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Apprentissage de la chirurgie laparoscopique: quelles méthodes pour le chirurgien en formation?
Mise au point
Apprentissage de la chirurgie laparoscopique : quelles méthodes pour le chirurgien en formation ? C. Mariette Service de Chirurgie Digestive et Générale, Hôpital C. Huriez, CHU – Lille. Correspondance : C. Mariette, Service de Chirurgie Digestive et Générale, Hôpital C. Huriez, CHRU, F 59037 Lille Cedex. e-mail : [email protected]
Résumé / Abstract Apprentissage de la chirurgie laparoscopique : quelles méthodes pour le chirurgien en formation ?
C. Mariette L’introduction de la laparoscopie en chirurgie a été responsable d’une augmentation de la morbidité, amenant au développement de méthodes d’apprentissage hors du bloc opératoire pour les chirurgiens débutant en chirurgie laparoscopique. Le but de ce travail est de faire le point sur les outils actuellement disponibles dans l’apprentissage et l’évaluation de la compétence en chirurgie laparoscopique à partir des données de la littérature. Les moyens d’apprentissage couramment utilisés sont les simulateurs vidéo, moyens qui ne permettent pas une évaluation objective des acquisitions. Les simulateurs de réalité virtuelle ont l’avantage de permettre un apprentissage des techniques chirurgicales en laparoscopie ainsi qu’une évaluation des acquisitions et de la dextérité chirurgicale. Cette technologie devrait amener à une meilleure préparation des plus jeunes aux blocs opératoires du futur. Mots-clés : Divers. Prophylaxie. Laparoscopie. Apprentissage. Apprenticeship in laparoscopic surgery: tools and methods for the surgeon in training
C. Mariette The introduction of laparoscopic approaches to surgery has been responsible for increased morbidity and has necessitated the development of a system of apprenticeship training in and out of the operating room for surgeons making their debut in the laparoscopic arena. This study, based on published data in the surgical literature, aims to evaluate the tools currently available for both teaching and evaluating competence in laparascopic surgery. Video simulators currently being used for teaching laparoscopic skills do not permit an objective evaluation of skill acquisition. Virtual reality simulators have the advantage of permitting an apprenticeship in laparoscopic surgical technique and a simultaneous assessment of the acquisition of surgical dexterity. This new technology should enable a better preparation of young surgeons for the operating room of the future. Key words: Various. Prophylaxis. Laparoscopy. Apprenticeship. Surgical Training.
Introduction La première cholécystectomie laparoscopique a été réalisée par Philippe Mouret en France en 1987 [1], faisant de cette voie d’abord, dans les années suivantes, une alternative à la cholécystectomie par voie ouverte [2-4]. Les premiers résultats chirurgicaux (incision plus petite, diminution des douleurs postopératoires, de la durée hospitalisation et du délai de retour à une activité normale), l’enthousiasme
de certains chirurgiens et une compétition croissante sur le marché médical ont conduit de nombreux opérateurs à développer cette nouvelle technique. Les compétences requises en chirurgie laparoscopique sont différentes de celles nécessaires en chirurgie ouverte, plus proches de l’endoscopie que de la laparotomie traditionnelle. Le chirurgien doit entrer dans la cavité péritonéale par une plus petite incision, utiliser des instruments longs dont seule l’extrémité est visible, s’accoutumer à
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l’effet de levier et à la vision en deux dimensions sur un écran à distance, avec un retour de forces limité [5]. Passé l’enthousiasme initial, rapidement sont apparus des accidents liés à la voie d’abord et le problème de qualification des opérateurs [6], amenant à reconsidérer la stratégie d’apprentissage. Les méthodes traditionnelles d’apprentissage de la chirurgie, fondées sur le tutorat en salle d’intervention, sont apparues non adaptées à l’apprentissage de la chirurgie laparoscopique. La communauté chirurgicale a alors réalisé que la phase initiale d’apprentissage pouvait être acquise en dehors du bloc opératoire avec retour au patient une fois la compétence reconnue. Nous envisageons les moyens d’apprentissage et des méthodes d’évaluation de la compétence en chirurgie laparoscopique à partir des données de la littérature.
Moyens d’apprentissage en chirurgie laparoscopique
Modèles animaux La formation à la chirurgie laparoscopique a été développée initialement avec l’utilisation de modèles animaux vivants. Ce modèle offre au chirurgien un environnement proche de la réalité, avec des sensations tactiles, un retour de forces, et la survenue de potentielles complications semblables à ceux observés chez l’homme. Le modèle porcin permet au chirurgien de créer un pneumopéritoine, de travailler dans un espace de travail confiné à la cavité péritonéale, de simuler différents scénarios chirurgicaux et ceci avec un coût raisonnable [7]. L’inquiétude croissante autour de la recherche sur animaux vivants, associée aux considérations éthiques, rendent discutable de nos jours
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l’utilisation des modèles animaux vivants dans la mesure où des modèles alternatifs ont été développés. Les cadavres d’animaux offrent un moyen d’apprentissage intéressant du fait d’une anatomie réaliste [8], même si les tissus n’ont pas la même texture et ne saignent pas. Cependant, les risques de transmission de maladie à l’homme, le coût et les problèmes de disponibilité en font un moyen d’apprentissage de la laparoscopie moins adapté comparativement aux méthodes substitutives développées ci-dessous.
