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Erschienen in: Surgical Endoscopy 4/2014

01.04.2014

Minimally invasive surgery training using multiple port sites to improve performance

verfasst von: Alan D. White, Oscar Giles, Rebekah J. Sutherland, Oliver Ziff, Mark Mon-Williams, Richard M. Wilkie, J. Peter A. Lodge

Erschienen in: Surgical Endoscopy | Ausgabe 4/2014

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Abstract

Background

Structural learning theory suggests that experiencing motor task variation enables the central nervous system to extract general rules regarding tasks with a similar structure—rules that can subsequently be applied to novel situations. Complex minimally invasive surgery (MIS) requires different port sites, but switching ports alters the limb movements required to produce the same endpoint control of the surgical instrument. The purpose of the present study was to determine if structural learning theory can be applied to MIS to inform training methods.

Methods

A tablet laptop running bespoke software was placed within a laparoscopic box trainer and connected to a monitor situated at eye level. Participants (right-handed, non-surgeons, mean age = 23.2 years) used a standard laparoscopic grasper to move between locations on the screen. There were two training groups: the M group (n = 10) who trained using multiple port sites, and the S group (n = 10) who trained using a single port site. A novel port site was used as a test of generalization. Performance metrics were a composite of speed and accuracy (SACF) and normalized jerk (NJ; a measure of movement ‘smoothness’).

Results

The M group showed a statistically significant performance advantage over the S group at test, as indexed by improved SACF (p < 0.05) and NJ (p < 0.05).

