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En promedio, 600 incendios en una sala de operaciones (SO), o cerca del paciente, ocurren cada año en los Estados Unidos [1].

Aunque infrecuentes, son eventos devastadores que no deben ocurrir nunca (“never events”), que afectan a pacientes, equipos de la SO, y sistemas hospitalarios, y que resultan en dos o tres pacientes muertos por año en los EEUU. Desafortunadamente, es probable que la incidencia de incendios en la SO sea aún más alta, dado que sólo la mitad de los estados de EEUU requiere un reporte obligatorio [2].

Estos eventos devastadores han atraído una atención significativa de los medios y han fogoneado una cantidad cada vez mayor de juicios por mala práctica, desde aproximadamente un 1% a finales de la década de 1980, hasta casi el 5% de todos los juicios por mala práctica entre 2000 y 2009 [2,3]. Estos eventos ocurren frecuentemente en un escenario ambulatorio, con pacientes sometidos a cuidados anestésicos supervisados [2], durante procedimientos en cabeza, cara, tórax superior (44%), y sobre la vía aérea (21%) [4]. Si bien existen protocolos y precauciones para ayudar a prevenir incendios en el quirófano, sigue existiendo la necesidad de capacitación sobre cómo reaccionar ante un incendio en el quirófano.

En años recientes, ha habido un empuje para el reporte voluntario de incendios relacionados con dispositivos en la base de datos de la Food and Drug Administration (FDA) Manufacter and User Device Experience [5]. La Association of periOperative Registered Nurses (AORN), también ha hecho de la prevención de incendios quirúrgicos uno de sus temas prioritarios de seguridad [6].

La American Society of Anesthesiologists (ASA) [7], el Emergency Care Research Institute (ECRI) [4], y la Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons (SAGES) [8], desarrollaron pautas escritas y basadas en videos, que abordan diferentes aspectos de los incendios en los quirófanos [1]. Además, la SAGES creó FUSE (Fundamental Use of Surgery Energy), el primer currículo educativo interactivo basado en internet, sobre el uso seguro de dispositivos de energía quirúrgica [9,10]. No obstante, ofrecimientos de este tipo pueden no ser totalmente efectivos para ayudar a retener los conocimientos críticos, o establecer las habilidades concretas necesarias para actuar de inmediato en una emergencia.

El entrenamiento con simulación puede llenar ese vacío, proporcionando un ambiente seguro para la práctica deliberada de habilidades en una situación altamente estresante como un incendio [11-15]. La meta de la simulación es permitir a los que aprenden a implementar el conocimiento y practicar habilidades en tiempo real, en un entorno realista [16-18].

La simulación permite también la integración del “efecto de prueba” en la experiencia de entrenamiento; esto es, provocar el recuerdo repetido del conocimiento, en este caso, el número completo y el orden correcto de los pasos para responder a un incendio, para mejorar la retención a largo plazo [19].

Ha habido intentos de simulación de alta fidelidad con el uso de llamas abiertas y humo reales [20], pero las estrictas regulaciones, los costos, y la naturaleza complicada de reproducir eventos catastróficos o de incendios, han demostrado que ese tipo de simulación no es factible. Posteriormente se imitó el fuego, con proyección de un video de llamas de fuego en campos quirúrgicos [21]. Sin embargo, recientemente, los avances en la tecnología de realidad virtual (RV) [22,23], han hecho posible y factible un entrenamiento de simulación más realista en entornos de entrenamiento de alto volumen.

Además de permitir a los médicos practicar sus habilidades profesionales en un entorno virtual completamente inmersivo, seguro, reproducible y realista, sin riesgos para los pacientes reales, la simulación de RV puede ofrecer una evaluación automatizada y objetiva del nivel de habilidad de quien está aprendiendo, de una manera rentable [24,25], y los estudios han demostrado la transferencia de habilidades en diferentes escenarios quirúrgicos de la vida real [16,26–28]. Por lo tanto, el grupo de los autores desarrolló y validó el primer simulador de RV para incendios en la SO, basado en inteligencia artificial (IA) [29].

Este estudio tuvo los siguientes objetivos:

1. Antes del entrenamiento con simulador de RV o fuego, ¿qué tan seguros están los cirujanos, anestesiólogos, miembros del personal de quirófano, y médicos en formación, para responder a los incendios en la SO? ¿La confianza varía según el rol profesional?

2. ¿Cuántos intentos de simulación de RV necesitan los participantes para responder con éxito a los incendios del quirófano, según lo medido por una simulación de realidad virtual? ¿La experiencia previa, el nivel de confianza, o el rol profesional, predicen la cantidad de intentos necesarios para demostrar la seguridad y aprobar la simulación?

3. Después del entrenamiento en RV, asistido por IA para los incendios en la SO ¿Cómo describen los participantes la calidad y el impacto de la experiencia?

