Vergleich von dreidimensionaler und zweidimensionaler Laparoskopie im Hinblick auf Geschwindigkeit, Präzision und Kraftaufwand: eine prospektive, randomisierte, kontrollierte Studie

Abstract

Einleitung Die minimal invasive Chirurgie hat sich als Standardprozedur vieler Routineoperationen etabliert. Die Nachfrage der Patienten wächst und die Palette der durchführbaren Operationen wird ständig erweitert. Neben ihren Vorteilen weist die Laparoskopie jedoch den Nachteil der steilen Lernkurven für Nichtexperten auf. Ein Grund hierfür ist die erschwerte Orientierung im Situs durch die Präsentation einer dreidimensionalen Realität auf einem zweidimensionalen Monitor. Als Hauptfaktor des erschwerten Erlernens der Laparoskopie und Beeinträchtigung des Operateurs wird die fehlende Tiefenwahrnehmung diskutiert. Diese könnte mit dem Einsatz der neuesten Generation an 3D-Laparoskopie-Systemen positiv beeinflusst werden. Ziel dieser Studie war die Evaluation der 3D-Laparoskopie ex vivo im Hinblick auf Zeit, Präzision und Kraftaufwendung. Methodik 43 Laparoskopieexperten (eigenständige Laparoskopien > 100) und 70 Nichtexperten (eigenständige Laparoskopien ≤ 100) führten nacheinander eine gezielte dominant- und nichtdominant-händige Objektbewegung sowie einen intrakorporalen Knoten in einer chirurgischen Trainingsbox im 2D- wie auch im 3D-Modus (Crossover-Design) aus. Die Bewegungsparameter der Instrumente, die angewendeten Kräfte und die Zeit wurden durch ein Boxtrainer-System, das zum Tracking der verwendeten laparoskopischen Instrumente befähigt ist (ForMoST), erfasst. Ein Fehlerscore wurde dokumentiert. Mit Hilfe eines Fragebogen wurde die subjektive Einschätzung der Probanden abgefragt. Ergebnisse Für die Gesamtkohorte (113 Probanden) zeigte sich beim Objekttransfer sowohl für die Zeit (159 s mit 2D- Monitor vs. 139 s mit 3D-Monitor; p ≤ 0,001) wie auch für die Pfadlängen des linken wie rechten Instrumentes (links 4061,9 mm mit 2D-Monitor vs. 3542,2 mm mit 3D-Monitor; p ≤ 0, 001; rechts 3996,8 mm mit 2D-Monitor vs. 3640,5 mm mit 3D-Monitor; p ≤ 0,001) unter der räumlichen Sicht ein hochsignifikanter Unterschied. Bei der Knotenaufgabe konnte für das rechte und linke Instrument eine signifikante mediane Pfadlängenreduktion (1,40 m; p ≤ 0,001) sowie ein signifikanter Zeitgewinn (59 s; p ≤ 0,001) im 3D-Modus dokumentiert werden. Nichtexperten unterschieden sich hinsichtlich des größeren Zeitgewinnes (127 s vs. 53 s; p = 0,040) beim intrakorporalen Knoten mit der räumlichen Sicht signifikant von den Experten. Experten zeigten eine Tendenz zur größeren Ausnutzung der Vorteile der verbesserten Tiefenempfindung bei der komplexen Aufgabe. 94 Probanden (83,4 %) erwarteten laut Fragebogen einen Vorteil für das Operieren mit der räumlichen Sicht. Schlussfolgerung Die Studie konnte die Überlegenheit der 3D-Laparoskopie mithilfe der Parameter Zeitgewinn, Präzisionserhöhung und subjektiver Einschätzung der Probanden für die Gesamtkohorte belegen. Die Leistungssteigerung der Nichtexperten unter der räumlichen Sicht könnte die steile Laparoskopie-Lernkurve abflachen. Durch die positive Beeinflussung der Laparoskopieexperten kann ein Vorteil der 3D- Technologie im Operationssaal erwartet werden.

Introduction Today, minimal invasive surgery has become the standard approach for many procedures. While the patient’s demand for these operations increases grows the range of performable operations wider. Besides its advantages, laparoscopic surgery comes around with the problem of its steep learning curves. Missing depth perception is thought to be a main factor of both, the steep learning curve and the impairment of the operating surgeon. The newest generations of 3D-systems for laparoscopic surgery could have a positive effect on this flaw. This study’s aim was an ex vivo evaluation of 3D- laparoscopy regarding time, precision and application of forces. Methods 43 experts of laparoscopic surgery ( > 100 self-performed laparoscopic surgeries) and 70 nonexperts ( ≤ 100 self-performed laparoscopic surgeries) completed two tasks in both the 2D-sight and 3D-sight-mode of a laparoscopic boxtrainer. Firstly, objects had to be moved to specific targets by the dominant as well as the nondominand hand, secondly, an intracorporeal knot had to be performed. Movement parameters, applicated forces and time were recorded by an incorporated tracking system (ForMoST) of the boxtrainer. A score counting defined errors was documented. Subjective evaluation of the participants was ascertained by a questionnaire. Results A highly significant difference between the 2D- and 3D-mode was detected for the time needed such as the path length of the left and right instrument traveled during the object transfer task. The intracorporeal knot was performed significantly faster using stereovision (159 s with 2D-screen vs. 139 s with 3D-screen; p ≤ 0,001). Moreover, path length reduction was highly significant for both, the left (4061,9 mm with 2D-screen vs. 3542,2 mm with 3D-screen; p ≤ 0, 001) and the right instrument (3996,8 mm with 2D-screen vs. 3640,5 mm with 3D-screen; p ≤ 0,001). Nonexperts differ significantly from their expert collegues regarding gain of intracorporeal knot tying time (127 s vs. 53 s; p = 0,040) with stereoscopic vision. Experts seem to benefit more from the 3D-mode when facing the complex task. 94 (83,4 %) participants expected advantages for surgery by the introduction of 3D-laparoscopy. Conclusion This study showed the superiority of 3D-laparoscopy concerning gain of time, precision improvement and subjective assessment. The steep laparoscopic learning curve might be flatened considering the enhanced performance of nonexperts with stereoscopic sight. Moreover, a benefit for experts in the operating room can be assumed given the positive influence of 3D-laparoscopy on experts’ performance.