Echte patiënten in de virtuele realiteit: de schakel tussen fantoom en kliniek

View the english summary Open PDF (1.06 MB)

Training op fantoomhoofden werd tot nu als de ‘gouden standaard’ in het preklinisch onderwijs beschouwd, maar de overgang van prekliniek naar de behandeling van echte patiënten bleef een uitdaging. De introductie van de nieuwste generatie virtual reality-simulatoren stelt studenten en tandartsen in staat digitale afdrukken van hun patiënten in virtual reality-modellen om te zetten en de behandeling in virtuele realiteit te oefenen alvorens deze in het echt uit te voeren. Zo kunnen klinische beslissingen voorafgaand aan de werkelijke behandeling worden onderzocht en geoefend waardoor de veiligheid van de behandeling en het vertrouwen deze te kunnen uitvoeren wordt vergroot. Met de 3M™ True ­Definition Scanner en de Moog Simodont Dental Trainer™, hebben 3 master­studenten en 1 tandarts-algemeen practicus voorafgaand aan het prepareren van een gebitselement bij eigen patiënten eerst in een virtuele omgeving geoefend. Zij waren zeer tevreden over deze voorbereiding en het resultaat van de behandeling.

Leerdoel
Na het lezen van dit artikel heeft u inzicht in de ­mogelijkheid van studenten om met behulp van de ­Simodont Dental Trainer virtueel psychomotorische ­vaardigheden te oefenen en aan te leren.

Wat weten we?
Traditioneel vormen fantoomkoppen met plastic of ­geëxtraheerde gebitselementen de basis van de tand­heelkundeopleiding om psychomotorische vaardigheden en ergonomisch handelen aan te leren. Deze simulatie biedt echter beperkte mogelijkheden om realistische klinische casuïstiek te leren oplossen voordat daadwerkelijk integrale zorg bij een patiënt wordt geleverd.
Wat is nieuw?
Met behulp van een intraorale scanner kunnen driedimensionale haptische (met hardheid) volumetrische ­modellen worden gemaakt en geplaatst in de Simodont Dental Trainer, waarmee de te behandelen patiënten voorafgaand aan de feitelijke behandeling voor oefening beschikbaar zijn in de virtuele realiteit.
Praktijktoepassing
Studenten kunnen behandelingen die zij bij hun patiënten gaan uitvoeren, eerst oefenen in de Dental Trainer. Dit verhoogt niet alleen de veiligheid, kwaliteit en transparantie van klinisch handelen tijdens de opleiding, maar biedt ook tandartsen de mogelijkheid complexe behandelingen op maat voor te bereiden.

Inleiding

Tandheelkunde is een van de weinige opleidingen waar de studenten al tijdens de opleiding patiënten behandelen om klinische competenties te ontwikkelen en vertrouwen op te bouwen deze zelfstandig te kunnen uitvoeren (Chuenjitwongsa et al, 2016). Voordat studenten patiënten behandelen, oefenen zij op plastic tandmodellen en getrokken tanden en kiezen in plastic kaken in fantoomhoofden. Zo bereiden zij zich voor om patiënten goed en veilig te behandelen (Kneebone et al, 2004; Perry et al, 2015). De vraag is of deze voorbereiding van studenten de veiligheid van patiënten optimaal borgt of creëren nieuwe technologieën mogelijkheden om deze voorbereiding te verbeteren. Is het in dat perspectief ethisch verantwoord om bij de patiënt nieuwe invasieve irreversibele procedures voor het eerst uit te voeren op basis van oefening van standaard situaties op fantoom of zouden ook de specifieke situaties eerst moeten worden geoefend voordat deze bij een patiënt worden uitgevoerd nu technologie dat mogelijk maakt?

Competenties worden ontwikkeld in 3 onderling van elkaar afhankelijke fasen: de cognitieve (leren over de procedure), de associatieve (leren om een procedure uit te voeren) en de autonome (de stappen van de procedure worden een automatisme) (Chuenjitwongsa et al, 2016). De ontwikkeling van een vaardigheid of competentie, wordt afgesloten met een consolidatiefase waarin wordt gereflecteerd op het handelen, wat van belang is voor de stabilisering van de competentie op lange termijn (Taylor en Hamdy, 2013).

In tandheelkundige curricula worden de autonome en de consolidatiefasen tot nu toe doorlopen tijdens zorgverlening aan de echte patiënt. In deze fase worden vaardigheden met succes geleerd, maar toch is er altijd een impliciet risico voor de patiënt en onzekerheid voor de student, de docent en de opleiding.

