Bewertungsmethode mit mehreren Metriken für eine zuverlässige Bewertung der Hornhautnahtfähigkeiten

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 2920 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Details zu den Metriken

Ziel dieser Studie war es, die Effizienz einer Bewertungsmethode mit mehreren Metriken zu bewerten, um zwischen Chirurgen mit unterschiedlicher Erfahrung bei der Durchführung einer Hornhautnahtaufgabe zu unterscheiden. Freiwillige Augenärzte wurden entsprechend ihrer Erfahrung im Hornhautnähen in drei Gruppen eingeteilt (Senior [SG], Junior [JG] und Novice [NG]). Alle Teilnehmer führten drei Sitzungen zum Verschluss der Hornhautwunde durch drei Stiche durch. Das Nähen und die Körperhaltung der Teilnehmer wurden mit Kameras aufgezeichnet und von zwei blinden Gutachtern auf Stichqualität (mithilfe des Zhang-Scores) und Ergonomie (mithilfe des Rapid Upper Limb Assessment [RULA]-Scores) beurteilt. Die Aufgabendauer wurde aufgezeichnet. Es wurden objektive Analysen der Stichgeometrie und der Instrumentenposition durchgeführt. Wir haben 24 Teilnehmer aufgenommen: 5 in der SG, 8 in der JG und 11 in der NG. In erfahreneren Gruppen war die Stichqualität deutlich besser und die Zeit zur Durchführung des Eingriffs deutlich kürzer (p < 0,001 bzw. p = 0,002). SG-Teilnehmer respektierten den regelmäßigen Abstand und die Parallelität zwischen den Stichen besser als andere (p = 0,01). Die Instrumentenposition war in den Gruppen ähnlich, obwohl SG-Teilnehmer im Vergleich zu NG-Teilnehmern ihre Hin- und Herbewegungen minimierten. Die Ergonomiebewertung war ähnlich. Durch die Bewertung mehrerer Metriken konnte effizient ermittelt werden, wie zwischen Anfängern und erfahrenen Chirurgen in Bezug auf Hornhautnahtfähigkeiten unterschieden werden kann, und es wurden Hinweise für zukünftige Schulungsstudien gegeben.

Die Durchführung und Beurteilung chirurgischer Eingriffe an simulierten Geweben wurde durch die Einführung chirurgischer Schulungsprogramme1 gefördert. Solche Programme machen es für Anfänger überflüssig, ihre Praxis an echten Patienten zu beginnen. Tatsächliche Trainingsprogramme weichen jedoch sowohl hinsichtlich der Parameter als auch der Bewertungsmethoden stark voneinander ab2,3. Die sorgfältige Auswahl dieser letzteren ist von großer Bedeutung für die Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit der Beurteilung chirurgischer Fähigkeiten4.

Das Nähen der Hornhaut ist eine grundlegende Fertigkeit in der Augenchirurgie, die bereits zu Beginn der Facharztausbildung erlernt werden sollte. Daher sollte eine vorausschauende Schulung für die Praxis gefördert werden, um das chirurgische Ergebnis zu verbessern und das Risiko von Komplikationen bei vielen ophthalmologischen Eingriffen zu verringern5. Während nur wenige Studien über spezielle Schulungsprogramme berichten3, sind Bewertungsinstrumente für das Hornhautnähen noch unterentwickelt6,7.

Der Vergleich der Leistung desselben chirurgischen Eingriffs durch sowohl unerfahrene als auch erfahrene Chirurgen würde es ermöglichen, Parameter objektiv zu identifizieren, bei denen je nach chirurgischer Erfahrung starke Unterschiede auftreten. Diese Parameter könnten den Auszubildenden spezifische Kennzahlen liefern, mit denen sie ihr Fähigkeitsniveau beurteilen und auf die sie sich während des Trainings konzentrieren können.

Ziel dieser Studie war es, den Nutzen einer Bewertungsmethode für Hornhautnahtfähigkeiten zu bewerten, die mehrere Metriken zur Beurteilung der Ergonomie sowie der Nahtqualität und -geschwindigkeit kombiniert. Zu diesem Zweck verglichen wir prospektiv die Leistung einer Aufgabe zum Schließen einer Hornhautwunde für drei Gruppen von Augenchirurgen unterschiedlicher Erfahrung – Anfänger, Junior und Senior.

