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Fragestellung: Augmented Reality (AR) Brillen erlauben eine freihändige, immer verfügbare und sterile Anzeige sowie Manipulation von Informationen. In dieser Studie berichten wir über die Machbarkeit und Wirksamkeit des Einsatzes von AR-Head-Mounted Displays (HMDs) für Operationstechnische Assistenten (OTAs) bei orthopädischen und unfallchirurgischen Eingriffen. Dazu vergleichen wir die Darstellung der Operationsanweisungen mittels AR-HMDs „Microsoft HoloLens 2.0“ mit dem üblicherweise verwendeten Papiermanual, welches von einem weiteren Assistenten vorgehalten werden muss.

Diese Studie ist Teil des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „KARVIMIO“.

Methodik: Zur Evaluation wurde das Hüftrevisionsendoprothetik-System „MUTAS RS“ der Firma „Implantcast“ verwendet. Die Teilnehmer wurden zufällig in zwei Gruppen eingeteilt – die Kontrollgruppe wurde durch vorgehaltenen Papierhandbücher unterstützt, die Interventionsgruppe benutzte ein AR-HMD, welche das Handbuch mittels PDF-Viewer zeigte. Der technische Erfolg für die Patientensicherheit wird definiert als „alle Teile der Instrumente des Systems sind korrekt zusammengesetzt“. Die Durchführbarkeit wird anhand der Zeit des Zusammenbaus der Instrumente gemessen, und die Benutzerfreundlichkeit des Systems wurde anhand eines modifizierten Fragebogens des „System Usability Score“ (SUS) und des „Surgery Task Load Index“ (SURG-TLX) bewertet.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Insgesamt nahmen 31 OTAs in Ausbildung mit gleicher Vorerfahrung (3. Jahr) an der Studie teil. Ein technischer Erfolg wurde in allen Fällen erreicht. Die mittlere Gesamteingriffszeit betrug 9:30min (± 3:57min) in der AR-Gruppe (11:54min ± 3:43min) im Vergleich zur Kontrollgruppe (6:41 min ± 1:17min) (p=0,0002) und zeigte sich somit signifikant länger (p=0,0002).

Der SUS (%) zur Messung der Benutzerfreundlichkeit war bei der Kontrollgruppe höher (65,51 ± 18,02) als bei der Interventionsgruppe (59,32 ± 20,31). Die mentale und physische Herausforderung sowie Belastung durch das Systems (SurgicalTLX-Score) war in der AR-Gruppe (42,18 ± 9,84%) höher als in der Kontrollgruppe (34,33±12,88), ohne dass eine signifikante Korrelation bestand (p=0,1001). Die Verwendung von AR-HMDs führte zu statistisch signifikant anspruchsvolleren physiologischen Umständen für die Teilnehmer (46,31 ± 20,14%) als Papiermanuale (28,75 ± 18,60%) (p=0,0299).

Es wurde ein Szenario getestet, bei dem der Benutzer wenig, bis gar keine Vorerfahrung mit dem zu unterstützenden Operations-Verfahren als auch der verwendeten AR-Technologie hat. Es konnte gezeigt werden, dass die reine AR-Visualisierung der PDF-Anweisungen zu keiner Verbesserung der Behandlung führt, den Stress erhöht und zu physischen Einschränkungen der OTAs führen kann. Somit betonen wir die Wichtigkeit der Entwicklung einer für den Anwedungsfall spezifischen Benutzeransicht, damit diese Technologie einen Vorteil ermöglicht. Es sollten Schnittstellen entwickelt werden, die den Benutzer automatisiert durch den Eingriff führen.