Simulateurs vidéo (box trainers)
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Parmi les méthodes substitutives, les simulateurs occupent une place de choix. Les modèles en caoutchouc ont l’avantage de reproduire l’anatomie normale, de ne pas se détériorer et de pouvoir être réutilisés. Cependant, ils n’ont pas les propriétés des tissus réels et peuvent être coûteux. Le Pelvi-Trainer est un simulateur vidéo comportant une boîte positionnée devant un moniteur de laparoscopie avec des trocarts, permettant de manier les instruments de laparoscopie pour un apprentissage basique du repérage dans l’espace, de la préhension et de la suture [9, 10]. Une des critiques de ce modèle est le côté abstrait de la procédure avec des tâches trop simples et en décalage par rapport au réel. De ce fait, alors que le bien-fondé de la pratique chirurgicale tombe sous le sens, plusieurs chirurgiens se sont posés la question du bénéfice de ce type d’apprentissage lors du retour dans le bloc opératoire. Une étude randomisée, comparant la dextérité de deux groupes de chirurgiens pratiquant une cholécystectomie laparoscopique, un groupe ayant reçu une formation sur simulateur et l’autre non, a montré une amélioration significative des performances dans le groupe des chirurgiens ayant bénéficié d’une formation préalable hors du bloc opératoire [11]. De la même façon, d’autres auteurs ont montré une amélioration de la dextérité en chirurgie laparoscopique dans le domaine de la chirurgie générale [12-14] ou dans d’autres spécialités [15-16]. Cependant, des travaux sont encore nécessaires dans le but d’évaluer la durée de formation et le niveau de compétence requis avant la mise en pratique professionnelle.
Simulateurs de réalité virtuelle (virtual reality trainers) Les simulateurs de réalité virtuelle, permettant la réalisation de tests assistés par ordinateur, donne au chirurgien en formation la possibilité de pratiquer les gestes de base ou des actes sophistiqués avec un retour sur le degré de performance. Le système le plus utilisé actuellement est le « Minimally Invasive Surgical Trainer-Virtual Reality » ou MIST-VR® system (Mentice, San Diego, Californie, États-Unis), permettant l’utilisation de matériel de laparoscopie qui active en temps réel des extrémités d’instruments virtuels par le biais d’un ordinateur. Ce système permet par ailleurs d’évaluer de façon subjective la qualité des performances, comme le ferait un instructeur, en prenant en compte le temps de réalisation du geste, les erreurs réalisées, les économies de mouvements et de coagulation, avec comme inconvénient l’absence de retour de forces. Le système Lapsim® (Surgical Science, Gothenburg, Suède) permet un apprentissage plus réaliste avec des matériaux qui sont déformables et qui peuvent saigner [17]. Enfin le système Xitract LS500® (Xitact, Morges, Suisse) intègre une cavité abdominale virtuelle avec un retour de forces et permet différentes applications comme la dissection, la pose de clips ou le clivage des tissus, avec possibilité de mise en situation clinique [18]. D’autres concepts sont disponibles comme les systèmes Reachin Laparoscopic Trainer® (Reachin, Stockholm, Suède), ProMIS™ Surgical Simulator (Haptica, Dublin, Irelande) et LapMentor® (Simbionix, Cleveland, Ohio, ÉtatsUnis). Les performances des chirurgiens ont été analysées dans des études randomisées comparant l’apprentissage sur simulateur de réalité virtuelle à : 1) un groupe contrôle sans enseignement spécifique [19-21] ; 2) un groupe ayant bénéficié d’un enseignement sur simulateur vidéo [22-24]. Après mise en situation réelle au cours d’une cholécystectomie laparoscopique, les étudiants montraient une dextérité psychomotrice augmentée après enseignement sur simulateur, avec des performances opératoires significativement améliorées dans le groupe formé sur simulateur de réalité virtuelle en termes de rapidité, d’économie de mouvements, de diminution du nombre
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d’erreurs et de progrès réalisés. Les auteurs avancent comme hypothèse que le retour à propos des erreurs commises a permis une augmentation de la précision, directement responsable de l’amélioration des performances. Ces études, bien que réalisées sur de petits effectifs, montrent donc que les acquisitions sur simulateur sont transférables au bloc opératoire en chirurgie laparoscopique. L’utilisation de ces simulateurs de réalité virtuelle a montré son intérêt dans l’apprentissage de la chirurgie laparoscopique pour les chirurgiens débutants [25, 26] comme pour les chirurgiens confirmés [27, 28]. Les enseignés peuvent ainsi pratiquer des gestes de chirurgie laparoscopique standardisés de façon répétée avec un retour objectif immédiat sur le niveau de performance. Des comparaisons sont possibles entre les séances de travail et entre les enseignés. Bien que ces simulateurs soient portables et disponibles dans le commerce, ils restent encombrants et coûteux. Enfin, il existe encore un manque de standardisation dans les techniques opératoires utilisées et l’évaluation est fondée sur l’observation directe, rendant l’observateur influençable par les attitudes de l’équipe chirurgicale du chirurgien en formation. Le temps en lui-même a été montré comme étant un mauvais indicateur d’évaluation des acquisitions. Le développement de moyens de mesure objectifs de la dextérité opératoire est important afin de confirmer l’intérêt des simulateurs dans l’apprentissage de la chirurgie laparoscopique ce qui, si tel était le cas, devrait conduire à la réévaluation et à la certification de l’ensemble des chirurgiens [29].