Simulatie in tandheelkunde

Simulatie in de gezondheidszorg wordt gedefinieerd als iedere methode die gebruikmaakt van een nagebootst (kunstmatig) lichaam of lichaamsdeel uit een werkelijk bestaande situatie (Levine et al, 2013). Traditioneel zijn de fantoomkoppen met plastic of geëxtraheerde gebitselementen de basis van de tandheelkundeopleiding om psychomotorische vaardigheden ergonomisch aan te leren. Deze simulatie biedt echter beperkte mogelijkheden om complexere realistische klinische procedures aan te leren en het leveren van integrale zorg te oefenen. Ook kunnen studenten hier niet onbeperkt mee oefenen, onder meer vanwege de materiaalkosten, het steeds minder beschikbaar zijn van geschikte geëxtraheerde gebitselementen en de kosten van het vereiste toezicht op het werk (Kneebone et al, 2004).

Virtuele realiteit bij simulatie

De laatste jaren zijn er in het tandheelkundig onderwijs op nieuwe technologie gebaseerde simulatiemethoden geïntroduceerd. Deze computerondersteunde trainers met aan de fantoom toegevoegde realiteit en virtuele realiteit (VR)-simulatoren zijn sinds de jaren 1990 steeds relevanter geworden in de opleiding (Dutã et al, 2011; Levine et al, 2013).

De op virtuele realiteit gebaseerde technologie, de Moog Simodont Dental Trainer, biedt een leeromgeving waarin de student onbeperkt kan oefenen zonder materiaal te verbruiken (afb. 1). De Simodont is ontwikkeld in Nederland in een samenwerking tussen Moog Inc. en het Academisch Centrum Tandheelkunde Amsterdam (ACTA). De Dental Trainer beschikt over lesmateriaal met een reeks procedures die variëren van het oefenen van handvaardigheid tot het oplossen van complexe klinische problemen. De simulator bestaat uit een robotarm met haptische weerstand, stereoscopisch (driedimensionaal) zicht en intraorale modellen met een hoge resolutie. De modellen zijn gebaseerd op computertomogrammen (CT-scans) van gezonde en aangetaste gebitselementen. Bij het werken met de haptische arm op de modellen voelt de student verschil tussen de hardheid van glazuur, dentine, cariës en de pulpa; tijdens het werken wordt het geluid van de boor nagebootst (De Boer et al, 2012; De Boer et al, 2016). De Simodont Dental Trainer staat tegenwoordig bij meer dan 80 tandheelkundige opleidingen wereldwijd. Andere voorbeelden van simulatoren zijn de VirTeaSy Dental™ (HRV) en de DentSim™ (Image Navigation), deze simulatoren hebben verschillende kenmerken en toepassingen.

Afb. 1. Virtuele kliniek op ACTA.

In dit artikel wordt de ontwikkeling en toepassing van een aan de patiënt gerelateerde virtuele training beschreven. Klinische procedures kunnen virtueel worden geoefend waardoor de behandelaar vertrouwd raakt met de details van de procedures; door deze voorbereiding op maat wordt de veiligheid voor alle betrokkenen mogelijk verhoogd tijdens de daadwerkelijke uitvoering van de behandeling.

Materiaal en methode

Om de student in de gelegenheid te stellen te oefenen op de virtuele modellen van de patiënt is een koppeling gemaakt tussen een intraorale scanner en de Simodont. Deze koppeling bleek mogelijk te zijn met digitale beeldvormingssystemen met ‘open access’, dat wil zeggen dat communicatie met andere digitale platforms is toegestaan. Voor de in dit artikel beschreven ontwikkeling werd de intraorale 3M™ True Definition Scanner gebruikt om een driedimentionsale weergave van de mond te verkrijgen in de vorm van ‘standaard driehoek taal’ digitale bestanden (STL), die oppervlakken met een hoge resolutie digitaal weergeeft. Door Moog is in samenwerking met ACTA en Leeds Dental Institute een conversie-instrument ontwikkeld om de STL-bestanden om te zetten in volumetrische modellen die in de Moog Simodont Dental Trainer kunnen worden ingeladen om daar vervolgens met een digitale boor op te kunnen werken.

