Text

Zielsetzung und Fragestellung: Die Einschätzung chirurgischer Leistung in der Unfallchirurgie ist expertenabhängig und nur eingeschränkt objektiv vergleichbar. Die Digitalisierung bietet das Potenzial für eine objektive und skalierbare Leistungsbewertung. Jedoch ist die digitale Erfassung chirurgischer Instrumente aufgrund des haptischen Charakters der Chirurgie technisch anspruchsvoll, weshalb solche Ansätze noch nicht ausgereift sind. In dieser Studie präsentieren wir einen digitalen Framework, in dem mit einem Trackingsystem eine digitale 3D-Darstellung chirurgischer Übungsszenarien in Form eines digitalen Zwillings erstellt wird. Der Einsatz synthetischen Knochens ermöglicht die Beibehaltung eines realistischen haptischen Feedbacks. Die Bewegungen der chirurgischen Instrumente werden via Marker getrackt und in digitale Verhaltensmetriken überführt. Daraus analysieren wir Bewegungsmerkmale wie Bewegungsweg, Geschwindigkeit und Effizienz. Die Studie untersucht erstens, welche Verhaltensmetriken mit technischer Kompetenz assoziiert sind, und zweitens, ob diese Metriken chirurgische Kompetenz im Vergleich zu Expertenbewertungen vorhersagen können.

Material und Methoden: Insgesamt führten 28 Teilnehmende osteosynthetische Versorgungen an drei standardisierten Frakturen am Radius, der Ulna und der Fibula durch. Die Instrumentenbewegungen wurden in Verhaltensmetriken wie Pfadlänge, Bewegungsfluss und Aufgabendauer überführt (Tabelle 1 [Tab. 1]). Alle Übungsszenarien wurden von vier Experten anhand eines Fragenbogens, dem Global Rating Score (GRS), bewertet, damit die digitalen Verhaltensmetriken statistisch mit dem durchschnittlichen GRS-Wert der jeweiligen Szenarien verglichen werden konnten. (1) Zur Identifikation fähigkeitsrelevanter Verhaltensmetriken wurde eine Korrelationsanalyse (Spearman-Rangkorrelation) durchgeführt. (2) Auf Basis dieser wurde ein Vorhersagemodell nach dem Leave-One-Out-Kreuzvalidierungsansatz erstellt, welches die Leistung der Teilnehmenden mit einem GRS-Wert vorhersagte und mit den individuellen Expertenbewertungen verglich.

Ergebnisse: (1) Mehrere digitale Verhaltensmetriken erwiesen sich als aussagekräftig für chirurgische Kompetenz. Vor allem Metriken basierend auf der Pfadlänge der Instrumente und der Dauer einzelner Aktivitäten zeigten einen starken Zusammenhang mit den durchschnittlichen GRS-Werten, mit Korrelationskoeffizienten von bis zu 0,6. Die Korrelationsstärke war dabei vom Instrument und Übungsszenario abhängig (Abbildung 1 [Abb. 1]). (2) Das Vorhersagemodell erzielte eine mittlere absolute Abweichung von 3,8 Punkten vom durchschnittlichen GRS-Wert (Skalenbereich: 28–70) und lag damit unter der mittleren Abweichung zwischen den Expertenbewertungen von 4,6 Punkten.

Diskussion und Schlussfolgerung: Digitale Verhaltensmetriken erwiesen sich als valide Indikatoren chirurgischer Kompetenz und zeigten einen hohen Vorhersagewert mit engerer Übereinstimmung zum durchschnittlichen GRS-Wert als Einzelbewertungen. Dies zeigt das Potenzial einer objektiven, expertenunabhängigen Leistungsbewertung in der unfallchirurgischen Ausbildung.