Robots La chirurgie assistée par robot gagne en popularité au fur et à mesure des évolutions technologiques. Le robot peut reproduire les mouvements du chirurgien de façon rapide et précise, permet d’améliorer l’amplitude des mouvements et ceci sans les tremblements de l’opérateur. Les inconvénients potentiels sont la courbe d’apprentissage et le coût. Cependant, avant que la robotique ne fasse partie du quotidien de la pratique chirurgicale, un programme d’enseignement devrait être intégré au cursus de formation des chirurgiens. Les systèmes Zeus (Computer Motion Inc.) et Da Vinci (Intuitive Inc.) comportent des
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bras articulés. Le contrôle vocal permet au chirurgien de manipuler la caméra et deux instruments de laparoscopie à distance. Les mouvements du chirurgien sont transmis au bras robotisé via un ordinateur qui filtre le mouvement de façon à réduire le tremblement. L’échelle d’amplitude des mouvements peut être programmée, permettant par exemple une reproduction des mouvements du chirurgien adaptée à une chirurgie de précision. La chirurgie assistée par robot a été proposée dans le but d’augmenter la précision et la reproductibilité des mouvements dans la réalisation des microanastomoses [30]. Initialement utilisées en chirurgie cardiovasculaire [31], les applications se sont ouvertes à la chirurgie générale avec, au début de son utilisation en chirurgie laparoscopique, une caméra dirigée à la voix [32]. Désormais la sophistication de la robotique permet de reproduire les mouvements du chirurgien avec l’avantage de la modulation de l’amplitude du geste [33]. En comparant la chirurgie laparoscopique assistée par robot à la technique traditionnelle, certains auteurs ont montré que le geste était plus rapide et reproductible avec l’assistance robotique avec des facilités en termes de suture [30], mais avec plus de complications [33, 34].
Téléconférence Historiquement les interventions étaient enseignées aux étudiants, groupés autour du champ opératoire, cherchant à visualiser le geste chirurgical. La laparoscopie a permis une amélioration des modalités d’enseignement en donnant à chaque personne présente dans le bloc opératoire l’opportunité de voir le champ opératoire en regardant le moniteur. De nos jours les nouvelles technologies permettent la téléconférence et le téléguidage [35]. En pressant sur un bouton, un étudiant à distance de la salle opératoire ou dans une autre ville, peut visualiser le champ opératoire et poser des questions au chirurgien pendant l’acte opératoire. La téléconférence permet un apprentissage interactif de l’étudiant vers le chirurgien, mais également du chirurgien opérateur qui peut dialoguer visuellement avec un autre chirurgien de son institution ou à distance.
Méthodes d’évaluation de l’apprentissage en chirurgie laparoscopique En 1991, la « Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons » (SAGES) a demandé aux chirurgiens d’apporter la preuve de leur compétence avant de réaliser des interventions par laparoscopie [36]. L’évaluation de la compétence était fondée sur le nombre de procédures réalisées et le temps d’intervention ou sur une évaluation des enseignés par des chirurgiens expérimentés [5, 37]. Ces critères sont connus pour être grossiers et souffrir de l’influence de la subjectivité et de biais, en restant des moyens de mesure indirects de la compétence chirurgicale. Les organisations professionnelles ont reconnu récemment la nécessité de développer des moyens objectifs d’évaluation des performances chirurgicales [38]. Actuellement, l’évaluation de la compétence se fait le plus souvent à partir de l’analyse d’enregistrements vidéo, permettant également de mesurer la progression dans l’apprentissage et d’identifier les enseignés nécessitant des séances de rattrapage. Quelle que soit la méthode d’évaluation de la compétence, elle doit être adaptée, précise, reproductible, valide et faisable.
Analyse de la dextérité en chirurgie laparoscopique La chirurgie laparoscopique se prête particulièrement bien à l’analyse de la gestuelle, les mouvements des mains étant limités à ceux des instruments. Trois méthodes d’évaluation de la compétence ont été développées dans le but de mesurer de façon objective le degré de technicité chirurgicale. Des instruments de chirurgie laparoscopique ont été reliés à des capteurs afin de cartographier leur position dans l’espace et de transcrire ces mouvements sur un ordinateur. Ce système permet la mesure de la longueur de la trajectoire totale de l’instrument, qui peut être comparée à la trajectoire optimale nécessaire à l’accomplissement d’une tâche donnée [39]. Le « Imperial College Surgical Assessment Device (ICSAD) » est un second système qui consiste à placer des capteurs sur la face dorsale des mains de l’opérateur [40, 41]. Une émission d’ondes électromagnétiques permet de
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déterminer la position des capteurs dans les trois axes de l’espace à raison de 20 mesures par seconde. Ce système peut fonctionner à partir d’un ordinateur portable et les données sont analysées en termes de temps écoulé, de distance parcourue et de nombre total de mouvements pour chaque main. Des travaux ont confirmé la validité de ce concept dans l’évaluation de la compétence chirurgicale en chirurgie laparoscopique, aussi bien pour des tâches simples [42] que pour des interventions réelles plus complexes comme la cholécystectomie laparoscopique [43]. Ce système permet également d’évaluer objectivement l’acquisition de la dextérité psychomotrice des enseignés en chirurgie laparoscopique [29]. Un troisième système contrôlé par ordinateur, le « Advanced Dundee Endoscopic Psychomotor Tester (ADEPT) », consiste en un dôme contenant un espace de travail défini avec deux pinces de chirurgie laparoscopique, l’ensemble étant relié à un moniteur vidéo par le biais d’une optique et d’une caméra. Des objets cibles sont disposés sur un support et recouverts par une plaque de plexiglas dans laquelle sont dessinées des ouvertures de forme et de taille différentes. Ce système enregistre le temps passé, le degré d’achèvement de la tâche, la trajectoire des instruments ainsi qu’un score d’erreur fondé sur le contact des instruments avec les parois. La validité et la reproductibilité de cette méthode d’évaluation ont été démontrées [44, 45]. Ces trois systèmes ont montré leur intérêt dans la mesure objective de la dextérité en chirurgie laparoscopique, mais seul le système ISCAD peut être utilisé dans l’évaluation d’interventions réelles. Cependant, il est nécessaire que les mouvements réalisés soient évalués dans leur contexte (par exemple réalisation d’une plaie de la voie biliaire principale au cours d’une cholécystectomie laparoscopique, alors que la dextérité est évaluée comme excellente).
