Bagaimana realitas diperluas mengubah ortopedi

Realitas virtual, augmented, dan mixed sedang membentuk ulang pelatihan, operasi, dan rehabilitasi ortopedi.

Ke artikel

Dalam publikasi terbaru di KSSTA, para penulis menunjukkan bahwa teknologi XR secara signifikan meningkatkan pelatihan ortopedi, presisi intraoperatif, dan hasil rehabilitasi.

Teknologi XR dalam perawatan kesehatan dan ortopedi

Dalam bidang kesehatan, teknologi XR sedang mengubah cara praktik medis berjalan dengan menghubungkan lingkungan virtual dan nyata, membentuk kembali pendidikan medis, meningkatkan ketepatan prosedur, dan meningkatkan perawatan pasien. Misalnya, simulator VR terbukti efektif membantu klinisi mengembangkan keterampilan bedah sekaligus mengurangi risiko terkait pengalaman klinis langsung awal dan menghilangkan kebutuhan pelatihan berbasis mayat.

Dalam operasi ortopedi khususnya, sistem navigasi AR meningkatkan akurasi prosedur pada arthroplasty total lutut dan pinggul dengan memperbaiki penyelarasan komponen dan mengurangi kesalahan intraoperatif, yang dapat menyebabkan hasil pasien jangka panjang yang lebih baik.

Kembaran digital dan AI dalam ortopedi

Di antara kemajuan ini, teknologi kembaran digital muncul sebagai aplikasi inovatif XR dalam ortopedi, memungkinkan perencanaan bedah yang dipersonalisasi, pemantauan rehabilitasi waktu nyata, dan pemodelan prediktif gangguan muskuloskeletal dengan menggabungkan berbagai sumber data dengan simulasi komputasi.

Bersamaan dengan perkembangan XR ini, model bahasa besar seperti ChatGPT dan sistem AI multimodal yang muncul seperti DeepSeek membentuk penelitian ortopedi dengan meningkatkan aksesibilitas bahasa medis, menyederhanakan persiapan manuskrip, dan menyediakan alat inovatif untuk pengambilan keputusan klinis dan tinjauan literatur.

Mengintegrasikan AI ke dalam platform XR berpotensi meningkatkan bedah ortopedi lebih jauh dengan memungkinkan prediksi yang dipersonalisasi dan mendukung pelatihan bedah.

XR dalam traumatologi olahraga dan artroskopi

Dalam bidang traumatologi olahraga dan operasi artroskopi, teknologi XR menawarkan keuntungan yang jelas dan bermakna secara klinis.

Simulator artroskopi berbasis VR memungkinkan peserta pelatihan untuk berlatih berulang kali prosedur bahu dan lutut di lingkungan yang aman dan terkendali, mempercepat akuisisi keterampilan sambil mengurangi risiko.

Selama operasi, navigasi berbasis AR dapat meningkatkan penempatan terowongan dalam rekonstruksi ACL, mengurangi penggunaan fluoroskopi selama perbaikan multiligament, dan meningkatkan visualisasi pada operasi bahu yang kompleks.

Setelah operasi, alat rehabilitasi berbasis virtual dan AR mendukung kepatuhan pasien, memungkinkan pemantauan jarak jauh, dan mendukung keputusan yang lebih efisien terkait kesiapan kembali ke olahraga.

Ruang lingkup dan tujuan tinjauan

Tinjauan ini memberikan perspektif yang berfokus pada klinisi tentang bagaimana integrasi XR dapat meningkatkan hasil prosedur, keselamatan pasien, dan aksesibilitas dalam perawatan ortopedi. Tinjauan ini berfokus pada tiga pilar:

Pelatihan bedah ortopedi dengan teknologi imersif

Ide menggunakan simulator berbasis VR untuk pelatihan bedah muncul dari observasi bahwa ahli bedah dengan pengalaman video game lebih cepat beradaptasi dengan tugas yang melibatkan visualisasi tidak langsung dan koordinasi motorik yang tepat, terutama dalam prosedur artroskopi dan laparoskopi.

Simulator VR memberikan peserta pelatihan kesempatan untuk berlatih berbagai keterampilan - mulai dari diseksi anatomi hingga operasi rumit seperti artroskopi, perbaikan fraktur, dan artroplasti - dalam lingkungan yang aman, terkendali, dan bebas risiko.

Jenis dan manfaat simulator VR

Simulator VR berbasis layar
Sistem ini menggabungkan model fisik, umpan balik haptik, dan layar resolusi tinggi. Mereka biasanya menggunakan instrumen yang dilacak tapi tidak bergantung pada headset VR.