Om de werkbaarheid van deze technologie te toetsen, hebben 3 studenten en 1 tandarts het traject van digitaal afdrukken tot en met de oefening in de Simodont doorlopen, voorafgaand aan het vervaardigen van preparaties bij hun echte patiënt. De studenten waren verwezen door hun tandartsdocent omdat het zeer moeilijke behandelingen betrof. Een tandarts uit het veld werd betrokken om na te gaan of deze toepassing ook nuttig zou zijn voor algemeen practici. Met toestemming van de patiënt werden digitale afdrukken gemaakt waarvan virtuele modellen werden gecreëerd waarbij de anonimiteit van de patiënt beschermd bleef. De virtuele modellen werden omgezet in volumetrische modellen die in de Moog Simodont Dental Trainer werden geplaatst. Vervolgens konden studenten ermee oefenen. Aan de hand van 3 open vragen die per e-mail aan de deelnemers waren gestuurd, werd nagegaan waar de klinische casus over ging, waarom de student/docent besloot de behandeling eerst in Simodont te oefenen en als laatste hoe deze oefening heeft geholpen.

Resultaten

Ter voorbereiding op de uitvoering van de klinische behandeling is bij 4 patiënten vooraf door de behandelaar geoefend op de Simodont. Een beschrijving van de 4 casussen en de bevindingen van de betrokkenen staan in de kaders.

Casus 1
Een Master 1 student (vierde jaar tandheelkunde) die bij een ­patiënt een correctie van een reeds bestaande kroonpreparatie wilde voorbereiden beschreef zijn bevindingen als volgt: “In mijn geval moest de voortand van een kroon worden voorzien. Een student voor mij was al aan de preparatie begonnen, maar de preparatie was niet goed en de patiënt werd aan mij toegewezen. De preparatie was lastig omdat ik de preparatie wilde herstellen maar wel zo min mogelijk materiaal wilde wegnemen. We hebben de gebitselementen in de boven- en onderkaak gescand, zodat het te beslijpen gebits­element met buurelementen in de Simodont kon worden gezet. Daarna kon ik de preparatie net zo vaak op de Simodont oefenen en met de docent bespreken, tot ik zo goed voorbereid was dat ik de preparatie bij de patiënt in een keer kon doen. Het oefenen op deze manier geeft je een goed beeld van de situatie en een goede voorbereiding om het beste ­resultaat te krijgen. Op Simodont kun je het gebitselement draaien, fouten maken en zien waar de problemen zitten. Als je ervoor wilt zorgen dat de patiënt tevreden is met je werk, moet je je zo goed mogelijk voorbereiden en vooraf de fouten kennen die je zou kunnen maken. Ik vond het een heel goede ervaring. In de mond is het natuurlijk wel anders, door aanwezigheid van tong en speeksel, maar als je hebt geoefend en de situatie kent, gaat het toch een stuk beter en voel je je zekerder. Om goede zorg te verlenen zou het goed zijn dit traject in het onderwijs in te voeren en alle studenten te laten oefenen op de specifieke preparatie(s) die zij willen maken voordat ze hun patiënt in het echt behandelen.”

Casus 2
Een Master 1 student (vierde jaar tandheelkunde) wilde zich voorbereiden op een indirecte partiële keramische restauratie op gebitselement 25. “Het betrof een 43-jarige man waarbij de restauratie van gebits­element 25 was gebroken op het moment dat gebitselementen 24 en 26 werden verwijderd. In overleg met mijn docent is besloten een partiële kroon op gebitselement 25 te maken. Ik heb het onderwijs in partiële omslijpingen nog niet gevolgd en dus heb ik geen ervaring, maar de patiënt wilde wel heel graag dat ik hem zou behandelen. Daarom wilde ik de behandeling graag oefenen. Dit kon door een digitale afdruk van mijn patiënt te maken en op het virtuele model van de patiënt in Simodont te oefenen. Het heeft me erg geholpen om de behandeling eerst op de Simodont uit te voeren. De behandeling werd een stuk inzichtelijker. Ook had ik meer zelfvertrouwen omdat ik de handeling in de voorbereiding al een paar keer had gedaan voordat ik dezelfde handeling bij de patiënt uitvoerde. De behandeling bij de patiënt ging goed”.