Évaluation vidéo-assistée Le système « Objective Structured Assessment of Technical Skill (OSATS) » permet une étude comparative, à partir d’une surveillance vidéo, de la réalisation de tâches prédéfinies, réalisées sur une paillasse puis reproduite sur animal
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Points essentiels
justifier d’une formation spécifique pour chaque sous-spécialité dans la discipline (laparoscopie, cancérologie, chirurgie colorectale etc.). Les simulateurs vidéo et les simulateurs de réalité virtuelle vont permettre dans le futur de mieux former nos étudiants aux techniques chirurgicales par voie laparoscopique. L’apprentissage par simulation devenant de plus en plus accessible, les coûts vont diminuer et le nombre de participants aux programmes de formation va s’accroître. Des problèmes restent à résoudre comme la fréquence des séances de formation, la standardisation des programmes de formation, l’apport respectif de chacune des techniques d’apprentissage, le niveau requis avant la mise en situation professionnelle ou encore la personnalisation des programmes de formation.
• La chirurgie laparoscopique a révolutionné la chirurgie de ces 15 dernières années et représente désormais un « gold standard » pour plusieurs interventions. • Les compétences requises en chirurgie laparoscopique sont différentes de celles nécessaires en chirurgie ouverte. • Les méthodes traditionnelles d’apprentissage de la chirurgie, fondées sur le tutorat, sont peu adaptées à l’apprentissage de la chirurgie laparoscopique. • Les simulateurs vidéo de type Pelvi-Trainer sont simples d’utilisation mais ne permettent que des gestes simples, abstraits et en décalage par rapport au réel. • Les simulateurs de réalité virtuelle permettent un apprentissage sophistiqué de procédures chirurgicales avec un retour sur le degré de performance mais sont coûteux. • Des moyens de mesure objectifs de la dextérité opératoire restent à développer. • Les nécessaires réductions de la morbidité postopératoire, des coûts, du temps de travail et la nécessité croissante de justifier d’une formation spécifique font de ces technologies des méthodes de choix pour la formation des chirurgiens en laparoscopie.
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par un même opérateur et évaluées par un score [46]. Ce système a été montré comme valide et reproductible en termes d’évaluation globale, mais ne prend pas en compte les différentes étapes d’une intervention chirurgicale. D’autres instruments de mesure de la compétence en chirurgie laparoscopique ont été validés comme l’échelle globale de mesure GOALS (« the Global Operative Assessment of Laparoscopic Skills) [47]. Enfin, des méthodes d’évaluation procédure-spécifique ont été développées [48, 49], mais toutes sont complexes, chronophages et exposées à une certaine subjectivité. Dans la perspective d’une plus grande objectivité, l’évaluation sur simulateurs de réalité virtuelle a été développée.
Évaluation sur simulateurs de réalité virtuelle Les simulateurs de réalité virtuelle permettent une évaluation, fondée sur l’observation directe et qui reste donc subjective, de la qualité des performances, en prenant en compte le temps de réalisation du geste, les erreurs réalisées, les économies de mouvements et de coagulation, mais aussi la dextérité psychomotrice. Le retour à propos des erreurs commises serait responsable de l’amélioration des performances. Cependant, des moyens de mesure objectifs de la dextérité opératoire en simulation de réalité virtuelle restent à développer.
Quelle méthode d’apprentissage ? Actuellement, il n’existe pas de consensus quant à la stratégie optimale d’apprentissage de la chirurgie laparoscopique. L’utilisation combinée des systèmes d’apprentissage par vidéo et des méthodes développant la dextérité en réalité virtuelle semble être le meilleur compromis. Cependant, il apparaît que l’individualité doit être prise en compte, avec une flexibilité de l’apprentissage, les erreurs commises par les chirurgiens en formation étant différentes d’un opérateur à un autre [50].
Conclusion L’approche laparoscopique a révolutionné la chirurgie de ces 15 dernières années. Cette voie d’abord est désormais le « gold standard » pour plusieurs interventions, dont la cholécystectomie. La formation des chirurgiens en chirurgie laparoscopique est rendue nécessaire par : 1) l’augmentation de la morbi-mortalité observée, spécifique de cette voie d’abord et conséquence d’erreurs techniques ; 2) la réduction des coûts et donc du temps d’occupation des salles d’intervention et de la morbidité ; 3) la réduction du temps de travail impliquant un temps de formation plus court pour les enseignés avec une moindre disponibilité des enseignants et ; 4) la nécessité croissante de
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Apprentissage de la chirurgie laparoscopique : quelles méthodes pour le chirurgien en formation ? C. Mariette Service de Chirurgie Digestive et Générale, Hôpital C. Huriez, CHU – Lille. Correspondance : C. Mariette, Service de Chirurgie Digestive et Générale, Hôpital C. Huriez, CHRU, F 59037 Lille Cedex. e-mail : [email protected]
Résumé / Abstract Apprentissage de la chirurgie laparoscopique : quelles méthodes pour le chirurgien en formation ?