Simulator VR berbasis headset yang sepenuhnya imersif
Mereka menggunakan headset VR dan pengontrol tangan untuk menciptakan lingkungan pelatihan yang sepenuhnya virtual.

AR dan MR dalam pelatihan bedah

Source: Aksoy ME, Kocaoglu B, Izzetoglu K, Agrali A, Yoner SI, Polat MD, et al. Assessment of learning in simulator-based arthroscopy training with the diagnostic arthroscopy skill score (DASS) and neurophysiological measures. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2023; 31: 5332–5345.

AR dan MR membutuhkan perangkat khusus untuk mengintegrasikan komponen virtual ke dalam lingkungan dunia nyata, termasuk pelacak posisi dan layar yang dipasang di kepala. Perangkat ini memungkinkan panduan gambar intraoperatif, pemantauan data, dan pelatihan bedah, meskipun memiliki keterbatasan seperti resolusi pass-through yang rendah. AR meningkatkan keterlibatan peserta pelatihan, menyediakan umpan balik waktu nyata, dan memungkinkan panduan bebas tangan dan bimbingan jarak jauh.

Potensi metaverse dalam pendidikan bedah

Yang disebut metaverse menawarkan manfaat seperti peningkatan keterlibatan siswa, lingkungan pengambilan keputusan yang aman, gamifikasi, dan verifikasi blockchain. Pelatihan virtual di masa depan dapat berkembang menjadi simulasi yang sangat realistis dan kompleks, yang berpotensi menjadi bagian integral dari kurikulum ortopedi. Tantangan meliputi kesenjangan akses digital, biaya perangkat yang tinggi, dan fragmentasi platform.

Aplikasi dalam bedah ortopedi

Source: Aksoy ME, Kocaoglu B, Izzetoglu K, Agrali A, Yoner SI, Polat MD, et al. Assessment of learning in simulator-based arthroscopy training with the diagnostic arthroscopy skill score (DASS) and neurophysiological measures. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2023; 31: 5332–5345.

VR dan AR telah mengubah perencanaan pra-operasi, navigasi intraoperatif, dan rehabilitasi pascaoperasi. VR meningkatkan presisi dan perencanaan bedah, sementara AR memperbaiki panduan intraoperatif, penempatan implan, dan visualisasi.

Tabel di bawah merangkum aplikasi kunci di seluruh fase bedah, menunjukkan nilai klinis berbeda dari teknologi XR dalam fiksasi fraktur, artroskopi, dan artroplasti.

Integrasi AI dengan XR dalam bedah

Ketika digabungkan dengan AI dan VR/AR, teknologi XR dapat menyediakan solusi adaptif untuk perencanaan dan pengambilan keputusan bedah, membantu pelatihan, dan menjembatani kesenjangan pengalaman antara ahli bedah pemula dan ahli. Tantangannya meliputi kekhawatiran etis terkait data pasien dan kinerja AI yang terbatas dalam situasi langka atau kekurangan data.

XR dalam rehabilitasi muskuloskeletal

Rehabilitasi berbasis XR memperluas perawatan di luar pengaturan klinis melalui telemedicine dan perangkat yang dapat dipakai seperti IMU, memungkinkan pemantauan kontinu gerakan sendi dan berjalan. VR menyediakan lingkungan yang sepenuhnya imersif, sementara AR menumpangkan panduan virtual pada latihan dunia nyata. Studi menunjukkan peningkatan kepatuhan, pemulihan fungsional, pengurangan nyeri, dan efektivitas yang sebanding dengan fisioterapi langsung.

Arah masa depan dan kebutuhan penelitian dalam rehabilitasi

Rehabilitasi XR juga telah diterapkan pada gangguan kronis, manajemen nyeri akut, dan nyeri anggota tubuh fiktif. Seiring berkembangnya aplikasi XR, penelitian masa depan harus mengoptimalkan protokol, menyesuaikan intervensi, dan menilai hasil jangka panjang untuk menetapkan efektivitas klinis dalam praktik ortopedi rutin.

Menuju perawatan ortopedi yang dipersonalisasi dan prediktif

Teknologi XR menjadi bagian integral dari praktik ortopedi, menjembatani kesenjangan antara pendidikan, bedah, dan rehabilitasi. Simulator VR mempercepat pengembangan keterampilan dalam lingkungan yang aman, AR dan MR meningkatkan presisi intraoperatif, dan alat rehabilitasi berbasis XR memperluas perawatan di luar klinik. Dengan potensi tambahan integrasi AI dan kembaran digital, teknologi ini menjanjikan perawatan ortopedi yang lebih personal, prediktif, dan efisien.