Casus 3
Een Master 2 student (vijfde jaar tandheelkunde) die bij een patiënt een brug van gebitselement 24 tot gebitselement 26 zou gaan prepareren op niet parallelle vitale pijlerelementen, beschreef het oefenen met Simodont (afb. 2 en 3). “Mijn casus betrof een patiënt met een diasteem ter plaatse van gebitselement 25. Het plan was om een conventionele brug van gebitselement 24 tot gebitselement 26 te maken. Beide pijlers waren vitaal. Ik besloot om in Simodont te oefenen omdat ik het best een lastige preparatie vond en me optimaal wilde voorbereiden. Het was fijn dat ik deze preparaties kon oefenen, ook omdat ik nog rekening moest houden met een rotatie van gebitselement 24, wat het nog complexer maakte. Nadat ik wat preparaties had gemaakt, lukte het om mooie convergerende en parallelle preparaties te maken met minimaal weefselverlies (afb. 4 en 5). Het oefenen op Simodont heeft me inzicht gegeven. Vooral de mogelijkheid om onbeperkt te oefenen gaf me vertrouwen. Ik was niet nerveus toen ik de behandeling bij de patiënt moest uitvoeren en de behandeling verliep vlot en zonder verrassingen”. De tandartsdocenten die de 3 studenten begeleidden bij de daadwerkelijke behandeling van de patiënten gaven de volgende terugkoppeling. “We hebben besloten de verschillende preparaties te laten oefenen op de Simodont omdat het lastige preparaties waren en de studenten optimaal voorbereid wilden zijn, zodat zij de behandeling bij de patiënten vlot en correct konden uitvoeren. Een van de kroonpreparaties moest worden aangepast. De student kon de aanpassingen in deze complexe situatie nu in een minder stressvolle omgeving oefenen zonder schade aan de patiënt te berokkenen. De verwachting was dat de oefening de prestaties tijdens de eigenlijke behandeling ten goede zouden komen”. “Het oefenen op een virtuele kopie van de echte patiënt hielp erg bij de voorbereiding van de studenten. Zij konden meer dan eens oefenen en dat gaf hen maar ook ons als docent meer vertrouwen voor de echte behandeling. De behandelingen bij de patiënten waren alle succesvol. Vooral bij complexe situaties kan het doelgericht en onbeperkt oefenen onnodige schade aan de patiënt voorkomen en niet alleen de student maar ook de docent en patiënt vertrouwen geven in het handelen van de student doordat vooraf zichtbaar is geworden dat de student de desbetreffende behandeling correct kan uitvoeren”.

 Afb. 2. Preoperatieve intraorale situatie (gescande gebied is aangegeven).

 Afb. 3. Preoperatief virtueel model in Simodont.

 Afb. 4. Eindresultaat in Simodont.

Afb. 5. Intraoraal eindresultaat.

Casus 4
De vierde casus betrof een tandarts die een 5-delige brug wilde prepareren maar onzeker was vanwege de complexe behandeling. “Mijn patiënt had een brug in de onderkaak nodig. De achterste pijler was naar mesiaal gekanteld en stond in een lastige positie. Ik wilde het gebitselement wel vitaal houden. Daarom besprak ik de preparatie met een deskundige en oefenende ik hoe ik de preparaties parallel kon krijgen met de juiste inzetrichting.” “Door de modellen van mijn patiënt in de Simodont te zetten, was ik in staat om precies datgene te oefenen wat ik nodig had om me goed voor te bereiden. Nadat ik de preparaties een paar keer had uitgevoerd, voelde ik me meer vertrouwd met de behandeling en kon ik deze ook sneller uitvoeren, ook al is het werken in de mond anders door de beperkte bewegingsruimte en de aanwezigheid van tong en speeksel. Het was een zeer nuttige training en de behandeling bij de patiënt verliep voorspoedig en met succes.”

Discussie

De invoering van gebitsmodellen van echte patiënten in een virtuele omgeving maakt het mogelijk de autonome en consolidatiefase van de vaardigheidstraining deels te verplaatsen van de behandelstoel naar een gesimuleerde omgeving. Zodra de student op de ‘kopie van de patiënt’ de behandeling goed kan uitvoeren, mag de behandeling ook bij de echte patiënt worden uitgevoerd. Hoewel het effect van deze extra stap in de voorbereiding op het zelfvertrouwen en de prestaties van studenten nog verder wordt onderzocht, geven de in dit artikel gepresenteerde casussen aan dat de studenten zelf vinden dat zij hun preparaties door oefening hebben kunnen verbeteren waardoor ze meer zelfvertrouwen hadden om de behandeling uit te voeren. Het feit dat de competentie van de student om een specifieke behandeling uit te voeren voorafgaand aan de feitelijke behandeling van de patiënt kan worden geoefend, gecontroleerd en vastgelegd, voegt een compleet nieuwe dimensie toe aan de veiligheid van handelen van de behandelaar. Daarmee kunnen de ethische dilemma’s die er zijn bij het leren op echte patiënten worden beperkt.

De virtuele omgeving biedt binnen de opleiding ook de mogelijkheid om bij schaarste van patiënten met een specifieke behandelbehoefte, toch ‘passende’ klinische procedures voor alle studenten beschikbaar te hebben. Een database met virtuele casuïstiek van echte patiënten biedt niet alleen mogelijkheden voor voldoende oefening van klinische handelingen maar vergroot ook de homogeniteit van de inhoud van de klinische opleiding.