Wir haben 24 Teilnehmer in die Studie aufgenommen. Fünf (20,8 %) wurden in der SG (Senior-Gruppe), 8 (33,3 %) in der JG (Junior-Gruppe) und 11 (45,8 %) in der NG (Novice-Gruppe) untergebracht. Von den Teilnehmern der SG führten zwei Chirurgen routinemäßig Hornhautstiche durch, zwei weitere waren pädiatrische Augenchirurgen, die routinemäßig Strabismus- und Kataraktoperationen durchführten, und einer war ein vitreoretinaler Chirurg. Die Teilnehmer der JG hatten keine regelmäßige chirurgische Tätigkeit und führten zeitweise Hornhautstiche durch. Die Wunde bei jedem Transplantat wurde bei der Untersuchung der Aufzeichnungen als identisch angesehen. Alle Teilnehmer absolvierten die drei Nahtsitzungen. Mehrere Teilnehmer der SG und der JG führten zwischen den Sitzungen eine erhebliche Anzahl von Hornhautstichen durch (durchschnittlich 22,0 ± 31,2 Stiche für die SG und 3,9 ± 6,5 für die JG), während Teilnehmer der NG keine Stiche durchführten. Vor diesem Hintergrund wurden die Ergebnisse der drei Sitzungen zur statistischen Analyse in der NG zusammengefasst, während für die JG und die SG nur die erste Sitzung berücksichtigt wurde. Der Erfahrungsgewinn von einer Sitzung zur nächsten wurde in der NG aufgrund des kurzen Formats der Nahtübung und des relativ langen Zeitintervalls zwischen zwei Sitzungen als vernachlässigbar angesehen, während Teilnehmer aus der JG und der SG zwischen zwei Sitzungen viele Nähte durchführten könnten ihre Ergebnisse beeinflusst haben.

Alle SG- und JG-Teilnehmer schafften es, in jeder Sitzung die drei erforderlichen Stiche zu erreichen. Unter den NG-Teilnehmern waren 21,1 % (N = 7) in allen Sitzungen nicht in der Lage, einen einzigen Stich zu beenden, während 72,7 % (N = 24) alle drei Stiche schafften (Tabelle 1).

Der Zhang-Score für die Nahtleistung stieg signifikant mit dem Fachwissen der Teilnehmer (36,0 [28,0–43,0] für NG, 50,5 [47,0–54,5] für JG und 58,0 [58,0–59,0] für SG; p < 0,001) (Tabelle 1 und Abb. 1A). Der RULA-Score für die Ergonomiebewertung unterschied sich nicht zwischen den Gruppen (Tabelle 1).

Box-and-Whisker-Diagramm, das den Stichqualitätsbewertungswert (Zhang-Score) (A) und die Zeitanalyse (B) für die drei Gruppen der Studie (Mediane und Interquartilbereiche) darstellt. (A) Der Zhang-Score stieg in erfahreneren Gruppen signifikant an (Anfängergruppe < Juniorgruppe < Seniorgruppe; p < 0,001). (B) Gesamtzeit mit Strafen für die Durchführung von drei Hornhautstichen (orange), die Zeit, die für die Durchführung des ersten (blau) und zweiten (grün) Stichs benötigt wurde, verringerte sich in erfahreneren Gruppen signifikant (p = 0,002, p = 0,013 und p = 0,032). jeweils). Die Zeit für den dritten Stich (rot) unterschied sich zwischen den Gruppen nicht. Die Daten werden als Mediane und Interquartilbereiche dargestellt.

Die Gesamtzeit bis zum Erreichen des Wundverschlusses verringerte sich mit der Fachkenntnis der Teilnehmer deutlich (13,1 [10,6–18,9] Minuten für NG, 7,97 [6,75–9,84] Minuten für JG und 6,90 [5,77–7,23] Minuten für SG; p = 0,00185 ). Dieses Ergebnis blieb auch ohne Zeitstrafen erhalten (p = 0,0175).

Die Zeit, einen einzelnen Stich zu erzielen, verringerte sich während der Sitzung in allen drei Gruppen. Dies führt zu einer Lernkurve, bei der der Zeitunterschied von einem Stich zum nächsten erwartungsgemäß für einen SG-Teilnehmer weniger signifikant ist als für einen NG-Teilnehmer. Nur die NG-Teilnehmer benötigten mehr Zeit für die Durchführung ihres dritten Stichs im Vergleich zum zweiten Stich (Tabelle 1 und Abb. 1B).

Obwohl die Vergleiche der Prozentsätze der in den einzelnen Zonen verbrachten Zeit zwischen den Gruppen keine signifikanten Unterschiede aufwiesen, schienen die SG-Teilnehmer ihre Auftrittszeit auf Zone 1 zu konzentrieren (durchschnittlich 69,2 % der Gesamtzeit). Im Gegensatz dazu verbrachten JG- und NG-Teilnehmer nur 54,7 % bzw. 61,0 % der Gesamtzeit in dieser Zone (Tabelle 1). SG-Teilnehmer schienen ihre Hin- und Herbewegung zwischen Zone 1 und 2 im Vergleich zu NG-Teilnehmern zu minimieren (Abb. 2B, C). Die Zeit, die die SG-Teilnehmer draußen in Zone 3 verbrachten, korrelierte mit der Erfüllung zweier spezifischer Aufgaben: dem Ziehen des Fadens nach dem Einführen der Nadel durch die Hornhaut und dem Wechseln der Instrumente vor dem Durchschneiden des Fadens. NG-Teilnehmer hingegen benötigten mehrere Passagen in Zone 3, um die Nadel neu zu positionieren, mit dem Nadelhalter zu greifen oder den Faden aus dem Sichtfeld zu verschieben.

