Realtà Virtuale per la Formazione Medica: il progetto di ricerca UROVR in collaborazione con l’università di Trento

La realtà virtuale (VR) sta rivoluzionando la formazione medica, soprattutto in ambito chirurgico, offrendo uno strumento sicuro, accessibile e innovativo per l’apprendimento di procedure complesse. In questo contesto, il progetto di ricerca UROVR, realizzato in collaborazione con l’Università di Trento, rappresenta una nuova frontiera nella formazione chirurgica: un’applicazione VR che permette ai tirocinanti di esercitarsi in un ambiente tridimensionale interattivo e realistico, superando i limiti imposti dalla formazione tradizionale, che spesso richiede risorse dispendiose e comporta difficoltà logistiche. Grazie alla VR, i tirocinanti possono acquisire e perfezionare competenze in un contesto simulato e sicuro, riducendo così i rischi per i pazienti.

In questo contesto, uno degli approcci più promettenti adottati è la gamification, ovvero l’integrazione di elementi di gioco che motivano e guidano gli utenti attraverso sfide, premi e feedback immediato. Sebbene la gamification abbia già mostrato risultati positivi in vari contesti formativi, la sua applicazione in ambito chirurgico è ancora poco esplorata. Il progetto di ricerca UROVR nasce in risposta a questa esigenza, offrendo una piattaforma VR stand-alone accessibile tramite visori consumer come Oculus Quest 2, progettata specificamente per la formazione sull’enucleazione laser della prostata, una procedura urologica complessa che richiede alta precisione, la cui efficacia è stata testata su un panel di specializzandi in urologia degli Ospedali Cottolengo di Torino e dell’Università di Verona.



 

Progettazione e sviluppo dell’applicazione UROVR

Lo sviluppo dell'applicazione di realtà virtuale UROVR è stato frutto di una fase di co-progettazione di otto mesi tra ingegneri e chirurghi, condotta attraverso un processo iterativo di progettazione, implementazione e valutazione. Il team comprendeva tre ingegneri (incluso un esperto in interazione uomo-computer e due sviluppatori VR) e cinque chirurghi (tra cui due docenti e tre tirocinanti), che hanno collaborato mediante interviste, focus group e sessioni pratiche. Gli ingegneri hanno osservato dal vivo le procedure chirurgiche, supportati dai chirurghi che hanno fornito video dettagliati degli interventi. Questa collaborazione ha consentito di raccogliere requisiti specifici per ottimizzare l’usabilità e l'efficacia del sistema.

Invece di creare un ambiente che replicasse esattamente una sala operatoria, si è scelto di concentrarsi sugli aspetti più rilevanti per l’apprendimento della procedura, integrando agli elementi di gioco una voce narrante per guidare i tirocinanti attraverso le fasi cruciali dell’intervento. Sono stati definiti criteri accurati per il feedback e il sistema di punteggio, evitando dettagli che potessero distrarre dal compito principale. Durante il design di UROVR, sono stati inoltre considerati elementi chiave tratti dalla letteratura sulla gamification e sulla progettazione VR, che hanno permesso di sfruttare al meglio il potenziale educativo della piattaforma.

La metodologia di ricerca

Per testare l’efficacia di UROVR, è stato condotto uno studio con diciassette specializzandi in urologia dell’Ospedale Cottolengo di Torino e dell’Università di Verona. I partecipanti hanno utilizzato Oculus Quest 2 per una serie di sessioni in cui sono stati raccolti dati su parametri come precisione, efficienza, riduzione degli errori (inclusi danni e sanguinamento) e punteggi totali. A fine prova, i tirocinanti hanno completato un questionario strutturato, che includeva:

• Questionario Demografico per raccogliere dati di base sui partecipanti;


• Technology Acceptance Model (TAM), con una scala Likert per valutare utilità, facilità d’uso e soddisfazione;


• System Usability Scale (SUS) per valutare l’usabilità del sistema;


• Domande Aperte per ottenere un feedback dettagliato sull’esperienza.

Le domande includevano:

1. Qual è stata la tua esperienza nell'interagire con il sistema?


2. Come si confronta il sistema con il metodo di insegnamento tradizionale (ad esempio, operando su cadaveri di esseri umani o maiali)?


