=Paper=
{{Paper
|id=Vol-2045/Bilisim_paper_46
|storemode=property
|title= Simulasyona Dayali Cerrahi Egitim Sureclerinde Navigasyon Desteginin Etkisinin Arastirilmasi (Investigation of the Effect of Navigation Support in Simulation-Based Surgical Training)
|pdfUrl=https://ceur-ws.org/Vol-2045/04_Bilisim_2017_paper_46.pdf
|volume=Vol-2045
|authors=Emre Tuner,Damla Topalli,Nergiz Ercil Cagiltay
}}
== Simulasyona Dayali Cerrahi Egitim Sureclerinde Navigasyon Desteginin Etkisinin Arastirilmasi (Investigation of the Effect of Navigation Support in Simulation-Based Surgical Training)==
https://ceur-ws.org/Vol-2045/04_Bilisim_2017_paper_46.pdf
Simülasyona Dayalı Cerrahi Eğitim Süreçlerinde
Navigasyon Desteğinin Etkisinin Araştırılması
Emre Tuner Nergiz Ercil Çağıltay
Atılım Üniversitesi, Yazılım Müh. Bölümü, Atılım Üniversitesi, Yazılım Müh. Bölümü,
İncek, Ankara İncek, Ankara
tuneremre@gmail.com nergiz.cagiltay@atilim.edu.tr
Damla Topallı
Atılım Üniversitesi, Bilgisayar Müh. Bölümü,
İncek, Ankara
damla.topalli@atilim.edu.tr
ÖZET Anahtar Kelimeler
Kamerayı yerleştirme işlemi, endoskopik cerrahi Cerrahi eğitim için bilgisayar tabanlı simülasyon;
işlemleri için geliştirilmesi zor, hata eğilimli becerilerden endoskopun yerleştirilmesi; navigasyon göstergesi geri
birisidir. Bu yeteneklerin daha iyi bir şekilde bildirimi
kazandırılması amacıyla bazı öğretim teknolojileri
stratejilerinin geliştirilmesi önemlidir. Bu çalışmada, ABSTRACT
navigasyon işaretçisinin cerrahi performans üzerindeki The camera placement process is one of the most error-
etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla, bilgisayara dayalı bir prone, difficult skill that need to be developed for
cerrahi simülasyon senaryosunun iki versiyonu endoscopic surgical procedures. It is important to
geliştirilmiştir. Bunlardan birisine navigasyon işaretçisi develop some instructional strategies in order to improve
entegre edilmiş (NPI), diğerine ise navigasyon işaretçi these skills. In this study, the effect of the navigation
entegre edilmemiştir (NPI olmayan). Cerrahi eğitim mark on the surgical performance was investigated. For
sürecinde başlangıç aşaması olarak değerlendirilebilecek this purpose, two versions of a computer-based surgical
olan 10 kişinin katılımı ile bu ortamda bir deneysel simulation scenario have been developed. One of these
çalışma gerçekleştirilmiştir. Buna göre katılımcıların has the navigation marker integrated (NPI) and the other
yarısı NPI diğer yarısı ise NPI-olmayan simülasyon navigation marker is not integrated (non-NPI). An
ortamında görevleri yerine getirmişlerdir. Katılımcıların experimental study was conducted in this setting with 10
görevleri ne kadar sürede yerine getirdikleri, cihaz participations who could be considered as an beginner in
(ameliyat aleti) ve kamera (endoskop) ile kat edilen the surgical training process. Accordingly, half of the
mesafe, çarpma sayısı ve başarı verileri sistem tarafından participants have fulfilled the tasks in NPI and the other
otomatik olarak toplanmıştır. Çalışma sonuçlarına göre, half in non-NPI simulation environment. The distance,
navigasyon desteği ile gerçekleştirilen görevlerde (NPI), number of collisions with the environment and accuracy
navigasyon desteği sunulmayan ortama göre başarının rate of the tasks and the distance travelled by the tool
daha yüksek olduğu görülmektedir. Dolayısıyla (instrument) and the camera (endoscope) were
navigasyon desteği katılımcıların başarısını olumlu automatically collected by the system. According to the
olarak etkilemiştir. Başlangıç seviyesindeki kişilerin results of the study, it is seen that for the tasks performed
öğrenmelerini kolaylaştırmak amacıyla navigasyon with navigation support (NPI), the participants’
desteği ile simülasyon ortamları hazırlanabilir. Bu durum performance is higher than that of the non-NPI supported
öğrenme süreçlerini kısaltabilir. Ancak çalışmanın version. Therefore, navigation support positively
sonuçları daha fazla katılımcı ile istatistiksel analizler affected the participants' performances. As a conclusion,
yapılarak desteklenmelidir. Ayrıca farklı beceri computer-based simulation environments can be
seviyelerindeki cerrahi eğitim alan kişiler ile de benzer prepared with navigation support to make it easier for
çalışmalar yapılarak navigasyon desteğinin bu kişilerin beginners. This can shorten the process of learning.
performansına olan etkisi araştırılmalıdır. However, the results of the study should be supported by
more participants and statistical analyzes. In addition, the
effects of navigation support on the performance of
surgeons having higher surgecal skills also need to be
evaluated.
