Die Kataraktchirurgie (Phakoemulsifikation und Aspiration: PEA) ist der häufigste ophthalmologische Eingriff in Industrieländern, einschließlich Japan. Etwa knapp 20 % aller chirurgischen Eingriffe in Japan sind ophthalmologische Operationen, und die Kataraktchirurgie gilt als der erste Eingriff, den Assistenzärzte erlernen sollten.
Die Kataraktchirurgie erfordert neben technischen Fertigkeiten auch kognitive Fähigkeiten, Urteilsvermögen und Erfahrung, um unerwartete intraoperative Komplikationen zu bewältigen 2). Das Risiko von Komplikationen durch unsachgemäße Chirurgie kann die Nebenwirkungen einer medikamentösen Therapie übersteigen, und die sichere und effiziente Vermittlung chirurgischer Techniken ist eine globale Herausforderung.
Traditionelles Ausbildungsmodell und seine Grenzen
Lange Zeit basierte die ophthalmologische Chirurgieausbildung auf der Methodik von Halsted. Dieser Ansatz war vom „Quantitativismus“ geprägt, bei dem Kompetenz erst nach einer bestimmten Anzahl von Operationen anerkannt wurde.
Diese Methode weist jedoch folgende Probleme auf:
Variation der Trainingsmöglichkeiten: Die erworbenen Fähigkeiten variieren je nach Ausbildungseinrichtung und Zeitraum.
Patientenrisiko: Unerwünschte Ereignisse können auftreten, wenn unerfahrene Chirurgen direkt an Patienten operieren.
Schwierige Gewährleistung der Einheitlichkeit der Fähigkeiten: Auch wenn die Anzahl der Fälle erreicht wird, variiert das tatsächliche Fähigkeitsniveau stark von Person zu Person.
Um diese Herausforderungen zu bewältigen, verbreiten sich moderne Trainingsmethoden mit VR-Simulatoren und Nasslaboren zunehmend.
Derzeit wird ein kompetenter Chirurg als „eine Person, die angemessen professionelles Wissen, Fähigkeiten und Einstellungen demonstrieren kann“ definiert. Zur objektiven Bewertung der Fähigkeiten in der Kataraktchirurgie hat der International Council of Ophthalmology (ICO) die „ICO-Bewertungsrubrik für ophthalmologische chirurgische Fähigkeiten: Linsenrekonstruktion (ICO-OSCAR: Phaco)“ entwickelt.
Der ICO-OSCAR wird als Instrument zur Überwachung des Lernprozesses von Assistenzärzten empfohlen. In vielen Ländern wird jedoch immer noch nur die Anzahl der durchgeführten Eingriffe als Kompetenzindikator verwendet.
Die Anforderungen an die Kataraktchirurgie-Ausbildung variieren stark von Land zu Land.
Region/Organisation
Überblick über die Anforderungen
USA (ACGME)
86 Fälle pro Assistenzarzt in 3 Jahren
Brasilianische Gesellschaft für Augenheilkunde
Insgesamt 150 oder mehr augenchirurgische Eingriffe
Europa (EBO-Mitgliedsländer)
Dezentralisiertes System, das den einzelnen Ländern überlassen wird
Eine Umfrage von 2019 in Subsahara-Afrika ergab, dass die durchschnittliche Anzahl der von Augenarzt-Residenten im zweiten Jahr durchgeführten Eingriffe null betrug. Trotz technischer Fortschritte ist die weltweite Einheitlichkeit der Ausbildung bemerkenswert gering.
QWie viel Training ist erforderlich, um die Kataraktchirurgie sicher zu erlernen?
A
Die erforderliche Anzahl variiert stark von Person zu Person, und die Anzahl allein kann die Kompetenz nicht garantieren. Die US-amerikanische ACGME schreibt 86 Eingriffe in drei Jahren vor, aber eine kompetenzbasierte Bewertung wie ICO-OSCAR zur objektiven Beurteilung der Fähigkeiten wird empfohlen.
2. Zu erlernende Techniken und Komplikationen während der Ausbildung
Die Kataraktoperation besteht aus mehreren Schritten. Die grundlegenden Techniken, die Anfänger schrittweise erlernen sollten, sind unten aufgeführt.