C. Mariette L’introduction de la laparoscopie en chirurgie a été responsable d’une augmentation de la morbidité, amenant au développement de méthodes d’apprentissage hors du bloc opératoire pour les chirurgiens débutant en chirurgie laparoscopique. Le but de ce travail est de faire le point sur les outils actuellement disponibles dans l’apprentissage et l’évaluation de la compétence en chirurgie laparoscopique à partir des données de la littérature. Les moyens d’apprentissage couramment utilisés sont les simulateurs vidéo, moyens qui ne permettent pas une évaluation objective des acquisitions. Les simulateurs de réalité virtuelle ont l’avantage de permettre un apprentissage des techniques chirurgicales en laparoscopie ainsi qu’une évaluation des acquisitions et de la dextérité chirurgicale. Cette technologie devrait amener à une meilleure préparation des plus jeunes aux blocs opératoires du futur. Mots-clés : Divers. Prophylaxie. Laparoscopie. Apprentissage. Apprenticeship in laparoscopic surgery: tools and methods for the surgeon in training
C. Mariette The introduction of laparoscopic approaches to surgery has been responsible for increased morbidity and has necessitated the development of a system of apprenticeship training in and out of the operating room for surgeons making their debut in the laparoscopic arena. This study, based on published data in the surgical literature, aims to evaluate the tools currently available for both teaching and evaluating competence in laparascopic surgery. Video simulators currently being used for teaching laparoscopic skills do not permit an objective evaluation of skill acquisition. Virtual reality simulators have the advantage of permitting an apprenticeship in laparoscopic surgical technique and a simultaneous assessment of the acquisition of surgical dexterity. This new technology should enable a better preparation of young surgeons for the operating room of the future. Key words: Various. Prophylaxis. Laparoscopy. Apprenticeship. Surgical Training.
Introduction La première cholécystectomie laparoscopique a été réalisée par Philippe Mouret en France en 1987 [1], faisant de cette voie d’abord, dans les années suivantes, une alternative à la cholécystectomie par voie ouverte [2-4]. Les premiers résultats chirurgicaux (incision plus petite, diminution des douleurs postopératoires, de la durée hospitalisation et du délai de retour à une activité normale), l’enthousiasme
de certains chirurgiens et une compétition croissante sur le marché médical ont conduit de nombreux opérateurs à développer cette nouvelle technique. Les compétences requises en chirurgie laparoscopique sont différentes de celles nécessaires en chirurgie ouverte, plus proches de l’endoscopie que de la laparotomie traditionnelle. Le chirurgien doit entrer dans la cavité péritonéale par une plus petite incision, utiliser des instruments longs dont seule l’extrémité est visible, s’accoutumer à
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l’effet de levier et à la vision en deux dimensions sur un écran à distance, avec un retour de forces limité [5]. Passé l’enthousiasme initial, rapidement sont apparus des accidents liés à la voie d’abord et le problème de qualification des opérateurs [6], amenant à reconsidérer la stratégie d’apprentissage. Les méthodes traditionnelles d’apprentissage de la chirurgie, fondées sur le tutorat en salle d’intervention, sont apparues non adaptées à l’apprentissage de la chirurgie laparoscopique. La communauté chirurgicale a alors réalisé que la phase initiale d’apprentissage pouvait être acquise en dehors du bloc opératoire avec retour au patient une fois la compétence reconnue. Nous envisageons les moyens d’apprentissage et des méthodes d’évaluation de la compétence en chirurgie laparoscopique à partir des données de la littérature.
Moyens d’apprentissage en chirurgie laparoscopique
Modèles animaux La formation à la chirurgie laparoscopique a été développée initialement avec l’utilisation de modèles animaux vivants. Ce modèle offre au chirurgien un environnement proche de la réalité, avec des sensations tactiles, un retour de forces, et la survenue de potentielles complications semblables à ceux observés chez l’homme. Le modèle porcin permet au chirurgien de créer un pneumopéritoine, de travailler dans un espace de travail confiné à la cavité péritonéale, de simuler différents scénarios chirurgicaux et ceci avec un coût raisonnable [7]. L’inquiétude croissante autour de la recherche sur animaux vivants, associée aux considérations éthiques, rendent discutable de nos jours
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Apprentissage de la chirurgie laparoscopique : quelles méthodes pour le chirurgien en formation ?
l’utilisation des modèles animaux vivants dans la mesure où des modèles alternatifs ont été développés. Les cadavres d’animaux offrent un moyen d’apprentissage intéressant du fait d’une anatomie réaliste [8], même si les tissus n’ont pas la même texture et ne saignent pas. Cependant, les risques de transmission de maladie à l’homme, le coût et les problèmes de disponibilité en font un moyen d’apprentissage de la laparoscopie moins adapté comparativement aux méthodes substitutives développées ci-dessous.
