ArthroRift: een dag in het leven van de pols

ArthroRift: Een dag in het leven van de pols: hoe Virtual Reality kan bijdragen aan het ontrafelen van de complexiteit van de menselijke anatomie – door Roland van Mossel

Studenten geneeskunde ervaren elke dag de complexiteit van het menselijk lichaam. Zij doen in de loop van hun bachelor-opleiding veel fysiologische en anatomische kennis op. Onderdeel daarvan zijn de snijzaalpractica waarbij hands-on ervaring met anatomische structuren wordt opgedaan. De menselijke anatomie is veelzijdig en complex. Dat geldt in het bijzonder voor gewrichten van het menselijk lichaam zoals de enkel en de pols.

Het vertrekpunt van deze Grassroots aanvraag was het inzetten van Virtual Reality (VR) als onderdeel van het snijzaalonderwijs met als doel studenten een beter (ruimtelijk) beeld te verschaffen in de structuur en functie van het polsgewricht onderdeel van het eerste blok in het derde bachelorjaar “Aandoeningen van het bewegingsapparaat” en mogelijk in het vervolg onderwijs.

In de eerste fase van het project, dat in januari 2014 gestart is, was werd een nadere verkenning gedaan van de VR technologie en in het bijzonder de Oculus Rift. VR is een technologie waarmee de gebruiker in een alternatieve (virtuele) werkelijkheid kan stappen. Hierbij wordt vaak gebruikt gemaakt van een speciale VR bril, een ‘head mounted display’, waarmee de gebruiker wordt ondergedompeld in de virtuele wereld. De Oculus Rift (http://www.oculusvr.com/) is een voorbeeld van een dergelijke bril. Je zet de bril op en staat bij wijze van spreken middenin het polsgewricht.

Een tweede fase van het project betrof het formuleren en specificeren van de leerdoelen van de applicatie in overleg met de betrokken docenten in combinatie met de mogelijkheden van de techniek. Dit leidde tot een tweetal onderwijs settings waarvoor de applicatie ingezet kan worden: tijdens hoorcolleges van het blok “aandoeningen van het bewegingsapparaat” en in de vervolgopleiding van arts-assistenten op het gebied van hand- en polschirurgie. We lichten de tweede context hier wat uitgebreider toe.

Een hand-polschirurg maakt veelvuldig gebruik van arthroscopie van de pols. Bij deze operatie wordt een kleine camera (een arthroscoop) in de pols ingebracht waarmee diagnoses kunnen worden gesteld en een aantal kleine chirurgische handelingen kunnen worden uitgevoerd. Om zich deze techniek eigen te maken doorloopt de arts in opleiding eerst een e-learning module waarin specifieke kennis over de procedure uiteengezet wordt. Daarna wordt hij in staat gesteld te oefenen met een fysiek model van de pols om zo de juiste vaardigheden te trainen. De volgende leerdoelen zijn vastgesteld voor de VR applicatie:

  1. De cursist kan na het volgen van de VR-module de belangrijke anatomische structuren* aanwijzen vanuit de radio-carpale ruimte van een gezond polsgewricht in het beeld van de VR-applicatie en in authentiek arthroscopisch beeld.
  2. De cursist kan na het volgen van de VR-module vanuit de 3-4 portal navigeren naar de belangrijke anatomische structuren* in de radio-carpale ruimte in de VR-applicatie door zelf een veilig en efficiënt traject te bedenken op basis van anatomische kennis van het polsgewricht.
  3. De cursist kan na het volgen van de VR-module een diagnostische scopie uitvoeren in de VR-applicatie waarbij alle relevante anatomische structuren* vanuit de radio-carpale ruimte bekeken worden door de aangeleerde route te volgen vanuit de 3-4 portal.