Erste Hälfte der Techniken
Erstellung des Schnitts : erfolgt durch einen korneoskleralen Schnitt, Hornhautschnitt oder korneoskleralen Flachschnitt. Die Schnittbreite beträgt normalerweise etwa 2,4 mm.
Injektion von viskoelastischem Material (OVD) : hält die Vorderkammer aufrecht und macht intraokulare Manipulationen sicher. Die Unterscheidung zwischen dispergierenden und kohäsiven Typen ist wichtig.
Kontinuierliche zirkuläre vordere Kapsulotomie (CCC) : die erste Hürde der Operation. Ein vollständiger Kreis ist erforderlich, wobei auf den nach außen gerichteten Vektor geachtet werden muss.
Hydrodissektion : Freisetzen des Kerns im Kapselsack durch Wasserinjektion. Übermäßige Injektion kann zu einer Schädigung der hinteren Kapsel führen.
Späte Prozedur
Phakoemulsifikation (PEA) : Zertrümmern und Absaugen des Kerns mit einer Ultraschallspitze. Die D&C-Methode ist die grundlegende Technik für Anfänger.
Kortikale Aspiration (I/A) : Entfernung des restlichen Kortex mit einer Spül-/Absaugspitze. Vorsichtige Handhabung erforderlich, um die hintere Kapsel nicht zu beschädigen.
Intraokularlinsen (IOL)-Insertion : Einführen der gefalteten Intraokularlinse in den Kapselsack und Entfaltung in korrekter Position.
Überprüfung des Wundverschlusses : Überprüfung des Selbstverschlusses. Bei Kindern ist eine Naht erforderlich.
Die D&C-Methode (Divide and Conquer) ist eine sichere Technik, bei der die Tiefe des Kerns überprüft werden kann, und wird als grundlegende Technik empfohlen, die Anfänger zuerst erlernen sollten. Nach der Beherrschung verbessert der Übergang zur Phaco-Chop-Technik die Effizienz der Kernfragmentierung.
Häufige intraoperative Komplikationen während der Ausbildung
Die typischen intraoperativen Komplikationen, auf die Assistenzärzte besonders achten sollten, sind im Folgenden aufgeführt.
Hintere Kapselruptur (PCR) : eine der schwerwiegendsten intraoperativen Komplikationen. Sie birgt das Risiko eines Kernabfalls und einer Endophthalmitis. Laut einem Bericht der Japanischen Gesellschaft für Katarakt- und Refraktionschirurgie liegt die Rate der hinteren Kapselruptur bei etwa 0,6 %.
Abrutschen der kontinuierlichen zirkulären Kapsulorhexis : Die Kapsulotomie weicht zur Peripherie ab, was zu einer unvollständigen kontinuierlichen zirkulären Kapsulorhexis führt. Dies kann durch zusätzliche Injektion von Viskoelastikum verhindert werden.
Surge-Phänomen : Ein plötzlicher Abfall des Augeninnendrucks während der Aspiration führt zu einer anterioren Verlagerung der hinteren Kapsel. Dies wird durch Geräteeinstellungen und sorgfältige Handhabung behandelt.
Vor der Operation ist es grundlegend, die folgenden Informationen zu überprüfen und schwierige Fälle im Voraus zu erkennen, um Komplikationen zu vermeiden.
Pupillenweite und Kernhärte : Ein Foto des vorderen Augenabschnitts aufnehmen und dem betreuenden Arzt melden.
Diabetes, Atopie oder Glaukomanfall in der Vorgeschichte : Kann zu einer engen Pupille oder Zonulainsuffizienz führen.
QWas ist die wichtigste Vorbereitung vor der ersten Kataraktoperation?
A
Die Gewohnheit der präoperativen Beurteilung (Überprüfung von Pupillenerweiterung, Kernhärte und Zonulafasern) sowie das vorherige Üben am Simulator oder im Nasslabor sind wichtig. Das wiederholte Beobachten der Operation des leitenden Arztes und das Ansehen der eigenen Operationsvideos sind ebenfalls für den Erwerb von Fähigkeiten unerlässlich.
