):897- - - - - -903

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    Pelargos体育Chakraborty一个史密斯邓恩如果鲍尔2019冠状病毒病大流行期间神经外科住院医师教育和情绪评估:一项北美调查世界Neurosurg2020140e381- - - - - -e386

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    赫加蒂Keehner科恩CMontelloD空间认知在医学中的作用:在专业人才选拔和培养中的应用.:艾伦GL艾德应用空间认知:从研究到认知技术劳伦斯·厄尔鲍姆联合出版社2007285-315

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    范BeurdenMHPHIjsselsteijnWJuolaJ立体显示在医学上的有效性综述3 d Res20123.3.

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    D威尔逊道明RockholdRW雷曼兄弟林奇JC三维血管立体模型在医学生解剖学教学中的有效性评价自然科学教育2017101):34- - - - - -45

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    JacquessonT西蒙EDauleacCMargueronl罗宾逊P莫顿P立体三维可视化:医学院校神经解剖学教学的兴趣外科放射治疗2020426):719- - - - - -727

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    V拉森ND喜怒无常的梅奥DG沙阿360°与2D视频对参与解剖学教育的影响Cureus2021134):e14260

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    古铁雷斯F皮尔斯J范盖拉虚拟机et al。沉浸度对医学教育虚拟现实模拟学习效果的影响Stud健康技术信息2007125155- - - - - -160

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    拉普奥德特吉隆坡KozachukJ米歇利斯史密斯晶澳麦康奈尔DS在360度视频中调查学习成果和主观体验第一版建造2019128256- - - - - -268

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    安徒生SA米凯尔森PTKongelCaye-ThomasenPSørensen女士乳突切除术技能训练中的认知负荷:虚拟现实模拟与传统解剖的比较J外科教育2016731):45- - - - - -50

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    安徒生看到KongelSørensen女士分布式虚拟现实模拟训练对后续解剖训练中认知负荷的影响医学教2018407):684- - - - - -689

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    FrederiksenSørensenSMDKongelet al。沉浸式虚拟现实与传统的腹腔镜手术虚拟现实模拟训练中的认知负荷和表现:一项随机试验杂志Endosc2020343.):1244- - - - - -1252

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    驱魔师一个TabaniH格里斯沃尔德Det al。三维成像在神经外科研究和教育中的应用世界Neurosurg201691317- - - - - -325

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    PulijalaY皮布尔斯DAyoub一个沉浸式虚拟现实在外科训练中的有效性——一项随机对照试验口腔颌面外科2018765):1065- - - - - -1072

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    爱德华兹TC帕特尔一个SzyszkaBet al。沉浸式虚拟现实使复杂翻修全膝关节置换术中护理人员的技术技能获得成为可能骨科创伤外科202114112):2313- - - - - -2321

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    Tarchala夏博诺Aduljabbar跳频电话基于“增大化现实”技术韦伯学前教育提高了骨科住院医师手工培训的成功率J外科教育2019765):1433- - - - - -1439

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    SaredakisDSzpak一个BirckheadBKeage里索一个LoetscherT与头戴式显示器中虚拟现实疾病相关的因素:系统回顾和荟萃分析神经科学20201496

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    约翰逊KLiszewskiBDawdyKYMcGuffin360度学习:使用虚拟现实进行放射治疗患者教育的试点研究医学影像放射科学[J]2020512):221- - - - - -226

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    克拉克沃森D构建效度:创造客观测量工具的新进展Psychol评估20193112):1412- - - - - -1427

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    杰布NgV泰河l李克特量表发展进展综述:1995-2019审查前面Psychol202112637547

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    MeulenbroeksR范Joolingen或者说是在冠状病毒测量下,学生自我报告的幸福感,对未来的教训Heliyon202281):e08733

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