Keywords
Computer-based simulation for surgical training;
positioning endoscope; navigation pointer feedback
GİRİŞ
Günümüzde ileri cerrahi teknikler, cerrahların çeşitli
yeteneklerini geliştirmelerini zorunlu kılmaktadır.
Örneğin, minimal invaziv cerrahide, cerrahın derinlik
algısı ve görüş alanı azaltılır ve bu prosedürlerin skalası
oldukça küçük olduğu için, ekipleme işlemi ile aletlerle
operasyonun yapılması bir zorluktur [1]. Buna ek olarak,
kamerayı konumlandırma işlemi zor, hataya eğilimli ve
kullanıcının dikkatini gerektiren bir işlemdir [2]. Şekil 1. NPI Sürümlü Senaryo
Senaryonun ikinci versiyonunda ise, böyle bir destek
Kamera üzerindeki yoğunlaşma ve kirlilik görüntüsü olmadan tekrar ameliyat bölgesine ulaşılarak görevin
cerrahın ruh halini etkileyen bir sorundur [3]. Bu yerine getirilmesi gerekmektedir.
nedenle, endoskopik cerrahi sırasında, kamera görüşünü
düzenli olarak temizlemek için cerrah endoskobu
operasyon alanının dışına çıkartarak, temizlemeli ve
operasyon alanına tekrar yerleştirmelidir. Optimum
görüş alanını garanti altına almak için, cerrah çoğu
zaman endoskopun yerini sık sık gözden geçirmelidir
[4]. Bu işlem ve endoskobun operasyon alanına
yerleştirilmesi cerrahlar için zorlu görevlerdir.
Çalışmalar aynı zamanda simülasyona dayalı
laparoskopik cerrahi eğitiminin birçok yararı olduğunu
bildirmektedir [5]. Destekleyici çalışmalara göre, destek
ve hata önleme gibi kullanılabilirlik sorunları daha
ayrıntılı olarak yeniden değerlendirildiğinde, bilgisayar
tabanlı simülatörler ameliyat alanında daha etkili
öğrenme ve eğitim aracı olabilir [6].
Şekil 2. NPI-Olmayan Sürümlü Senaryo
Dolayısıyla bu çalışmada, cerrahların endoskop Katılımcılar bu görevleri, iki dokunsal cihazı, birisi
kamerasını sürekli olareak temizleme pratiğini endoskobu, diğeri ise ameliyat aletini simüle edecek
edinmeleri sürecinde, el becerilerini geliştirirlerken şekilde Şekil 3’de görüldüğü gibi kullanarak
navigasyon desteği sağlanmasının öğrenmelerine olan gerçekleştirmektedirler.
etkisi araştırılmıştır.
YÖNTEM
Navigasyon yol göstericisinin, endoskobun temizlenmesi
ile ilgili becerilerin geliştirilmesine olan etkisinin
araştırılması amacıyla, özellikle hipofiz beyin cerrahisine
yönelik olarak geliştirilen bir burun modeli içinde,
yerleştirilen 10 farklı cismin temizlenmesi amacıyla
geliştirilen bir senaryoya navigasyon desteği
sağlanmıştır. Şekil-1 den de görüldüğü gibi navigasyon
desteği sağlanan senaryo ile görevler
gerçekleştirildiğinde, endoskobun tekrar ameliyat
bölgesinin bulunduğu noktaya erişimi sürecinde, Şekil- Şekil 3. Dokunsal Cihazlar
1’de sağ alt ksımda görülen ok desteği ile ne yöne
Minimal invaziv cerrahideki uzmanlık ve beceri
ilerlenmesi gerektiği konusunda bir yönlendirme
seviyeleri, alana özgü herhangi bir bilgi sahibi olanlar
yapılmıştır. Katılımcılar 10 farklı görev için, her bir için 'başlangıç' olarak kategorize edilmiştir [7]. Bu
nesne temizlenirken kirlenen endoskop kamerasını tanıma dayanarak, bu çalışma, cerrahi süreçlere
sürekli olarak dışarıya çıkararak temizlemek durumunda başlangıç seviyesinde olarak kabul edilebilecek olan
kalmaktadır.