Die Software zeichnet die Leistung der Assistenzärzte automatisch auf und liefert Bewertungen und Feedback. In den Programmen der Universität Montreal und der UNESP (Brasilien) ist eine Patientenoperation erst nach Erreichen der festgelegten Benchmarks am Eyesi-Simulator erlaubt.
In der systematischen Übersichtsarbeit von Ahmed et al. (2020) in BMJ Open Ophthalmology wurden 10 von 165 Artikeln aus den Jahren 2012–2019 analysiert, die die Auswahlkriterien erfüllten, und es wurde der Schluss gezogen, dass das Training mit Eyesi (VRmagic) wirksam zur Reduzierung der chirurgischen Komplikationsrate ist3).
Die retrospektive Kohortenstudie von Ferris et al. (2009–2015, 29 britische NHS-Einrichtungen) berichtete, dass die Rate hinterer Kapselrupturen bei Bewohnern im ersten und zweiten Jahr, die ein Eyesi-Training absolvierten, um 38 % niedriger war4).
Staropoli et al. verglichen an derselben Einrichtung Assistenzärzte einer Simulations-Trainingsgruppe (n=11) mit einer Nicht-Trainingsgruppe (n=11) und fanden Komplikationsraten von 2,4 % bzw. 5,1 %5).
Ein Nasslabor (Wet Lab) ist ein Übungsraum, in dem chirurgische Techniken an biologischen Materialien trainiert werden. Es ist effektiv für den Erwerb grundlegender motorischer Fähigkeiten und das Erlernen der Instrumentenhandhabung. Die gemeinsamen Programmvoraussetzungen der ACGME betrachten die chirurgische Ausbildung in einer Simulationsumgebung als wesentlich für die ophthalmologische Facharztausbildung.
Schweineauge : leicht erhältlich in Metzgereien und Schlachthöfen. Am besten belegtes Modell für das PEA-Training. Allerdings stammt die Vorderkapsel von jungen Tieren und ist hochviskos und elastisch, was ein ähnliches Gefühl wie bei einem Kinderauge vermittelt. Die Linse ist von Natur aus klar, daher muss ein Katarakt chemisch oder physikalisch induziert werden.
Kaninchenauge: Es gibt Wirksamkeitsnachweise für das Training der kontinuierlichen zirkulären Kapsulotomie (vordere Kapsulotomie).
Ziegenauge: In bestimmten Regionen wie Indien kostengünstig erhältlich.
Menschliches Leichenauge: Optimales Modell, aber Verfügbarkeit und hohe Kosten sind Hindernisse.
Das Ansehen von Operationsvideos, das Stellen von Fragen an den betreuenden Chirurgen und das Überprüfen von Unterschieden zur eigenen Technik sind für die Verbesserung in der gesamten Augenheilkunde unerlässlich. Für den Fähigkeitserwerb werden folgende Punkte betont.
Sorgfältige Erstellung des Inzisionsschnitts : Präziser Schnitt zur Minimierung des induzierten Astigmatismus.
Zuverlässige Kernspaltung : Den Kern ausreichend spalten, bevor mit der Emulsifikation und Aspiration begonnen wird.
Vermeidung von Eile : Unnötige Eile, die Operationszeit zu verkürzen, kann zu unerwarteten Komplikationen führen.
QDarf man nach der Verwendung von Tieraugen im Nasslabor dieselben Instrumente in einer echten Operation verwenden?
A
Die Verwendung ist strengstens verboten. Nach der Verwendung an Tieraugen sind die Instrumente biologisch kontaminiert und bergen ein Risiko der Übertragung von Infektionen wie der iatrogenen Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (CJD). Bei Verwendung von synthetischen Augen ist eine Wiederverwendung der Instrumente möglich.
4. Aktuelle Forschung und zukünftige Perspektiven (Berichte aus der Forschungsphase)
Die Echtzeitanalyse von Operationsvideos mittels KI wird als neue Methode zur Trainingsunterstützung erforscht1).