Zonenanalyse. (A) Das Sichtfeld des Mikroskops wurde durch Zeichnen zweier separater Kreise in drei Zonen unterteilt: Zone 1 entspricht der Oberfläche der Hornhaut (roter Kreis), Zone 2 der Oberfläche der Montagebasis (grüner Kreis) und Zone 3 der Außenseite des Montagesockels. Die Position chirurgischer Instrumente innerhalb dieser Zonen wurde im Laufe der Zeit gemeldet. (B,C) Diagramme, die den Übergang der chirurgischen Instrumente innerhalb von drei verschiedenen Zonen im Laufe der Zeit für einen repräsentativen Anfänger- (B) und Senior-Teilnehmer (C) darstellen.

Die Ergebnisse der vier geometrischen Kriterien wurden zwischen den Gruppen verglichen (Tabelle 1). Die Länge der Stiche, der Abstand und der Winkel zwischen zwei Stichen unterschieden sich zwischen den Gruppen nicht (Abb. 3A, C, D). Das Längenverhältnis von Stich 2 oder 3 im Vergleich zu Stich 1 unterschied sich deutlich zwischen den Gruppen (Abb. 3B). Mit einem Längenverhältnis nahe 1 führten die Teilnehmer der JG regelmäßigere Stiche durch als die Teilnehmer der SG, bei der das Längenverhältnis im Laufe der Sitzung zunahm (Verhältnis von 1,05 [0,87–1,24] gegenüber 1,16 [1,03–1,28]; p = 0,0114). Die Stichlänge nahm im Verlauf der Sitzung im NG ab (Verhältnis 0,83 [0,67–1,02]).

Box-and-Whisker-Diagramm, das objektive geometrische Beurteilungen der Hornhautstiche für drei Gruppen von Chirurgen darstellt. Dargestellt sind die Länge der Stiche (A), das Längenverhältnis zum ersten Stich (B), der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stichen (C) und der Winkel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stichen (D). Das Längenverhältnis in Bezug auf den ersten Stich nahm in erfahreneren Gruppen signifikant zu (Anfängergruppe < Juniorgruppe < Expertengruppe; p = 0,011). Die Daten werden als Mediane und Interquartilbereiche dargestellt.

Die Prävalenz des Spielens von Videospielen und Musikinstrumenten sowie die Ergebnisse der Angstbewertung waren in allen Gruppen ähnlich (Ergänzungstabelle 1). Der subjektive Komfort beim Hornhautnähen während der Sitzungen war bei der NG im Vergleich zu den übrigen Teilnehmern signifikant geringer (5,0 ± 1,3 vs. 7,8 ± 2,4; p = 0,001), während Teilnehmer aus der JG einen signifikant höheren Wert hatten als die anderen Teilnehmer ( 8,0 ± 1,9 vs. 5,8 ± 2,3; p = 0,026). Der subjektive Progressionsscore der NG war signifikant höher als in den anderen Gruppen (3,3 ± 0,8 vs. 2,6 ± 0,8; p = 0,025), während die SG im Vergleich zu den anderen Gruppen signifikant geringere Progressions- und Nutzenscores meldete (2,2 ± 0,8 vs. 3,1 ±). 0,7; p = 0,013 und 2,2 ± 0,8 vs. 3,2 ± 0,8; p = 0,01 für Progressions- bzw. Nutzen-Scores).

In der hier besprochenen Studie wurden drei Gruppen von Augenärzten mit unterschiedlicher Erfahrung im Hornhautnähen prospektiv im Rahmen einer Aufgabe zum Schließen von Hornhautwunden mit drei Stichen verglichen. Bewertet wurden Qualität und Geometrie der Stiche, Instrumentenhandhabung, Körperergonomie und Zeit zur Durchführung des Eingriffs.

Der Zhang-Score differenzierte effizient zwischen der Stichqualität zwischen den Gruppen. Aktuelle Bewertungsinstrumente für die Qualität von Hornhautstichen sind nach wie vor unterentwickelt und können manchmal nicht zwischen erfahrenen und nicht erfahrenen Chirurgen unterscheiden3,8. Der Zhang-Score ermöglicht eine umfassende Beurteilung der Qualität des Hornhaut-Wundverschlusses, indem er den Abschluss jedes aufeinanderfolgenden Stichs, die Bewegungsfreiheit, die benötigte Zeit, die Geometrie der Stiche und die Wirksamkeit des Wundverschlusses genau bewertet9. Eine solche Beurteilung mehrerer Parameter ermöglicht eine genauere Darstellung „realer“ Nahtaufgaben. Von den ursprünglich von Zhang et al. vorgeschlagenen 15 Punkten wurden drei entfernt: die „präoperative Vorbereitung“, die „postoperative Reinigung“ und die „Knotenrotation“. Obwohl die ersten beiden für diese Studie als nicht relevant erachtet wurden, könnte die „Knotendrehung“ eines Stichs zur endgültigen Wirksamkeit des Wundverschlusses beitragen und sollte in zukünftigen Bewertungen bewertet werden (ergänzende Abbildung 1).