Simulateurs vidéo (box trainers)
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Parmi les méthodes substitutives, les simulateurs occupent une place de choix. Les modèles en caoutchouc ont l’avantage de reproduire l’anatomie normale, de ne pas se détériorer et de pouvoir être réutilisés. Cependant, ils n’ont pas les propriétés des tissus réels et peuvent être coûteux. Le Pelvi-Trainer est un simulateur vidéo comportant une boîte positionnée devant un moniteur de laparoscopie avec des trocarts, permettant de manier les instruments de laparoscopie pour un apprentissage basique du repérage dans l’espace, de la préhension et de la suture [9, 10]. Une des critiques de ce modèle est le côté abstrait de la procédure avec des tâches trop simples et en décalage par rapport au réel. De ce fait, alors que le bien-fondé de la pratique chirurgicale tombe sous le sens, plusieurs chirurgiens se sont posés la question du bénéfice de ce type d’apprentissage lors du retour dans le bloc opératoire. Une étude randomisée, comparant la dextérité de deux groupes de chirurgiens pratiquant une cholécystectomie laparoscopique, un groupe ayant reçu une formation sur simulateur et l’autre non, a montré une amélioration significative des performances dans le groupe des chirurgiens ayant bénéficié d’une formation préalable hors du bloc opératoire [11]. De la même façon, d’autres auteurs ont montré une amélioration de la dextérité en chirurgie laparoscopique dans le domaine de la chirurgie générale [12-14] ou dans d’autres spécialités [15-16]. Cependant, des travaux sont encore nécessaires dans le but d’évaluer la durée de formation et le niveau de compétence requis avant la mise en pratique professionnelle.
Simulateurs de réalité virtuelle (virtual reality trainers) Les simulateurs de réalité virtuelle, permettant la réalisation de tests assistés par ordinateur, donne au chirurgien en formation la possibilité de pratiquer les gestes de base ou des actes sophistiqués avec un retour sur le degré de performance. Le système le plus utilisé actuellement est le « Minimally Invasive Surgical Trainer-Virtual Reality » ou MIST-VR® system (Mentice, San Diego, Californie, États-Unis), permettant l’utilisation de matériel de laparoscopie qui active en temps réel des extrémités d’instruments virtuels par le biais d’un ordinateur. Ce système permet par ailleurs d’évaluer de façon subjective la qualité des performances, comme le ferait un instructeur, en prenant en compte le temps de réalisation du geste, les erreurs réalisées, les économies de mouvements et de coagulation, avec comme inconvénient l’absence de retour de forces. Le système Lapsim® (Surgical Science, Gothenburg, Suède) permet un apprentissage plus réaliste avec des matériaux qui sont déformables et qui peuvent saigner [17]. Enfin le système Xitract LS500® (Xitact, Morges, Suisse) intègre une cavité abdominale virtuelle avec un retour de forces et permet différentes applications comme la dissection, la pose de clips ou le clivage des tissus, avec possibilité de mise en situation clinique [18]. D’autres concepts sont disponibles comme les systèmes Reachin Laparoscopic Trainer® (Reachin, Stockholm, Suède), ProMIS™ Surgical Simulator (Haptica, Dublin, Irelande) et LapMentor® (Simbionix, Cleveland, Ohio, ÉtatsUnis). Les performances des chirurgiens ont été analysées dans des études randomisées comparant l’apprentissage sur simulateur de réalité virtuelle à : 1) un groupe contrôle sans enseignement spécifique [19-21] ; 2) un groupe ayant bénéficié d’un enseignement sur simulateur vidéo [22-24]. Après mise en situation réelle au cours d’une cholécystectomie laparoscopique, les étudiants montraient une dextérité psychomotrice augmentée après enseignement sur simulateur, avec des performances opératoires significativement améliorées dans le groupe formé sur simulateur de réalité virtuelle en termes de rapidité, d’économie de mouvements, de diminution du nombre
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d’erreurs et de progrès réalisés. Les auteurs avancent comme hypothèse que le retour à propos des erreurs commises a permis une augmentation de la précision, directement responsable de l’amélioration des performances. Ces études, bien que réalisées sur de petits effectifs, montrent donc que les acquisitions sur simulateur sont transférables au bloc opératoire en chirurgie laparoscopique. L’utilisation de ces simulateurs de réalité virtuelle a montré son intérêt dans l’apprentissage de la chirurgie laparoscopique pour les chirurgiens débutants [25, 26] comme pour les chirurgiens confirmés [27, 28]. Les enseignés peuvent ainsi pratiquer des gestes de chirurgie laparoscopique standardisés de façon répétée avec un retour objectif immédiat sur le niveau de performance. Des comparaisons sont possibles entre les séances de travail et entre les enseignés. Bien que ces simulateurs soient portables et disponibles dans le commerce, ils restent encombrants et coûteux. Enfin, il existe encore un manque de standardisation dans les techniques opératoires utilisées et l’évaluation est fondée sur l’observation directe, rendant l’observateur influençable par les attitudes de l’équipe chirurgicale du chirurgien en formation. Le temps en lui-même a été montré comme étant un mauvais indicateur d’évaluation des acquisitions. Le développement de moyens de mesure objectifs de la dextérité opératoire est important afin de confirmer l’intérêt des simulateurs dans l’apprentissage de la chirurgie laparoscopique ce qui, si tel était le cas, devrait conduire à la réévaluation et à la certification de l’ensemble des chirurgiens [29].