Echtzeit-Operationsphasenerkennung: Ein neuronales Netzwerk (NN) erkennt jede Phase der Kataraktoperation (CCC, Kerntrübung usw.) in Echtzeit. Ziel ist die automatische Übermittlung von Warnungen und Ratschlägen an unerfahrene Chirurgen1).
Automatische Erkennung von Operationsinstrumenten: Es wurde ein System berichtet, das mit CNN (Convolutional Neural Network) und RNN die verwendeten Instrumente aus jedem Frame des Operationsvideos automatisch erkennt1).
Automatische Bewertung der Fähigkeiten und Feedback: Das Operationsvideo wird in Konstruktionsphasen unterteilt, und es werden automatisch Empfehlungen für die nächsten Operationsschritte sowie Komplikationswarnungen präsentiert1).
Eine Studie unterteilt Kataraktoperationsvideos mittels NN in Echtzeit in Phasen und extrahiert zwei wichtige Phasen: die kontinuierliche zirkuläre Kapsulotomie (kontinuierliche vordere Kapsulotomie) und die Kernextraktion. Ziel ist die Anwendung der Technikbewertung unerfahrener Chirurgen zur Prävention von Komplikationen1).
Die CATARACTS Challenge (2017) bewertete die Genauigkeit der automatischen Annotation von 21 Arten von Operationsinstrumenten anhand von 50 Kataraktoperationsvideos mit einer Gesamtlänge von über 9 Stunden. Die Genauigkeit der von 14 Teams vorgeschlagenen Deep-Learning-Methoden war gleichwertig mit der manuellen Annotation durch Experten1).
Das VeBIRD-System (Video-Based Intelligent Recognition and Decision) verfolgt den chirurgischen Prozess automatisch und ermöglicht auch die automatische Steuerung der abgegebenen Ultraschallenergie entsprechend der Kernhärte 1).
Auch die Forschung zur Anwendung in der Roboterchirurgie schreitet voran, wobei versucht wird, den Bewegungsbereich jedes Instruments in den fünf Hauptphasen der Kataraktchirurgie mittels elektromagnetischer Verfolgung zu quantifizieren und für das Design von Roboterassistenzsystemen zu nutzen 1).
Die Femtosekundenlaser-assistierte Kataraktchirurgie (FLACS) kann die Rundheit und Zentrierung der kontinuierlichen kreisförmigen Kapsulotomie verbessern, die Präzision der Hornhautschnitte erhöhen und die benötigte Ultraschallenergie reduzieren 2). Derzeit ist sie jedoch nicht kosteneffizient, und es wurde nicht gezeigt, dass sie das Risikoprofil oder die refraktiven Ergebnisse der standardmäßigen Phakoemulsifikation übertrifft 2).
Die Auswirkungen von FLACS auf die Ausbildungsumgebung sind Gegenstand zukünftiger Forschung.
Tognetto D, Giglio R, Vinciguerra AL, et al. Artificial intelligence applications and cataract management: a systematic review. Surv Ophthalmol. 2022;67(3):817-829. doi:10.1016/j.survophthal.2021.09.004.
American Academy of Ophthalmology Preferred Practice Pattern Cataract/Anterior Segment Panel. Cataract in the Adult Eye Preferred Practice Pattern. Ophthalmology. 2022;129(1):P1-P126.
Ahmed TM, Hussain B, Siddiqui MAR. Can simulators be applied to improve cataract surgery training: a systematic review. BMJ Open Ophthalmol. 2020;5:e000488. doi:10.1136/bmjophth-2020-000488.
Ferris JD, Donachie PHJ, Johnston RL, Barnes B, Olaitan M, Sparrow JM. Royal College of Ophthalmologists’ National Ophthalmology Database study of cataract surgery: report 6. The impact of EyeSi virtual reality training on complications rates of cataract surgery performed by first and second year trainees. Br J Ophthalmol. 2020;104(3):324-329. doi:10.1136/bjophthalmol-2018-313817. PMID:31142463.
Staropoli PC, Gregori NZ, Junk AK, et al. Surgical simulation training reduces intraoperative cataract surgery complications among residents. Simul Healthc. 2018;13(1):11-15. doi:10.1097/SIH.0000000000000255. PMCID:PMC5799002.
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