Bei Augenchirurgen wurden Muskel-Skelett-Erkrankungen gemeldet, was darauf hindeutet, dass ergonomische Praktiken während der chirurgischen Ausbildung von großer Bedeutung sind10. In dieser Studie wurde die Ergonomie anhand des RULA-Scores bewertet, der eine Bewertung der Haltung des Chirurgen (Kopf-, Rumpfhaltung und obere Gliedmaßen bis zum Handgelenk) im Sitzen ermöglicht11. Dieser Wert unterschied sich nicht zwischen den Gruppen. Es ist jedoch fraglich, ob RULA auf mikrochirurgische Eingriffe anwendbar ist, da es keine genaue Beurteilung kleiner Bewegungen ermöglicht. Die Beurteilung der Kopfposition in drei verschiedenen Winkeln und Handbewegungen unter Berücksichtigung nur der Handgelenksposition ist möglicherweise zu einfach. Darüber hinaus könnte sich die Beurteilung der Beugungs- und Streckwinkel subtiler Körperbewegungen (z. B. der Unterarme oder des Handgelenks) für die Prüfer als Herausforderung erwiesen und zu übermäßig subjektiven Bewertungen geführt haben.

Die Bewertung der Zhang- und RULA-Scores war zeitaufwändig (mehrstufige Analyse mit mehreren Bewertungen). Die Automatisierung dieser Bewertungen würde eine schnelle, objektive und reproduzierbare Analyse der Nahtaufgabe ermöglichen. Die Beurteilung von Nähfähigkeiten könnte sich auf vorgegebene Parameter stützen, die durch künstliche Intelligenz bewertet werden. Die Ergonomiebeurteilung soll durch eine 3D-Aufzeichnung der Hand- und Fingerbewegungen erfolgen. Das Imperial College Surgical Assessment Device (ICSAD) ermöglicht die dreidimensionale Aufzeichnung der Zeigefingerbewegungen während einer Augenoperation. Allerdings wird das Gerät als umständlich, schwierig zu installieren und teuer6 beschrieben. Weitere Studien zu ähnlichen, aber erschwinglicheren Alternativsystemen sollten durchgeführt werden. Eine automatisierte Beurteilung mit direkt verfügbaren Ergebnissen würde die Auszubildenden motivieren, Verfahren selbstständig durchzuführen. Darüber hinaus könnten das Wohlbefinden und das Selbstvertrauen von Anfängern durch die Möglichkeit gestärkt werden, ohne Aufsicht eines erfahrenen Lehrers zu üben.

Die Gesamtzeit für die Durchführung des Eingriffs war bei erfahrenen Chirurgen im Vergleich zu jüngeren und unerfahrenen Chirurgen deutlich kürzer. Solche Daten sind in der aktuellen Praxis relevant, da die Verkürzung der Dauer eines chirurgischen Eingriffs dessen Qualität erhöht12. Hinsichtlich der Zeit, die für die Ausführung jeder der drei Stiche benötigt wurde, wurde kein Unterschied zwischen den JG- und SG-Teilnehmern beobachtet, während die NG-Teilnehmer für die Ausführung der dritten Masche mehr Zeit benötigten als für die zweite Masche. Dieses Ergebnis könnte auf Ermüdungserscheinungen gegen Ende des Eingriffs oder auf eine erhöhte Belastung zurückzuführen sein, die es schwierig macht, den Eingriff zu beenden. Die geringere Erfahrung in dieser Gruppe erklärt dieses Ergebnis höchstwahrscheinlich. Die subjektive Bewertung der Teilnehmer zeigte einen deutlich geringeren anfänglichen Komfort während der Nahtsitzungen im NG. Die Zwischenzeit unterschied sich nicht zwischen den Gruppen. Dieser Befund sollte parallel zur Analyse des Umgangs der Teilnehmer mit chirurgischen Werkzeugen berücksichtigt werden.