* Scaphoid, lunatum, triquetrum, distal radius, distal ulna, triangular fibrocartilage complex, scapholunate ligament, radioscaphocapitate ligament, long radiolunate ligament, short radiolunate ligament, ulnolunate ligament, lunotriquetral ligament

In de derde fase zijn we gestart met de ontwikkeling van de applicatie. Allereerst hebben een 3D model van het polsgewricht, ellepijp en spaakbeen gemaakt. Hiervoor hebben we een CT-scan (van een lichamelijk overschot van een volwassen vrouw) gebruikt. Vervolgens hebben we een applicatie geschreven waarin de eindgebruiker met de Oculus Rift deze anatomische structuren kanbotten bekijken. Ten slotte hebben we de aansturing van de arthroscoop gesimuleerd waarbij de computermuis als substituut wordt gebruikt voor de ingebrachte camera.

Daarnaast hebben we ook een interface gemaakt voor de gebruiker waarmee verscheidene opties in- en uitgeschakeld kunnen worden. Zo kunnen verschillende facetten van de beroepssituatie in meer of mindere mate gesimuleerd worden. De gebruiker kan bijvoorbeeld kiezen tussen vrij bewegen of bewegen met de contraints van de scope. Zo zijn er nog meer instellingen waarmee de complexiteit toe- en afneemt. Hierbij ligt de inhoudelijke keuze tussen exploratie van het polsgewricht of simulatie van een arthroscopie.

Beschrijving van de werking van de toepassing
Bij het opstarten van de applicatie staat de gebruiker in het polsgewricht. Hij kan bewegen door middel van de muis. Hierbij is hij gebonden aan de bewegingsbeperkingen die de arthroscoop in de werkelijk ook heeft. Daarnaast kan de gebruiker met hoofdwegingen de oriëntatie van zijn blikveld bepalen. Hiermee kan hij ‘rondkijken’ alsof hij echt in de pols staat.

Inzet van de VR toepassing in het medisch onderwijs
De ontwikkelde toepassing zal op een drietal manieren in het medisch onderwijs worden toegepast. Een eerste gebruikt betreft de inzet tijdens hoorcolleges van blok 3.1. Hierbij kan de docent de VR toepassing op een groot beeldscherm tonen aan de student zonder dat de Oculus Rift daarbij wordt gebruikt.

Een tweede toepassing betreft de inzet van de VR applicatie als oefenstation tijdens de snijzaalpractica. Dat betekent dat studenten bij toerbeurt gebruik kunnen maken van deze technologie om zich verder te verdiepen in de anatomie en functionaliteit van het polsgewricht. Zo zou een student-assistent kunnen vragen aan een student die de Oculus Rift draagt: “volg de diagnostische route zoals die tijdens een arthroscopie van de pols wordt uitgevoerd”. Dit is weliswaar expertkennis maar de excellente en/of geïnteresseerde student zou hier een stapje verder kunnen gaan dan de aanbevolen studiestof.

Een derde toepassing van de VR applicatie betreft de inzet ervan voor artsen in opleiding tot chirurg. De cursisten kunnen na het opdoen van theoretische kennis in een e-learning module deze praktisch toepassen in de VR applicatie. Hierbij kunnen ze leren hun anatomische kennis te koppelen aan arthroscopisch beeld. Daarnaast kunnen ze de bewegingsbeperkingen van de arthroscoop ervaren en hiermee leren omgaan. Na het oefenen met de VR applicatie gaan de cursisten aan de slag met een fysieke simulator met echte chirurgische instrumenten.

Team
De toepassing is ontwikkeld door Roland van Mossel (student geneeskunde) begeleid door een multidisciplinair team: Prof. Dr. Mario Maas – Radioloog; Drs. Roeland Kleipool – Universitair docent Anatomie & Embryologie; Dr. Noor Christoph – Universitair Docent onderwijstechnologie; Dr. Geert Streekstra – Biomedical engineer; Dr. Iwan Dobbe – Biomedical engineer; Dr. Miryam Obdeijn – plastisch chirurg. Daarnaast heeft het Nationaal Lucht en Ruimtevaart laboratorium een bijdrage geleverd aan dit project, waarvoor dank.

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s