Immersive virtual reality in orthopedic surgery as elective subject for medical students : First experiences in curricular teaching.

BACKGROUND

Virtual reality (VR) simulators have been introduced for skills training in various medical disciplines to create an approximately realistic environment without the risk of patient harm and have improved to more immersive VR (iVR) simulators at affordable costs. There is evidence that training on VR simulators improves technical skills but its use in orthopedic training programs and especially in curricular teaching sessions for medical students are currently not well established. The aim of this study was to describe the implementation of a VR operating theater as an elective course for undergraduate medical students and to evaluate its effect on student learning.

METHODS

An elective course for 12 students was implemented during the summer semester of 2023. Using Oculus Quest 2 headsets (Reality Labs, Meta Platforms, USA) and controllers and the PrecisionOS platform, they were able to train five different surgical procedures. The courses were accompanied by weekly topic discussions and instructional videos. Students were assigned to two groups: group VR vs. group non-VR. The groups were switched after 5 weeks. User feedback and performance development (theoretical and procedural surgical knowledge) after VR training were assessed using three questionnaires.

RESULTS

The students highly appreciated the implementation of VR training into their curriculum and 91% stated that they would opt for further VR training. All students stated that VR training improved their understanding of surgical procedures and that it should be obligatory in surgical training for undergraduate medical students. After 5 weeks of training, students in the VR group achieved significantly better results (100 out of maximum 180 points) than the non-VR group (70 points, p = 0.0495) in procedural surgical knowledge. After completion of the VR training the VR group achieved 106 points and the non-VR group 104 points (p = 0.8564). The procedural knowledge for non-VR group after 5 weeks significantly improved after VR training from 70 to 106 points (p = 0.0087).

CONCLUSION

The iVR can be easily integrated into the curriculum of medical students and is highly appreciated by the participants. The iVR statistically improves the procedural knowledge of surgical steps compared to conventional teaching methods. Further implementation of iVR training in curricular teaching of medical students should be considered.

ZUSAMMENFASSUNG

EINLEITUNG: Simulatoren der virtuellen Realität (VR) wurden für das Training von Fertigkeiten in verschiedenen medizinischen Disziplinen eingeführt und haben sich technisch zu immersiven VR-Simulatoren (iVR) weiterentwickelt. Das Training an VR-Simulatoren verbessert die Fertigkeiten der Ausführenden, aber ihr Einsatz in der orthopädischen und unfallchirurgischen Ausbildung und vor allem in Lehrplänen für Medizinstudierende ist derzeit unzureichend etabliert. Das Ziel dieser Studie war es, Möglichkeiten zur Implementierung eines VR-Operationssaals als Wahlfach für Medizinstudierende zu beschreiben und den Effekt auf die theoretischen und praktischen Fähigkeiten der Studierenden auszuwerten.

METHODEN

Im Sommersemester 2023 wurde ein Wahlfach für 12 Studierende durchgeführt. Mithilfe von Oculus Quest 2‑Headsets und -Controllern sowie der PrecisionOS-Plattform konnten 5 verschiedene chirurgische Verfahren trainiert werden, diese wurden durch Vorträge und Lehrvideos begleitet. Die Studierenden wurden in zwei Gruppen eingeteilt: Gruppe VR vs. Gruppe non-VR. Die Gruppen wurden nach 5 Wochen getauscht. Das Benutzerfeedback und die Leistungsentwicklung (theoretisches und prozedurales Operationswissen) nach dem VR-Training wurden anhand von 3 Fragebögen bewertet.

ERGEBNISSE

Die Studierenden lobten die Einführung der VR-Ausbildung in ihren Lehrplan außerordentlich und 91 % gaben an, weitere VR-Inhalte in der studentischen Ausbildung zu wünschen. Alle Studierenden gaben an, dass das VR-Training ihr Verständnis für chirurgische Verfahren verbessert hat und in der chirurgischen Ausbildung für Medizinstudenten obligatorisch sein sollte. Nach 5‑wöchigem Training erzielten die Studierenden der VR-Gruppe signifikant bessere Ergebnisse (100 von maximal 180 Punkten) als die non-VR-Gruppe (70 Punkte, p = 0,0495) im chirurgischen Verfahrenswissen und nach Abschluss des Trainings für beide Gruppen erreichte die VR-Gruppe 106 Punkte und die non-VR-Gruppe 104 Punkte (p = 0,8564). Das prozedurale Wissen der non-VR-Gruppe verbesserte sich nach 5 Wochen VR-Training signifikant von 70 auf 106 Punkte (p = 0,0087). SCHLUSSFOLGERUNG: iVR lässt sich leicht in den Lehrplan für Medizinstudierende integrieren und der Einsatz wird sehr gut evaluiert. iVR verbessert statistisch das Verfahrenswissen über chirurgische Schritte im Vergleich zu herkömmlichen Lehrmethoden. Eine weitere Implementierung von iVR-Training in die curriculare Ausbildung von Medizinstudierenden sollte in Betracht gezogen werden.

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