Die Analyse des Instrumentenhandlings ergab, dass die SG-Teilnehmer ihre Auftrittszeit hauptsächlich in Zone 1 konzentrierten, während die JG und NG weniger Zeit in dieser Zone verbrachten. Die SG-Teilnehmer schienen ihre Hin- und Herbewegung zwischen Zone 1 und 2 im Vergleich zu den NG-Teilnehmern zu minimieren. Diese Daten zeigen, dass erfahrenere Chirurgen ihre Bewegungen wahrscheinlich auf den Zielbereich konzentrieren und außerhalb des Operationsfeldes Zeit sparen. In der Literatur gibt es Berichte über die visuelle Echtzeitverfolgung chirurgischer Instrumente mithilfe spezifischer Algorithmen, Instrumentenmodellierungs- oder Bewegungsanalysesoftware, die eine Möglichkeit sein könnten, die Instrumentenhandhabung genauer zu beurteilen13,14. Durch die Beobachtung von Raumkameras konnte die außerhalb des Operationsfeldes verbrachte Zeit analysiert werden. Die Analyse der Instrumentenhandhabung kann dabei helfen, die Bewegungsökonomie und die Effizienz des Verfahrens zwischen Gruppen zu unterscheiden. Es sollte jedoch mit der Aufzeichnung von Körperbewegungen kombiniert werden, indem Kameras im Operationssaal (OP) angebracht werden. Körperbewegungen könnten durch Zählen der Anzahl der Bewegungen mit signifikanter Amplitude in eine vordefinierte Richtung beurteilt werden. Die automatisierte Zählung könnte, wie bereits berichtet, mithilfe eines Computerprogramms durchgeführt werden, das eine selektive Kennzeichnung von Werkzeugen oder Körperteilen von Interesse anwendet15. Es gibt auch völlig andere Methoden zur Beurteilung von Körperbewegungen, wie zum Beispiel die Anwendung von Elektromyogramm-Sensoren (EMG) an Gliedmaßen und Rumpf, um verschiedene Körperhaltungen während einer Operation zu beurteilen16.

Die Analyse der Stichgeometrie ergab, dass die JG-Teilnehmer im Hinblick auf die Länge regelmäßigere Stiche ausführten als die SG-Teilnehmer, deren Stichlänge im Laufe der Sitzung zunahm. Wenn man bedenkt, dass eine geeignete Hornhautnaht aus 2 mm langen Stichen bestehen sollte, führten alle Teilnehmer Stiche in Untergröße durch, auch ältere Teilnehmer. Diese Ergebnisse sind überraschend, doch die Trainingsbedingungen könnten erfahrene Chirurgen, die an OP-Bedingungen gewöhnt sind, verärgert haben. Hierzu könnten mehrere Faktoren beigetragen haben, beispielsweise das Fehlen einer Patientenstirn aufgrund der Verwendung einer künstlichen Vorderkammer. Wenn man jedoch davon ausgeht, dass ein Abstand von 1 mm immer noch zufriedenstellend ist, respektierten die SG-Teilnehmer dieses Intervall am besten und führten im Vergleich zu den anderen Teilnehmern die meisten parallelen Stiche durch. Obwohl sich diese Ergebnisse nicht eindeutig zwischen Anfängern oder Junior-Chirurgen und erfahrenen Chirurgen unterscheiden, könnte eine automatisierte und schnelle Analyse der Nahtmerkmale eine vielversprechende Methode für die Nachverfolgung der Leistungen von Assistenzärzten sein. Längere Eingriffe und Situationen, die näher am OP liegen, sollten dabei helfen, dies zu verdeutlichen.

Subjektive Skalen ermöglichten es, die Gefühle und Eindrücke der Auszubildenden bezüglich des Eingriffs zu verdeutlichen. Überraschenderweise war der anfängliche Komfort beim Hornhautnähen bei der SG nicht am höchsten. Dies kann wiederum an der unterschiedlichen Umgebung im Vergleich zu den üblichen OP-Bedingungen liegen. Die Angstwerte waren zwischen den Gruppen ähnlich. Die Reproduktion der genauen OP-Bedingungen (Geräusche, Beleuchtung und Zeitpunkt der Wirkung von Anästhetika) kann zu Unterschieden zwischen den Gruppen führen, wobei Anfänger in dieser Situation wahrscheinlich ängstlicher sind. Frühere Erfahrungen mit Videospielen und Musikinstrumenten korrelierten nicht mit besseren mikrochirurgischen Fähigkeiten, was mit früheren Berichten in der Mikrochirurgie übereinstimmt17.