Conclusions

This study has demonstrated the potential benefits of incorporating a structural learning approach within MIS training. This may have practical applications when training junior surgeons and developing surgical simulation devices.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Tenenbaum JB, Kemp C, Griffiths TL, Goodman ND (2011) How to grow a mind: statistics, structure, and abstraction. Science 331:1279–2385CrossRefPubMed Tenenbaum JB, Kemp C, Griffiths TL, Goodman ND (2011) How to grow a mind: statistics, structure, and abstraction. Science 331:1279–2385CrossRefPubMed
3.
4.
Zurück zum Zitat Heuer H, Sülzenbrück S (2009) Trajectories in operating a handheld tool. J Exp Psychol Hum Percept Perform 35:375–389CrossRefPubMed Heuer H, Sülzenbrück S (2009) Trajectories in operating a handheld tool. J Exp Psychol Hum Percept Perform 35:375–389CrossRefPubMed
5.
Zurück zum Zitat Reich DL, Bennett-Guerrero E, Bodian CA et al (2002) Intraoperative tachycardia and hypertension are independently associated with adverse outcome in noncardiac surgery of long duration. Anesth Analg 95:273–277PubMed Reich DL, Bennett-Guerrero E, Bodian CA et al (2002) Intraoperative tachycardia and hypertension are independently associated with adverse outcome in noncardiac surgery of long duration. Anesth Analg 95:273–277PubMed
6.
Zurück zum Zitat Bandrinath SS, Bhaskaran S, Sundararaj I et al (1995) Mortality and morbidity associated with opthalamic surgery. Opthalmic Surg Lasers 26:535–541 Bandrinath SS, Bhaskaran S, Sundararaj I et al (1995) Mortality and morbidity associated with opthalamic surgery. Opthalmic Surg Lasers 26:535–541
8.
Zurück zum Zitat Kobak D, Mehring C (2012) Adaptation paths to novel motor tasks are shaped by prior structure learning. J Neurosci 32:9898–9908CrossRefPubMed Kobak D, Mehring C (2012) Adaptation paths to novel motor tasks are shaped by prior structure learning. J Neurosci 32:9898–9908CrossRefPubMed
10.
Zurück zum Zitat Seidler RD (2001) Multiple motor learning experiences enhance motor adaptability. J Cogn Neurosci 16:65–73CrossRef Seidler RD (2001) Multiple motor learning experiences enhance motor adaptability. J Cogn Neurosci 16:65–73CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Abeele S, Bock O (2001) Mechanisms for sensorimotor adaptation to rotated visual input. Exp Brain Res 139:248–253CrossRefPubMed Abeele S, Bock O (2001) Mechanisms for sensorimotor adaptation to rotated visual input. Exp Brain Res 139:248–253CrossRefPubMed
12.
Zurück zum Zitat Cunningham H, Welch R (1994) Multiple concurrent visual-motor mappings: implications for models of adaptation. J Exp Psychol Hum Percept Perform 20:987–999CrossRefPubMed Cunningham H, Welch R (1994) Multiple concurrent visual-motor mappings: implications for models of adaptation. J Exp Psychol Hum Percept Perform 20:987–999CrossRefPubMed
13.
Zurück zum Zitat Roller CA, Cohen HS, Kimball KT, Bloomberg JJ (2001) Variable practice with lenses improves visuo-motor plasticity. Brain Res Cogn Brain Res 12:341–352CrossRefPubMed Roller CA, Cohen HS, Kimball KT, Bloomberg JJ (2001) Variable practice with lenses improves visuo-motor plasticity. Brain Res Cogn Brain Res 12:341–352CrossRefPubMed
14.
Zurück zum Zitat Fitts PM, Posner MI (1967) Human performance. Brooks Coles, Oxford Fitts PM, Posner MI (1967) Human performance. Brooks Coles, Oxford
15.
Zurück zum Zitat Oldfield R (1971) The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia 9:97–113CrossRefPubMed Oldfield R (1971) The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia 9:97–113CrossRefPubMed
16.
Zurück zum Zitat Culmer PR, Levesley MC, Mon-Williams M, Williams JHG (2009) A new tool for assessing human movement: the Kinematic Assessment Tool. J Neurosci Methods 184:184–192CrossRefPubMed Culmer PR, Levesley MC, Mon-Williams M, Williams JHG (2009) A new tool for assessing human movement: the Kinematic Assessment Tool. J Neurosci Methods 184:184–192CrossRefPubMed
17.
Zurück zum Zitat Welch RB, Bridgeman B, Anand S, Browman KE (1993) Alternating prism exposure causes dual adaptation and generalization to a novel displacement. Percept Psychophys 54:195–204CrossRefPubMed Welch RB, Bridgeman B, Anand S, Browman KE (1993) Alternating prism exposure causes dual adaptation and generalization to a novel displacement. Percept Psychophys 54:195–204CrossRefPubMed
18.
Zurück zum Zitat Turnham EJA, Braun DA, Wolpert DM (2012) Facilitation of learning induced by both random and gradual visuomotor task variation. J Neurophysiol 107:1111–1122CrossRefPubMedCentralPubMed Turnham EJA, Braun DA, Wolpert DM (2012) Facilitation of learning induced by both random and gradual visuomotor task variation. J Neurophysiol 107:1111–1122CrossRefPubMedCentralPubMed
19.
Zurück zum Zitat Johnson RL, Culmer PR, Burke MR et al (2010) Exploring structural learning in handwriting. Exp Brain Res 207:291–295CrossRefPubMed Johnson RL, Culmer PR, Burke MR et al (2010) Exploring structural learning in handwriting. Exp Brain Res 207:291–295CrossRefPubMed
20.
Zurück zum Zitat Zhang L, Cao CGL (2012) Effect of automatic image realignment on visuomotor coordination in simulated laparoscopic surgery. Appl Ergon 43:993–1001CrossRefPubMed Zhang L, Cao CGL (2012) Effect of automatic image realignment on visuomotor coordination in simulated laparoscopic surgery. Appl Ergon 43:993–1001CrossRefPubMed
21.
Zurück zum Zitat Gallagher AG, Al-Akash M, Seymour NE, Satava RM (2009) An ergonomic analysis of the effects of camera rotation on laparoscopic performance. Surg Endosc 23:2684–2691CrossRefPubMed Gallagher AG, Al-Akash M, Seymour NE, Satava RM (2009) An ergonomic analysis of the effects of camera rotation on laparoscopic performance. Surg Endosc 23:2684–2691CrossRefPubMed
22.
Zurück zum Zitat Cresswell AB, Macmillan AI, Hanna GB, Cuschieri A (1999) Methods for improving performance under reverse alignment conditions during endoscopic surgery. Surg Endosc 13:591–594CrossRefPubMed Cresswell AB, Macmillan AI, Hanna GB, Cuschieri A (1999) Methods for improving performance under reverse alignment conditions during endoscopic surgery. Surg Endosc 13:591–594CrossRefPubMed
23.
Zurück zum Zitat Sülzenbrück S, Heuer H (2012) Enhanced mechanical transparency during practice impedes open-loop control of a complex tool. Exp Brain Res 218:283–294CrossRefPubMed Sülzenbrück S, Heuer H (2012) Enhanced mechanical transparency during practice impedes open-loop control of a complex tool. Exp Brain Res 218:283–294CrossRefPubMed
24.
Zurück zum Zitat Rogers ML, Heath WB, Uy CC et al (2012) Effect of visual displays and locations on laparoscopic surgical training task. Appl Ergon 43:762–767CrossRefPubMed Rogers ML, Heath WB, Uy CC et al (2012) Effect of visual displays and locations on laparoscopic surgical training task. Appl Ergon 43:762–767CrossRefPubMed
25.
Zurück zum Zitat Van Det MJ, Meijerink WJHJ, Hoff C et al (2009) Optimal ergonomics for laparoscopic surgery in minimally invasive surgery suites: a review and guidelines. Surg Endosc 23:1279–1285CrossRefPubMed Van Det MJ, Meijerink WJHJ, Hoff C et al (2009) Optimal ergonomics for laparoscopic surgery in minimally invasive surgery suites: a review and guidelines. Surg Endosc 23:1279–1285CrossRefPubMed
26.
Zurück zum Zitat Veelen MA, Jakimowicz JJ, Goossens RHM et al (2002) Evaluation of the usability of two types of image display systems, during laparoscopy. Surg Endosc 16:674–678CrossRefPubMed Veelen MA, Jakimowicz JJ, Goossens RHM et al (2002) Evaluation of the usability of two types of image display systems, during laparoscopy. Surg Endosc 16:674–678CrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Minimally invasive surgery training using multiple port sites to improve performance
verfasst von
Alan D. White
Oscar Giles
Rebekah J. Sutherland
Oliver Ziff
Mark Mon-Williams
Richard M. Wilkie
J. Peter A. Lodge
Publikationsdatum
01.04.2014
Verlag
Springer US
Erschienen in
Surgical Endoscopy / Ausgabe 4/2014
Print ISSN: 0930-2794
Elektronische ISSN: 1432-2218
DOI
https://doi.org/10.1007/s00464-013-3307-7

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