De huidige capaciteit van de simulator is beperkt tot het kunnen behandelen van eenvoudige virtuele modellen (met 1 kleur en hardheid) van een gedeelte van de mond. Verbeteringen van de capaciteit van de simulator (gehele mond in plaats van een deel) en kwaliteit van de modellen zoals beschikbaarheid van de interne anatomie en gedifferentieerde haptiek voor weefsels als glazuur, dentine en cariës, zullen mogelijkheden bieden om meer in detail gesimuleerde patiënten te kunnen behandelen, waardoor de voorbereiding op de kliniek verder wordt geoptimaliseerd en de inzetbaarheid binnen het onderwijs wordt vergroot.

Experimenteel onderzoek met deze technologie stuit op het ethische dilemma of in een controlegroep waarbij het niet aanbieden van de mogelijkheid om een behandeling vooraf te oefenen, verantwoord is. Veilige en ethisch verantwoorde onderzoeksmodellen zijn noodzakelijk voor verder onderzoek.

Ten slotte is een belangrijk aspect dat de vertrouwelijkheid en veiligheid van patiëntengegevens gewaarborgd is bij de digitalisering van diverse processen in de gezondheidzorg. Globale en lokale regelgeving moet worden ontwikkeld om deze technologie uitgebreider in te kunnen zetten.

Conclusie

Nu het mogelijk is om digitale afdrukken van echte patiënten in een simulatieomgeving te importeren en daarop de behandeling te oefenen, wordt de voorbereiding van studenten op het uitvoeren van handelingen bij patiënten geoptimaliseerd. Dit verhoogt mogelijk niet alleen de veiligheid, kwaliteit en transparantie van klinisch handelen tijdens de opleiding voor de student maar biedt ook mogelijkheden aan de beroepsgroep om complexe behandelingen op maat in een simulatieomgeving voor te bereiden.

Literatuur

  • Boer IR de, Wesselink PR, Vervoorn JM. De Simodont® in het onderwijs. Ned Tijdschr Tandheelkd 2012; 119: 294-300.
  • Boer IR de, Wesselink PR, Vervoorn JM. Student performance and ­appreciation using 3D vs. 2D vision in a virtual learning environment. Eur J Dent Educ 2016; 20: 142-147.
  • Chuenjitwongsa S, Oliver RG, Bullock AD. Competence, competency-based education, and undergraduate dental education: a discussion paper. Eur J Dent Educ 2016; epub ahead of print (1 juni 2016).
  • Dutã M, Amariei CI, Bogdan CM, Popovici DM, Ionescu N, Nuca C I. An overview of virtual and augmented reality in dental education. OHDM 2011; 10: 42-49.
  • Jokstad A. Computer-assisted technologies used in oral rehabilitation and the clinical documentation of alleged advantages. A systematic review. J Oral Rehabil. 2016; 44: 261–290.
  • Kneebone RL, Scott W, Darzi A, Horrocks M. Simulation and clinical practice: strengthening the relationship. Med Educ. 2004; 38: 1095-1102.
  • Levine AL, DeMaria S, Shwartz AD, et al. Simulation in dentistry and oral health. The comprehensive textbook of healthcare simulation. New York: Springer, 2013.
  • Perry S, Bridges SM, Burrow MF. A review of the use of simulation in dental education. Simul Healthc. 2015; 10: 31-37.
  • Taylor DCM, Hamdy H. Adult learning theories Implications for learning and teaching in medical education AMEE Guide No 83. Med Teach 2013; 35: e1561-1572.

Hartelijk dank voor uw reactie. Uw reactie zal in behandeling genomen worden en na controle worden geplaatst.

Kennistoets
De termijn voor de kennistoets is verlopen
Info
bron
Ned Tijdschr Tandheelkd mei 2018; 125: 263-267
doi
https://doi.org/10.5177/ntvt.2018.05.17192
rubriek
Onderzoek en wetenschap
Bronnen
  • C.M. Serrano1, P.R. Wesselink2, J.M Vervoorn1
  • Uit 1het Onderwijs Instituut en 2de afdeling Cariologie en Endodontologie van het Academisch Centrum Tandheelkunde Amsterdam (ACTA)
  • Datum van acceptatie: 28 februari 2018
  • Adres: C.M. Serrano, ACTA, Gustav Mahlerlaan 3004, 1081 Amsterdam
  • c.serranopetrillo@acta.nl
Multimedia bij dit artikel
Gerelateerd