In dieser Validitätsstudie für eine Bewertungsmethode mit mehreren Metriken waren die differenzierendsten und wertvollsten Metriken für die Bewertung der Hornhautnahtfähigkeiten die folgenden: (1) eine zwölfstufige Bewertungsskala für die Qualität des Hornhautwundenverschlusses (modifizierter Zhang-Score); (2) detaillierte Zeitaufzeichnung (Zeit für die Durchführung des gesamten chirurgischen Eingriffs und benötigte Zeit für jeden Schritt); und (3) eine halbautomatische Bewertung der Werkzeughandhabung anhand von Videoaufzeichnungen des Mikroskops. Diese letztgenannte Beurteilung könnte für eine höhere Genauigkeit mit der Analyse der Körper- und Handbewegungen kombiniert werden, wie oben beschrieben. Andere in dieser Studie verwendete metrische Bewertungsmethoden (z. B. die durch RULA bewertete Ergonomie und die Stichgeometrieanalyse) reichten nicht aus, um einen signifikanten Wert zu erzielen. Die Beurteilung der Ergonomie sollte auf einer genaueren Analyse der Kopf- und Handbewegungen basieren. Die Qualitätsbewertung von Hornhautstichen sollte durch ein automatisiertes, schnelles und einfach zu handhabendes System erfolgen, das die Reproduzierbarkeit verbessert und den Prüfern Zeit spart. Darüber hinaus sollten die Rahmenbedingungen der Schulung realen OP-Bedingungen entsprechen. Unsere Ergebnisse konnten bei längeren und komplexeren Nahtverfahren (transfixierende Keratoplastik oder Strabismuschirurgie) mit geeigneten Modellen und Bedingungen bestätigt werden. Während menschliche Hornhauttransplantate die Eigenschaften lebender Hornhäute weitgehend nachbilden, stellen sie eine begrenzte Ressource dar. Dies soll die Gestaltung realistischer, künstlicher Hornhaut fördern. Schließlich lagen in unserer Studie mehrere Wochen zwischen den drei Hornhautnaht-Sitzungen, was möglicherweise verhindert hätte, dass von Sitzung zu Sitzung eine Verbesserung beobachtet werden konnte, insbesondere im NG. Eine Verkürzung der Zeit zwischen den Sitzungen würde es ermöglichen, diese Verbesserung zwischen den Gruppen zu bewerten und zu vergleichen.

Die vorliegende Validitätsstudie berichtet über eine Bewertungsmethode mit mehreren Metriken zur zuverlässigen Bewertung der Hornhautnahtfähigkeiten. Mehrere Elemente dieser Methode unterschieden effizient zwischen drei Gruppen von Chirurgen mit unterschiedlicher Erfahrung bei der Durchführung einer Aufgabe des Hornhautwundverschlusses, einschließlich einer Qualitätsskala für den Wundverschluss, einer detaillierten Zeitaufzeichnung und einer Analyse der Werkzeughandhabung. Dies ebnet den Weg für zukünftige Wirksamkeitsstudien, um den Nutzen der Methode beim Training der Hornhautnahtfähigkeiten zu bestätigen. Schließlich könnten zukünftige Verbesserungen dieser Methoden den Einsatz automatisierter Systeme, längerer Nahtverfahren und OP-naher Umgebungen umfassen, um die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Bewertung zu erhöhen.

Diese monozentrische, prospektive Studie wurde in den Räumlichkeiten von GEPROMED im Universitätsklinikum Straßburg durchgeführt. Die Ethikgenehmigung wurde von der Ethikkommission des Universitätsklinikums Straßburg eingeholt. Alle Methoden wurden in Übereinstimmung mit den relevanten Richtlinien und Vorschriften durchgeführt. Alle Trainingseinheiten wurden in einem speziellen Operationssaal durchgeführt. Die Teilnehmer wurden zwischen dem 6. November 2019 und dem 21. November 2019 in die Studie aufgenommen. Diese Studie wurde als Validitätsstudie zur Charakterisierung von Methoden zur Kompetenzbewertung beim Hornhautnähen angesehen2.

Menschliche Hornhauttransplantate, die für den chirurgischen Einsatz als ungeeignet galten (mit großen Sklerarändern und geringer Endothelzelldichte), wurden von der EFS Bourgogne-Franche-Comté Cornea Bank (Besançon, Frankreich) bereitgestellt. Die Transplantate wurden in einer künstlichen Vorderkammer (Moria SA, Antony, Frankreich) platziert. Die Kammer wurde mit einer viskoelastischen Substanz (Viscoat, Alcon, TX, USA) gefüllt, um einen Augeninnendruck zwischen 15 und 20 mmHg zu erreichen, der durch digitale Palpation geschätzt wurde. Die Eingriffe wurden unter einem Operationsmikroskop (Luxor LX3, Alcon, TX) mit 10-0 Ethilon-Nylon-Nahtfäden (Ethicon, US, LLC) und einem Satz sterilisierbarer mikrochirurgischer Nahtinstrumente durchgeführt (Abb. 4A). Das Mikroskop wurde vertikal über der Kamera installiert und reproduzierte die üblichen Bedingungen einer Augenchirurgie. Jede Sitzung wurde von der Mikroskopkamera per Video aufgezeichnet (Abb. 4B). Für die Ergonomiebewertung wurde der Schulungsraum von drei an der Decke montierten Kameras aus verschiedenen Winkeln per Video aufgezeichnet (Abb. 4C–E). Den Videoaufzeichnungen jedes Teilnehmers wurde nach dem Zufallsprinzip eine Seriennummer zugewiesen, um die Blindheit der Überprüfung sicherzustellen.