bilgisayar, yazılım ve bilişim sistemleri mühendisliği
bölümlerindeki öğrenciler ile gerçekleştirilmiştir. olarak, başarı durumuna bakıldığında NPI grubunun
Çalışma 10 katılımcı ile gerçekleştirilmiştir. Katılımcılar (Ort.= 0.84) NPI olmayan gruba göre (Ort. = 0.74)
hakkında ayrıntılı bilgi Tablo 1'de verilmektedir. görevi tamamlama başarılarının daha yüksek olduğu
görülmektedir.
Tablo 1. Katılımcılar
Bölüm TARTIŞMA VE SONUÇ
Bilgisayar Müh. 3 Yapılan bu çalışmadaki betimsel sonuçlara göre NPI
Yazılım Müh. 4 grubu, NPI olmayan gruba göre senaryodaki görevleri
daha hızlı, ameliyat aleti ve kamera ile daha az yol
Bilişim Sist. 3
katederek, ortama daha az temas ederek, daha başarılı bir
Müh.
TOPLAM 10 şekilde tamamlamışlardır. Bu bulgular ışığında,
cerrahların endoskop kamerasını sürekli olarak
Deneysel çalışma sırasında katılımcılar deneye katılım temizleme pratiğini edinmeleri sürecinde, el becerilerini
sıralarına göre rastgele navigasyon işaretçisi entegre geliştirirlerken navigasyon desteği sağlanmasının
edilmiş (NPI) ve navigasyon işaretçi entegre edilmemiş öğrenmelerine olumlu etkisi olabileceği
(NPI olmayan) versiyonlar üzerinde verilen görevleri düşünülmektedir.
gerçekleştirmişlerdir. Bu görevleri gerçekleştirme
süreleri, kamera ve ameliyat aleti görevlerindeki Teşekkür
dokunsal cihazlar ile aldıkları yol, cisimlerin Bu çalışma Endoskopik Cerrahi Eğitim projesi (ECE:
temizlenmesi sırasında ortama temas etme (çarpma) Tubitak 1001, Proje No: 112K287) kapsamında kurulan
sayıları ve başarı durumları ile ilgili performans verileri Atılım Üniversitesi SIMLAB laboratuvarında
sistem aracılığıyla kaydedilmiştir. gerçekleştirilmiştir. Yazarlar, bu araştırmayı
gerçekleştirmek için verdiği destekten dolayı TÜBİTAK
BULGULAR
1001 programına teşekkür ederler.
Navigasyon işaretçisinin cerrahi performans üzerindeki
etkisini anlamak için iki grup arasındaki (NPI ve NPI KAYNAKÇA
olmayan) performans farkını anlamak üzere elde edilen
veriler Tablo 2’de sunulmuştur. Çalışmanın bir ön- [1] Burschka, D., Corso, J. J., Dewan, M., Lau, W., Li,
çalışma niteliği nedeniyle ve kısıtlı katılımcı sayısından M., Lin, H., ... & Larkin, D. (2005). Navigating inner
dolayı, elde edilen veriler betimsel analiz yöntemi space: 3-d assistance for minimally invasive
kullanılarak analiz edilmiştir. surgery. Robotics and Autonomous Systems, 52(1), 5-26.
[2] Pandya, A., Reisner, L. A., King, B., Lucas, N.,
Tablo 2.’de görüldüğü üzere, verilen görevleri Composto, A., Klein, M., & Ellis, R. D. (2014). A
tamamlama sürelerine bakıldığında, NPI grup (Ort.= review of camera viewpoint automation in robotic and
79.59), NPI olmayan (Ort.= 121.22) gruba göre görevleri laparoscopic surgery. Robotics, 3(3), 310-329.
daha hızlı tamamlamıştır. [3] Theeuwes, H., Zengerink, H., & Mannaerts, G.
NPI grubun (Ort.=564) ameliyat aleti görevindeki (2011). Easy cleaning of the camera port during
dokunsal cihaz ile aldığı yol NPI olmayan gruba (Ort.= laparoscopic surgery: three practical techniques. Journal
1176) göre daha kısadır. of Laparoendoscopic & Advanced Surgical
Techniques, 21(9), 821-822.
[4] Staub, C., Can, S., Jensen, B., Knoll, A., &
Tablo 2. NPI ve NPI-Olmayan Grupların Perfomansı Kohlbecher, S. (2012, June). Human-computer interfaces
Senaryo for interaction with surgical tools in robotic surgery.
In Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob),
NPI NPI- 2012 4th IEEE RAS & EMBS International Conference
Olmayan on (pp. 81-86). IEEE.
[5] Zendejas, B., Brydges, R., Hamstra, S. J., & Cook, D.
Süre 79.59 121.22
A. (2013). State of the evidence on simulation-based
Cihazın aldığı yol 564 1176 training for laparoscopic surgery: a systematic
review. Annals of surgery, 257(4), 586-593.
Kameranın aldığı yol 497 686 [6] Silvennoinen, M., & Kuparinen, L. (2009, June).
Usability challenges in surgical simulator training.
Çarpma Sayısı 0.84 1.18 In Information Technology Interfaces, 2009. ITI'09.
Başarı 0.84 0.74 Proceedings of the ITI 2009 31st International
Conference on (pp. 455-460). IEEE.
[7] Silvennoinen, M., Mecklin, J. P., Saariluoma, P., &
Benzer şekilde NPI grubunun (Ort.= 497) kamera Antikainen, T. (2009). Expertise and skill in minimally
görevindeki dokunsal cihaz ile aldığı yol NPI olmayan invasive surgery. Scandinavian Journal of Surgery,
gruba (Ort.= 686) göre daha kısadır. NPI grubu (Ort. 98(4), 209-213.
=0.84) için çarpma sayısı NPI olmayan gruba (Ort.
=1.18) göre daha düşüktür. Bu sonuçlar ile paralel
ÖZGEÇMİŞLER Doç. Dr. Nergiz Ercil Çağıltay
ODTÜ Matematik Bölümü’nden 1988 yılında mezun
Emre Tuner olduktan sonra aynı üniversitenin Bilgisayar
Mühendisliği Bölümü’nden Yüksek Lisans çalışmasını
Atılım Üniversitesi Yazılım
tamamlayarak, Yüksek Bilgisayar Mühendisi derecesini
Mühendisliği Bölümü’nden 2013
aldı. Daha sonra, ODTÜ Bilgisayar ve Öğretim
yılında mezun olmuştur. Şu anda
Teknolojileri Eğitimi Bölümü’nde doktora çalışmasını
aynı bölümde yüksek lisans
tamamladı. Türkiye'de çeşitli özel sektör ve devlet
eğitimine devam etmektedir. 2009
kurumlarında yazılım mühendisi ve grup yöneticisi
yılından beri yazılım sektöründe
olarak çalıştıktan sonra, 1998-
faaliyet gösteren şirketlerde
2002 yılları arasında A.B.D.
yazılım mühendisi olarak
Indiana Üniversitesi Digital
çalışmakta olup, Şubat 2015
Library Program biriminde
tarihinden beri Sebit’te görev yapmaktadır. Cerrahi
çalıştı. Kendisi halen Atılım
Eğitim için Simulasyon geliştirme üzerine çeşitli
Üniversitesi Yazılım
projelerde görev yapmıştur ve bu alandaki
Mühendisliği Bölümü’nde
araştırmalarına devam etmektedir.
öğretim üyesi olarak
Damla Topallı çalışmalarına devam
etmektedir. İş Zekâsı ve Veri Ambarı Sistemleri,
Bilgisayar Mühendisliği bölümünden 2009 yılında
Veritabanı Sistemleri, Scratch ile Programlamayı
Lisans ve 2013 yılında Yüksek
Öğreniyorum, C Dersi: Programlamaya Giriş gibi birçok
Lisans eğitimini sırasıyla Başkent
Türkçe ders kitabı hazırlamış olan Çağıltay, öğretim
ve Atılım Üniversitesi’nde
teknolojileri ve tıp bilişimi alanlarında araştırmalar
tamamlamıştır. Ekim 2010 yılından
yapmakta ve projeler yürütmektedir. Çağıltay ayrıca
beri Atılım Üniversitesi Bilgisayar
1971 yılından beri faaliyet göstermekte olan Türkiye
Mühendisliği Bölümü Araştırma
Bilişim Derneği (TBD) Ankara Şubesi Yönetim Kurulu
Görevlisi olarak görev yapmaktadır.
üyeliği görevini sürdürmektedir. Nergiz Çağıltay ile ilgili
Halen Atılım Üniversitesi Yazılım
detaylı bilgiye www.atilim.edu.tr/~nergiz.cagiltay
Mühendisliği Bölümü'nde doktora
adresinden ulaşılabilir.
çalışmalarını sürdürmektedir. Yazılım mühendisliği, veri
madenciliği ve tıp bilişimi alanlarında araştırmalar
yapmaktadır.