Development of the CVLT simulator and its evaluation of surgical skills transfer of an advanced training program for laparoscopic gastropexy in dogs in an inanimate box model using ex vivo porcine stomach

Abstract

ABSTRACT: Minimally invasive surgery (MIS) is one of the most rapidly developing branches of surgery in veterinary practice worldwide, and its application in live patients requires strict training protocols. This implies a growing demand for devices to simulate and acquire basic and advanced MIS skills. Technical differences such as loss of depth perception due to two-dimensional vision, impaired hand-eye coordination, leverage, use of long instruments, tendency not to use the non-dominant hand, and limitations in haptic feedback are some challenges to venture into MIS. For this reason, the traditional teaching and learning method, according to the principles of Halsted, "see one, do one, teach one, " is ineffective for training MIS. This is characterized by immersing students in a supervised clinical setting with increasing levels of responsibility and subjective assessments by a tutor. Simulation accompanied by a previously validated training micro-curriculum improves the acquisition of basic laparoscopic skills. It is specific for advanced surgical techniques, providing a faster and safer training solution for patients. Laparoscopic skills can be learned on simulation-in-box models, but advanced skills currently require training on cadavers and experimental models. Currently, legal limitations restrict the use of production animals and carcasses, avoiding deliberate practice, which are fundamental for MIS skills acquisition. To date, there is no known advanced laparoscopic skills training program for veterinarians that encourages and involves training in extracorporeal and intracorporeal suturing surgical techniques. Therefore, our purpose was to develop an MIS training simulator for acquiring basic and advanced laparoscopic surgical skills in veterinary surgery with their respective validated training programs. The CALMA Veterinary Lap-trainer simulator (CVLTS) was developed to allow training of basic and advanced laparoscopic skills and to provide an ergonomic cast taken from the abdomen of a large breed dog, tilted to the left side, for surgical approaches to be performed on the right side of the patient, including simulation of right laparoscopic ovariectomy (SRLOE) and total laparoscopic gastropexy (TLG). This Thesis presents the methods for the design and development of the CVLTS, and the protocols developed for the experimental testing of the hypotheses, which included the assessment of skills in 48 veterinarians showing different degrees of MIS experience, including experts and novices before and after training. Surgical skill acquisition was assessed using surgical performance scales such as the Global Assessment of Laparoscopic Skills (GOALS), which includes a Global Rating Scale (GRS) and a Specific Rating Scale (SRS), and by a Hand Movement Assessment System (HMAS) that assessed time, number and smoothness of movements, and angular displacement. The use of CVLTS in its three facets (basic and advanced skills acquisition and actual laparoscopic surgery training) showed a good acceptance for its face and contents. Also, in all schedules, apprentices significantly improved their surgical skills after training compared to initial (pre-training) evaluation and with no statistically significant differences compared to experts. Finally, training in total laparoscopic gastropexy with intracorporeal suturing resulted in a significant transfer of learning to the actual surgical setting of total laparoscopic gastropexy in the in vivo porcine model. In conclusion, the CVLTS is the first composite veterinary laparoscopic simulator with good training programs and evaluation tools for developing basic and advanced skills in SLROE and TLG in veterinary surgery. Furthermore, it confers a significant transfer of skills to the surgical environment of total laparoscopic gastropexy.

RESUMEN: La cirugía mínimamente invasiva (CMI) es una de las ramas de la cirugía de más rápido desarrollo en la práctica veterinaria en todo el mundo, y su aplicación en pacientes vivos requiere protocolos de capacitación estrictos. Esto implica una demanda creciente de dispositivos para simular y adquirir habilidades básicas y avanzadas en CMI. Las diferencias técnicas, como la pérdida de la percepción de la profundidad debido a la visión bidimensional, la alteración de la coordinación mano-ojo, el efecto palanca, el uso de instrumentos largos, la tendencia a no usar la mano no dominante y las limitaciones en la retroalimentación háptica son algunos desafíos para aventurarse en CMI. Por esta razón, el método tradicional de enseñanza y aprendizaje, según los principios de Halsted, "ver, hacer y enseñar ", es ineficaz para la formación de la CMI. Este se caracteriza por sumergir a los estudiantes en un entorno clínico supervisado con niveles crecientes de responsabilidad y evaluaciones subjetivas por parte de un tutor. La simulación acompañada de un micro currículo formativo previamente validada mejora la adquisición de habilidades laparoscópicas básicas y avanzadas para técnicas quirúrgicas específicas, proporcionando una solución formativa más rápida y segura para los pacientes. Las habilidades laparoscópicas se pueden aprender en modelos de simulación en caja, pero las habilidades avanzadas actualmente requieren capacitación en cadáveres y modelos experimentales. Actualmente, las limitaciones legales restringen el uso de animales de producción y cadáveres, evitando la práctica deliberada, que son fundamentales para la adquisición de habilidades en CMI. Hasta la fecha, no se conoce ningún programa avanzado de capacitación en habilidades laparoscópicas para veterinarios que fomente e involucre capacitación en técnicas quirúrgicas de sutura extracorpórea e intracorpórea. Por lo tanto, nuestro propósito fue desarrollar un simulador de entrenamiento en CMI para adquirir habilidades quirúrgicas laparoscópicas básicas y avanzadas en cirugía veterinaria con sus respectivos programas de entrenamiento validados. El CALMA Veterinary Lap-trainer simulator (CVLTS) es un simulador ergonómico que se desarrolló teniendo como base el espacio de un canino de raza grande inclinado hacia el lado izquierdo, para realizar abordajes quirúrgicos en el lado del paciente incluyendo simulación de ovariectomía laparoscópica derecha (SRLOE) y gastropexia laparoscópica total (TLG). Además, su interior se comporta como un box trainer para la adquisición de habilidades básicas en cirugía laparoscópica. Esta Tesis presenta los métodos para el diseño y desarrollo del CVLTS, y los protocolos desarrollados para la prueba experimental de las hipótesis, que incluyeron la evaluación de habilidades en 48 veterinarios que mostraron diferentes grados de experiencia en CMI, incluidos expertos y novatos antes y después del entrenamiento. La adquisición de habilidades quirúrgicas se evaluó utilizando escalas de desempeño quirúrgico como la Evaluación global de habilidades laparoscópicas (GOALS), que incluye una Escala de calificación global (GRS) y una Escala de calificación específica (SRS), y mediante un Sistema de evaluación del movimiento de la mano (HMAS) que evaluó el tiempo, el número y la suavidad de los movimientos y el desplazamiento angular. El uso de CVLTS en sus tres facetas (adquisición de habilidades básicas y avanzadas y entrenamiento real en cirugía laparoscópica) mostró una buena aceptación por su apariencia y contenido. Además, en todos programas, los aprendices mejoraron significativamente sus habilidades quirúrgicas después del entrenamiento en comparación con la evaluación inicial (antes del entrenamiento) y sin diferencias estadísticamente significativas en comparación con los expertos. Finalmente, el entrenamiento de la gastropexia laparoscópica total con sutura intracorpórea resultó en una transferencia significativa del aprendizaje al entorno quirúrgico real de la gastropexia laparoscópica total en el modelo porcino in vivo. En conclusión, el CVLTS es el primer simulador laparoscópico veterinario compuesto con buenos programas de capacitación y herramientas de evaluación para desarrollar habilidades básicas y avanzadas en SLROE y TLG en cirugía veterinaria. Además, confiere una importante transferencia de habilidades al entorno quirúrgico de la gastropexia laparoscópica total.