Chirurgische Trainingsinstrumente und Aufzeichnung. (A) Während der Trainingseinheiten verwendete Instrumente: 10-0 Ethilon-Nylon-Nahtfäden (Ethicon, US, LLC, oben links). Unten im Bild, von links nach rechts: Bonn-Zange (links), Barraquer-Nadelhalter (Mitte) und Vannas-Schere (rechts). (B) Mikroskopkameraansicht, die eine parazentrale Hornhautwunde (graue gepunktete Linie) zeigt, die durch getrennte Nähte geschlossen wird. Der erste Stich ist fertig (Stich 1, schwarzer Pfeil), während der zweite Stich läuft und die Nadel bereits in die Hornhaut eingeführt ist (Stich 2, schwarzer Pfeil). (C) Raumkamera, die die Arm-, Unterarm- und Rumpfposition des Teilnehmers zeigt. (D) Raumkamera, die die Hand- und Handgelenkbewegungen des Teilnehmers zeigt. (E) Raumkamera, die die Kopf-, Rücken- und Beinausrichtung des Teilnehmers zeigt.

Freiwillige Augenärzte aller Erfahrungsstufen in der Mikrochirurgie wurden nach schriftlicher Einverständniserklärung aufgenommen. Vor Beginn der Studie wurden die Teilnehmer entsprechend ihrer Erfahrung in der Hornhautchirurgie in drei verschiedene Gruppen eingeteilt. Teilnehmer, die zuvor mehr als 100 Hornhautstiche durchgeführt hatten, wurden der „Senior Group“ (SG) zugeordnet, diejenigen, die 10 bis 100 Hornhautstiche durchgeführt hatten, der „Junior Group“ (JG) und diejenigen, die weniger als 10 durchgeführt hatten die „Novice Group“ (NG). Alle absolvierten drei Schulungssitzungen zum Nähen von Hornhautwunden.

Bei jeder Sitzung wurden die Teilnehmer gebeten, eine 4 mm große, lineare, penetrierende Wunde mit drei Stichen zu reparieren. Eine parazentrale Hornhautwunde wurde manuell mit einer 30°-chirurgischen Klinge am Transplantat erzeugt. Für jede Masche mussten drei Maschenschlaufen gemacht werden. In ihrer ersten Sitzung wurden unerfahrene Chirurgen in die Methoden der Hornhautnaht eingewiesen und durften während des Eingriffs um weitere Hilfe bitten. Die Teilnehmer konnten das Verfahren in ihrem eigenen Tempo abschließen und konnten darum bitten, das Verfahren vor Abschluss zu beenden, wenn sie der Meinung waren, dass die Aufgabe zu schwierig zu bewältigen sei.

Die Anzahl der erfolgreich durchgeführten Stiche der drei erforderlichen Stiche wurde angegeben.

An den aufgezeichneten Videos wurden von zwei blinden erfahrenen Augenärzten Beurteilungen der Nähte und der Ergonomie durchgeführt. Die Bewertung der Nahtleistung erfolgte anhand einer zuvor veröffentlichten Bewertungsskala (Zhang-Score), die in 12 Teile unterteilt war, von denen jeder auf einer 5-Punkte-Linkert-Skala bewertet wurde, was zu einem 60-Punkte-Score führte (ergänzende Abbildung 1). 9. Die Ergonomiebewertung wurde anhand eines für die Untersuchung arbeitsbedingter Erkrankungen der oberen Extremitäten validierten Scores, dem „Rapid Upper Limb Assessment“ (RULA) Score11, durchgeführt.

Gemessen wurde die Gesamtzeit, die zum Durchführen der Stiche benötigt wurde (vom ersten Einstich der Nadel in die Hornhaut bis zum letzten Fadenschnitt). Teilnehmern, die die Arbeit nicht beenden konnten, wurde eine Strafe von 300 s pro nicht abgeschlossenem Stich auferlegt, um jede Verwechslung zwischen einem vorzeitigen Abbruch oder einem schnellen Abschluss des Verfahrens zu vermeiden. Die Zeit, die für die Durchführung jedes Stichs benötigt wurde (vom Einstich der Nadel in die Hornhaut bis zum Durchschneiden des Fadens) wurde ebenfalls berechnet, ebenso wie die Zwischenzeit, die die durchschnittliche Zeit darstellt, die zwischen der Ausführung zweier Stiche verstrichen ist.