Robots La chirurgie assistée par robot gagne en popularité au fur et à mesure des évolutions technologiques. Le robot peut reproduire les mouvements du chirurgien de façon rapide et précise, permet d’améliorer l’amplitude des mouvements et ceci sans les tremblements de l’opérateur. Les inconvénients potentiels sont la courbe d’apprentissage et le coût. Cependant, avant que la robotique ne fasse partie du quotidien de la pratique chirurgicale, un programme d’enseignement devrait être intégré au cursus de formation des chirurgiens. Les systèmes Zeus (Computer Motion Inc.) et Da Vinci (Intuitive Inc.) comportent des
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bras articulés. Le contrôle vocal permet au chirurgien de manipuler la caméra et deux instruments de laparoscopie à distance. Les mouvements du chirurgien sont transmis au bras robotisé via un ordinateur qui filtre le mouvement de façon à réduire le tremblement. L’échelle d’amplitude des mouvements peut être programmée, permettant par exemple une reproduction des mouvements du chirurgien adaptée à une chirurgie de précision. La chirurgie assistée par robot a été proposée dans le but d’augmenter la précision et la reproductibilité des mouvements dans la réalisation des microanastomoses [30]. Initialement utilisées en chirurgie cardiovasculaire [31], les applications se sont ouvertes à la chirurgie générale avec, au début de son utilisation en chirurgie laparoscopique, une caméra dirigée à la voix [32]. Désormais la sophistication de la robotique permet de reproduire les mouvements du chirurgien avec l’avantage de la modulation de l’amplitude du geste [33]. En comparant la chirurgie laparoscopique assistée par robot à la technique traditionnelle, certains auteurs ont montré que le geste était plus rapide et reproductible avec l’assistance robotique avec des facilités en termes de suture [30], mais avec plus de complications [33, 34].
Téléconférence Historiquement les interventions étaient enseignées aux étudiants, groupés autour du champ opératoire, cherchant à visualiser le geste chirurgical. La laparoscopie a permis une amélioration des modalités d’enseignement en donnant à chaque personne présente dans le bloc opératoire l’opportunité de voir le champ opératoire en regardant le moniteur. De nos jours les nouvelles technologies permettent la téléconférence et le téléguidage [35]. En pressant sur un bouton, un étudiant à distance de la salle opératoire ou dans une autre ville, peut visualiser le champ opératoire et poser des questions au chirurgien pendant l’acte opératoire. La téléconférence permet un apprentissage interactif de l’étudiant vers le chirurgien, mais également du chirurgien opérateur qui peut dialoguer visuellement avec un autre chirurgien de son institution ou à distance.
Méthodes d’évaluation de l’apprentissage en chirurgie laparoscopique En 1991, la « Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons » (SAGES) a demandé aux chirurgiens d’apporter la preuve de leur compétence avant de réaliser des interventions par laparoscopie [36]. L’évaluation de la compétence était fondée sur le nombre de procédures réalisées et le temps d’intervention ou sur une évaluation des enseignés par des chirurgiens expérimentés [5, 37]. Ces critères sont connus pour être grossiers et souffrir de l’influence de la subjectivité et de biais, en restant des moyens de mesure indirects de la compétence chirurgicale. Les organisations professionnelles ont reconnu récemment la nécessité de développer des moyens objectifs d’évaluation des performances chirurgicales [38]. Actuellement, l’évaluation de la compétence se fait le plus souvent à partir de l’analyse d’enregistrements vidéo, permettant également de mesurer la progression dans l’apprentissage et d’identifier les enseignés nécessitant des séances de rattrapage. Quelle que soit la méthode d’évaluation de la compétence, elle doit être adaptée, précise, reproductible, valide et faisable.
Analyse de la dextérité en chirurgie laparoscopique La chirurgie laparoscopique se prête particulièrement bien à l’analyse de la gestuelle, les mouvements des mains étant limités à ceux des instruments. Trois méthodes d’évaluation de la compétence ont été développées dans le but de mesurer de façon objective le degré de technicité chirurgicale. Des instruments de chirurgie laparoscopique ont été reliés à des capteurs afin de cartographier leur position dans l’espace et de transcrire ces mouvements sur un ordinateur. Ce système permet la mesure de la longueur de la trajectoire totale de l’instrument, qui peut être comparée à la trajectoire optimale nécessaire à l’accomplissement d’une tâche donnée [39]. Le « Imperial College Surgical Assessment Device (ICSAD) » est un second système qui consiste à placer des capteurs sur la face dorsale des mains de l’opérateur [40, 41]. Une émission d’ondes électromagnétiques permet de
Mise au point
déterminer la position des capteurs dans les trois axes de l’espace à raison de 20 mesures par seconde. Ce système peut fonctionner à partir d’un ordinateur portable et les données sont analysées en termes de temps écoulé, de distance parcourue et de nombre total de mouvements pour chaque main. Des travaux ont confirmé la validité de ce concept dans l’évaluation de la compétence chirurgicale en chirurgie laparoscopique, aussi bien pour des tâches simples [42] que pour des interventions réelles plus complexes comme la cholécystectomie laparoscopique [43]. Ce système permet également d’évaluer objectivement l’acquisition de la dextérité psychomotrice des enseignés en chirurgie laparoscopique [29]. Un troisième système contrôlé par ordinateur, le « Advanced Dundee Endoscopic Psychomotor Tester (ADEPT) », consiste en un dôme contenant un espace de travail défini avec deux pinces de chirurgie laparoscopique, l’ensemble étant relié à un moniteur vidéo par le biais d’une optique et d’une caméra. Des objets cibles sont disposés sur un support et recouverts par une plaque de plexiglas dans laquelle sont dessinées des ouvertures de forme et de taille différentes. Ce système enregistre le temps passé, le degré d’achèvement de la tâche, la trajectoire des instruments ainsi qu’un score d’erreur fondé sur le contact des instruments avec les parois. La validité et la reproductibilité de cette méthode d’évaluation ont été démontrées [44, 45]. Ces trois systèmes ont montré leur intérêt dans la mesure objective de la dextérité en chirurgie laparoscopique, mais seul le système ISCAD peut être utilisé dans l’évaluation d’interventions réelles. Cependant, il est nécessaire que les mouvements réalisés soient évalués dans leur contexte (par exemple réalisation d’une plaie de la voie biliaire principale au cours d’une cholécystectomie laparoscopique, alors que la dextérité est évaluée comme excellente).