> Desarrollo de la tecnología de simulación en RV

Con tecnología de RV y con base en los objetivos de aprendizaje del plan de estudios de FUSE, y con una encuesta de los miembros del comité de FUSE, se creó previamente una plataforma de simulación RV, el entrenador virtual de habilidades electroquirúrgicas (VEST, por sus siglas en inglés). El VEST consta de cinco módulos prácticos de capacitación relacionados con los efectos tisulares, el acoplamiento directo y capacitivo, la colocación del electrodo dispersivo, la energía bipolar, y el entrenamiento con fuego en la SO [11,30].

El simulador inmersivo VEST de RV, para la gestión de incendios en quirófanos, se basa en el concepto del triángulo del fuego [31]. El simulador prototipo se evaluó en un estudio de transferencia con 20 residentes de cirugía divididos en un grupo de simulación y otro de control. Ambos grupos revisaron el contenido relevante del manual FUSE y tuvieron una presentación de 10 minutos. Solo el grupo de simulación practicó cinco ensayos en el simulador de realidad virtual.

Cuando se probó en un escenario de incendio de quirófano simulado, el 70 % de los participantes del grupo de simulación fueron capaces de realizar los pasos apropiados para extinguir el incendio simulado, en comparación con solo el 20 % del grupo de control [31]. Sin embargo, un componente que aún falta en el entorno exclusivo de la RV es la retroalimentación, un elemento esencial en el entrenamiento de simulación quirúrgica [32].

Con los avances en las técnicas de IA, existe un interés cada vez mayor en incorporar agentes inteligentes dentro de la simulación de RV, para ofrecer un entrenamiento individualizado que se adapte a las necesidades personales del individuo en entrenamiento [33,34]. Por lo tanto, el grupo de los autores mejoró la plataforma VEST mediante el desarrollo y la validación del primer simulador de RV para incendios en la SO, basado en IA [29].

El propósito del componente de IA fue brindar retroalimentación a los médicos después de varias prácticas sólo en RV, anticipando su próximo movimiento probable, y proporcionando comentarios sobre si ese próximo paso sería correcto o incorrecto.

Este estudio fue aprobado por el Internal Review Board, y cumple con los criterios de exención para un estudio del Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC). El reclutamiento de los participantes para este estudio consistió en anuncios y notificaciones individuales por correo electrónico, para los departamentos de cirugía, anestesiología, aliados de la salud, enfermería, y personal de la SO.

Se colocaron letreros alrededor de los pisos de quirófano en el BIDMC, con reclutamiento activo de voluntarios, que consistían en cirujanos, anestesiólogos, profesionales de la salud aliados, y personal en entrenamiento, que estuvieron presentes en el piso del quirófano durante las últimas dos semanas de agosto de 2019.

Un total de 180 participantes se ofrecieron como voluntarios. Uno de los dos moderadores proporcionó una descripción general del protocolo, la instrucción, y las pruebas para garantizar la coherencia en la experiencia de los participantes. Para reducir la influencia o el sesgo en los resultados, no se permitió a los participantes ver a otros participantes usando el simulador. Todos los participantes fueron informados sobre el propósito del estudio y dieron su consentimiento informado antes de participar.

> Diseño del estudio

Este estudio prospectivo de simulación incluyó experiencia en persona con el entrenamiento en RV para incendios en la SO, en el BIDMC. Las encuestas previas y posteriores se desarrollaron con base en una revisión de la literatura actual, y se alinearon con los objetivos de aprendizaje del entrenamiento de incendios en la SO.

Las encuestas previas incluyeron cuestiones sobre datos demográficos, rol en la SO, experiencia previa con simulaciones, certificación de FUSE, nivel de confianza que los participantes sentían para apagar un incendio en el quirófano, y experiencia previa con incendios en la SO.

Las encuestas posteriores se administraron inmediatamente después de la capacitación, y los ítems cubrieron la experiencia con la capacitación (p. ej., hasta qué punto fue realista y mejoró el aprendizaje sobre incendios en quirófano, escala de 1 a 4 con 1 = "nada" y 4 = "en gran medida"; nivel de acuerdo con afirmaciones sobre posibles áreas de mejora de la simulación (p. ej., brindar más orientación o tener múltiples participantes en la simulación, escala Likert de 1 a 5 con 1 = "totalmente en desacuerdo", 3 = "ni de acuerdo ni en desacuerdo" y 5 = "completamente de acuerdo"); y los comportamientos esperados como resultado de la capacitación (p. ej., usar listas de verificación, hablar en voz alta, escala de 1 a 4 con 1 = "nada" y 4 = "mucho").

Los participantes realizaron tres pruebas sin orientación, seguidas de dos pruebas con orientación de IA para ayudar a identificar la secuencia adecuada para apagar un incendio en el quirófano. Después de completar las pruebas de simulación de RV, los participantes completaron una encuesta posterior que abordaba la percepción general de la simulación, utilizando un cuestionario de preferencia subjetiva de escala Likert de 5 puntos.