Eine halbautomatische Beurteilung der endgültigen Geometrie der Stiche wurde durchgeführt, indem die Länge jedes Stichs sowie der Winkel und Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stichen anhand eines am Ende der Sitzung aufgenommenen Bildes der Hornhaut berechnet wurden. Die Handhabung chirurgischer Werkzeuge während der Arbeit mit dem Mikroskop wurde bewertet, indem die Position der Werkzeuge relativ zur Hornhautmitte im Zeitverlauf berücksichtigt wurde. Im Arbeitsbereich des Mikroskops wurden drei Zonen definiert. Zone 1 stellte die Oberfläche der Hornhaut dar, Zone 2 die Oberfläche der Montagebasis, ohne die Oberfläche der Hornhaut, und Zone 3 die Außenseite der Montagebasis (Abb. 2A). Aufgezeichnete Videos wurden mit einer Frequenz von 1 Hz abgetastet. Jedem resultierenden Bild wurde eine Zonennummer zugeordnet, entsprechend der Position der Werkzeuge im Sichtfeld. Wenn keines der Werkzeuge im Sichtfeld sichtbar war, wurde Zone 3 zugewiesen.

Da alle Teilnehmer ihre regulären chirurgischen Aktivitäten während der Dauer der Studie fortsetzen durften, wurden sie gebeten, die Anzahl der Hornhautstiche anzugeben, die sie zwischen den einzelnen Sitzungen vorgenommen hatten. Auch das Spielen von Videospielen oder Musikinstrumenten wurde gezeigt. Die Teilnehmer verwendeten sowohl STAI-YA als auch STAI-YB zur Beurteilung der Zustands- bzw. Merkmalsangst18,19. Sie haben außerdem an einer Umfrage teilgenommen und ihr subjektives Wohlbefinden beim Hornhautnähen während der Sitzungen (von 12 Punkten), den Eindruck von Fortschritten während der Sitzungen (4 Punkte) und ihre Meinung über den zukünftigen Nutzen dieser Sitzungen in ihrer chirurgischen Praxis (4 Punkte) erhoben ( Ergänzungstabelle 2).

Die statistische Analyse wurde mit dem Modul scipy.stats unter Python (Version 3.7.4) durchgeführt. Statistische Vergleiche zwischen den drei Gruppen wurden mit dem Kruskal-Wallis-Test und beim Vergleich zweier Gruppen mit dem Mann-Whitney-Test durchgeführt. Ergebnisse wurden als statistisch signifikant angesehen, wenn der p-Wert < 0,05 war.

Die Ethikgenehmigung wurde von der Ethikkommission des Universitätsklinikums Straßburg eingeholt. Die Teilnehmer wurden nach schriftlicher Einverständniserklärung aufgenommen.

Die während der hier beschriebenen Studie verwendeten und analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

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Referenzen herunterladen

Die Autoren möchten der EFS Bourgogne Franche-Comté Cornea Bank (Besançon, Frankreich) für die Spende menschlicher Hornhauttransplantate und der Alcon Society für die Leihgabe eines Luxor® LX3, Alcon, TX-Mikroskops für die Dauer der Studie danken .

GEPROMED, Straßburg, Frankreich

Lea Dormegny, Nicole Neumann, Anne Lejay, Arnaud Sauer, David Gaucher, Francois Proust, Nabil Chakfe und Tristan Bourcier

Abteilung für Augenheilkunde, Nouvel Hôpital Civil, Universitätsklinikum Straßburg, BP426, 67091, Straßburg Cedex, Frankreich

Lea Dormegny, Arnaud Sauer, David Gaucher und Tristan Bourcier

UNISIMES (Europäische SIMulationseinheit im Gesundheitswesen), Universitätsklinikum Straßburg, Medizinische Fakultät, Straßburg, Frankreich

Lea Dormegny, Anne Lejay, Arnaud Sauer, David Gaucher, Francois Proust, Nabil Chakfe und Tristan Bourcier

Abteilung für Gefäßchirurgie und Nierentransplantation, Universitätsklinikum Straßburg, Frankreich

Anne Lejay und Nabil Chakfe

Abteilung für Neurochirurgie, Universitätsklinikum Straßburg, Straßburg, Frankreich

François Proust

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LD trug zur Erfassung, Analyse und Interpretation der Daten bei und verfasste das Manuskript. NN trug zur Datenanalyse bei und entwickelte die dafür verwendete Software. AL war am Design der Studie beteiligt und überarbeitete sie, AS war an der Datenerfassung und -interpretation beteiligt. DG beteiligte sich an der Interpretation der Daten und überarbeitete das Manuskript. FP war an der Konzeption des Manuskripts beteiligt und überarbeitete es. NC entwarf die Studie, beteiligte sich an der Entwicklung der Software zur Datenanalyse und überarbeitete das Manuskript. TB entwarf die Studie, beteiligte sich an der Datenerfassung und -interpretation und überarbeitete das Manuskript.

Korrespondenz mit Lea Dormegny.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Dormegny, L., Neumann, N., Lejay, A. et al. Bewertungsmethode mit mehreren Metriken für eine zuverlässige Bewertung der Hornhautnahtfähigkeiten. Sci Rep 13, 2920 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-29555-3

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Eingegangen: 27. Februar 2022

Angenommen: 06. Februar 2023

Veröffentlicht: 20. Februar 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-29555-3

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