Évaluation vidéo-assistée Le système « Objective Structured Assessment of Technical Skill (OSATS) » permet une étude comparative, à partir d’une surveillance vidéo, de la réalisation de tâches prédéfinies, réalisées sur une paillasse puis reproduite sur animal
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Points essentiels
justifier d’une formation spécifique pour chaque sous-spécialité dans la discipline (laparoscopie, cancérologie, chirurgie colorectale etc.). Les simulateurs vidéo et les simulateurs de réalité virtuelle vont permettre dans le futur de mieux former nos étudiants aux techniques chirurgicales par voie laparoscopique. L’apprentissage par simulation devenant de plus en plus accessible, les coûts vont diminuer et le nombre de participants aux programmes de formation va s’accroître. Des problèmes restent à résoudre comme la fréquence des séances de formation, la standardisation des programmes de formation, l’apport respectif de chacune des techniques d’apprentissage, le niveau requis avant la mise en situation professionnelle ou encore la personnalisation des programmes de formation.
• La chirurgie laparoscopique a révolutionné la chirurgie de ces 15 dernières années et représente désormais un « gold standard » pour plusieurs interventions. • Les compétences requises en chirurgie laparoscopique sont différentes de celles nécessaires en chirurgie ouverte. • Les méthodes traditionnelles d’apprentissage de la chirurgie, fondées sur le tutorat, sont peu adaptées à l’apprentissage de la chirurgie laparoscopique. • Les simulateurs vidéo de type Pelvi-Trainer sont simples d’utilisation mais ne permettent que des gestes simples, abstraits et en décalage par rapport au réel. • Les simulateurs de réalité virtuelle permettent un apprentissage sophistiqué de procédures chirurgicales avec un retour sur le degré de performance mais sont coûteux. • Des moyens de mesure objectifs de la dextérité opératoire restent à développer. • Les nécessaires réductions de la morbidité postopératoire, des coûts, du temps de travail et la nécessité croissante de justifier d’une formation spécifique font de ces technologies des méthodes de choix pour la formation des chirurgiens en laparoscopie.
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par un même opérateur et évaluées par un score [46]. Ce système a été montré comme valide et reproductible en termes d’évaluation globale, mais ne prend pas en compte les différentes étapes d’une intervention chirurgicale. D’autres instruments de mesure de la compétence en chirurgie laparoscopique ont été validés comme l’échelle globale de mesure GOALS (« the Global Operative Assessment of Laparoscopic Skills) [47]. Enfin, des méthodes d’évaluation procédure-spécifique ont été développées [48, 49], mais toutes sont complexes, chronophages et exposées à une certaine subjectivité. Dans la perspective d’une plus grande objectivité, l’évaluation sur simulateurs de réalité virtuelle a été développée.
Évaluation sur simulateurs de réalité virtuelle Les simulateurs de réalité virtuelle permettent une évaluation, fondée sur l’observation directe et qui reste donc subjective, de la qualité des performances, en prenant en compte le temps de réalisation du geste, les erreurs réalisées, les économies de mouvements et de coagulation, mais aussi la dextérité psychomotrice. Le retour à propos des erreurs commises serait responsable de l’amélioration des performances. Cependant, des moyens de mesure objectifs de la dextérité opératoire en simulation de réalité virtuelle restent à développer.
Quelle méthode d’apprentissage ? Actuellement, il n’existe pas de consensus quant à la stratégie optimale d’apprentissage de la chirurgie laparoscopique. L’utilisation combinée des systèmes d’apprentissage par vidéo et des méthodes développant la dextérité en réalité virtuelle semble être le meilleur compromis. Cependant, il apparaît que l’individualité doit être prise en compte, avec une flexibilité de l’apprentissage, les erreurs commises par les chirurgiens en formation étant différentes d’un opérateur à un autre [50].
Conclusion L’approche laparoscopique a révolutionné la chirurgie de ces 15 dernières années. Cette voie d’abord est désormais le « gold standard » pour plusieurs interventions, dont la cholécystectomie. La formation des chirurgiens en chirurgie laparoscopique est rendue nécessaire par : 1) l’augmentation de la morbi-mortalité observée, spécifique de cette voie d’abord et conséquence d’erreurs techniques ; 2) la réduction des coûts et donc du temps d’occupation des salles d’intervention et de la morbidité ; 3) la réduction du temps de travail impliquant un temps de formation plus court pour les enseignés avec une moindre disponibilité des enseignants et ; 4) la nécessité croissante de
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