3. Qual è il valore aggiunto del sistema?


4. Come miglioreresti il sistema?


5. Hai qualche commento aggiuntivo sul sistema?

 

Risultati del Progetto: Vantaggi e Miglioramenti Chiave

• Progressi Misurabili nelle Prestazioni: Durante le cinque sessioni di addestramento, i tirocinanti hanno registrato miglioramenti significativi nei punteggi di precisione e velocità. I dati quantitativi raccolti evidenziano un aumento della competenza in aree chiave, come la riduzione dei tempi di esecuzione e la diminuzione degli errori, inclusi tagli fuori bersaglio e tempi di sanguinamento ridotti (p < 0,05). Alla quinta sessione, le performance degli utenti si sono notevolmente avvicinate agli standard desiderati, mostrando la capacità del sistema di aumentare le abilità degli utenti in modo graduale e sicuro.


• Accessibilità e Formazione Ovunque: UROVR è stato progettato per visori consumer stand-alone, come Oculus Quest 2, un dispositivo economicamente accessibile e portatile, che permette ai tirocinanti di esercitarsi senza dover accedere a costosi simulatori ospedalieri, trattare  cadaveri  di  esseri  umani  o  animali e commettere  errori  in  un  ambiente  privo  di  rischi, ricevendo  un  feedback  immediato  sulle  azioni  eseguite. Questo consente non solo un risparmio per le strutture sanitarie, ma anche la possibilità di una formazione ubiqua, in qualsiasi luogo e momento. La disponibilità di UROVR rappresenta un importante vantaggio rispetto alla formazione tradizionale, poiché offre la possibilità di ripetere i passaggi dell’operazione innumerevoli volte, consentendo ai tirocinanti di acquisire confidenza nelle diverse fasi procedurali senza limitazioni logistiche.


• Usabilità e Limiti Hardware: Sebbene UROVR offra un’opzione di formazione accessibile, ha ricevuto un punteggio di usabilità leggermente inferiore alla media (SUS medio di 55,12 rispetto a una media di riferimento di 68), segnalando la necessità di miglioramenti futuri. I tirocinanti hanno riportato difficoltà nell’ottenere un feedback tattile realistico, che è cruciale nelle procedure chirurgiche, poiché la simulazione su visori consumer attualmente non riproduce con precisione la resistenza o la deformazione dei tessuti. Questo aspetto limita l’esperienza immersiva e l’aderenza alla realtà desiderata dai chirurghi. Tuttavia, il sistema compensa in parte queste limitazioni grazie alla gamification, che mantiene elevato l’interesse dei tirocinanti e li incoraggia a migliorare le proprie prestazioni​.

Implicazioni e Prospettive Future per la Formazione Chirurgica in VR

Il progetto UROVR ha evidenziato come la VR possa integrare e migliorare i metodi di formazione tradizionali. Sebbene il sistema attuale sia pensato come supporto alla formazione ospedaliera e non come un sostituto, il progetto ha fornito un’importante base per ulteriori sviluppi. Uno degli aspetti innovativi è la sua struttura autonoma e accessibile, che consente ai tirocinanti di esercitarsi ripetutamente senza l’utilizzo di risorse costose o la necessità di preparazioni complesse.

Questo progetto ha anche sottolineato alcune sfide, tra cui la necessità di aumentare il livello di realismo dell’interazione studiando  nuovi  metodi  per  fornire  feedback  tattile  e  fornendo  suoni  ambientali  che  tipicamente  si  verificano  durante  un'operazione  reale, oltre che la difficoltà di coinvolgere il personale medico e l'importanza di raccogliere dati quantitativi per valutare le performance degli utenti. Queste esperienze dimostrano che, sebbene la tecnologia VR non possa ancora sostituire l’addestramento pratico con pazienti reali o modelli fisici, la sua capacità di fornire feedback immediato e la possibilità di ripetere le operazioni senza rischi rappresentano una risorsa preziosa per i futuri chirurghi. UROVR segna così un passo concreto verso una formazione chirurgica più moderna e flessibile, gettando le basi per ulteriori innovazioni nella simulazione medica​.