> Visión general y configuración de la simulación de fuego en RV asistida por IA

El simulador de RV asistido con IA fue desarrollado basado en el Interactive Medical Simmulation Toolkit (iMSTK) [35]. El simulador de RV consiste en una computadora estándar de escritorio y un sistema HTC Vive de RV, que incluye una pantalla montada en la cabeza (HMD, por sus siglas en inglés)) y un par de controladores de mano [36].

El simulador de RV guiado por IA para un incendio en la SO, fue validado a través de un estudio con sujetos humanos realizado en el Centro de Aprendizaje SAGES en 2019. Para más detalles los autores remiten al lector a su estudio previo [29].

Como se ilustra en la Fig. 1A, cada participante se sumergió en el quirófano virtual usando un HMD, e interactuó con el entorno virtual usando un controlador HTC de seis grados de libertad. El sistema de seguimiento de RV se instaló en un espacio abierto (4,5 por 4,5 metros) confinado por dos estaciones base montadas para permitir que los participantes se movieran con libertad y seguridad.

El simulador registró automáticamente los datos de movimiento e interacción con marca de tiempo de los participantes, así como su desempeño en la simulación. Antes de participar en el estudio, los participantes conocieron los auriculares HTC, el controlador, y el espacio físico (Fig. 1A y B). A cada participante también se le dio tiempo para familiarizarse con la configuración y el quirófano virtual después de colocarse los auriculares.

Figura 1: (A) Participante con un auricular de RV y un controlador de mano que realiza la tarea de contención de incendios en la SO en el simulador de incendios de RV guiado por IA en BIDMC, Boston, MA. (B) Retroalimentación basada en IA en la simulación para advertir al participante del posible error. (C) Descripción de la secuencia adecuada de acciones durante un incendio en la SO basada en el "triángulo de fuego" y las pautas de FUSE.

> Puntuación y tareas de simulación de fuego en RV asistidas por IA

El simulador virtual fue diseñado para evaluar formalmente la respuesta, y capacitar a los médicos para apagar de manera segura un incendio en el quirófano en la secuencia correcta (Fig. 1C) dentro de los 2 minutos, de acuerdo con el siguiente triángulo de fuego y las pautas de FUSE:

paso 1: cierre la fuente de oxígeno en la máquina de anestesia; paso 2: retire la máscara de oxígeno de la cara del paciente; paso 3: retire el campo quirúrgico en llamas del paciente; paso 4: extinguir el fuego en la tela [8].

Todos los equipos y otros instrumentos de quirófano, así como el paciente virtual, se presentaron en el simulador como se ilustra en la Fig. 1B.

La prueba de simulación comenzó con el campo quirúrgico del paciente virtual ya en llamas. Los participantes debían contener el fuego siguiendo la secuencia anterior; no fueron informados de la secuencia correcta antes del estudio. Para interactuar con el equipo virtual en el quirófano, los participantes debían caminar cerca del elemento, resaltarlo, y luego usar el controlador de mano para realizar la tarea deseada.

El rendimiento de la simulación se evaluó en función de la finalización y corrección de la secuencia de acción, utilizando una puntuación que iba de 0 a 4. Completar la secuencia requerida otorgaba al participante 4 puntos y se calificaba como "aprobado". Cualquier otra variación de interacciones otorgaba menos puntos, según los criterios de calificación descritos en nuestro estudio de validación anterior [29].

Para las pruebas con guía de IA, los agentes preceptores inteligentes virtuales en la simulación de RV hicieron una predicción temprana de la siguiente acción del participante y proporcionaron una señal de advertencia virtual (ver la cruz roja en la Fig. 1B), dentro de la simulación, para advertir al participante del error potencial [29]. Los participantes pudieron continuar el entrenamiento siguiendo o ignorando la señal de advertencia.

> Análisis estadístico

El rendimiento de los participantes se calificó con un guión de Python y se analizó con el programa estadístico IBM® SPSS (IBM, Armonk, NY, 1911-2019). Los datos previos y posteriores a la encuesta se analizaron con JMP® Pro versión 15.0.0 (SAS Institute, Cary, NC, 1989-2019). Los resultados primarios incluyeron: confianza previa al entrenamiento en la capacidad para responder a incendios en el quirófano (encuesta previa), puntajes de rendimiento objetivo en la secuencia correcta en la primera prueba, y proporción de índices de aprobación por primera vez en cada una de las cinco pruebas de simulación (rendimiento de simulación registrado).

Los resultados secundarios incluyeron: calificación del participante del realismo de la simulación, confianza posterior a la capacitación en la capacidad para responder a incendios en quirófano, y beneficios percibidos o necesidad de mejoras en la capacitación. Los datos de puntaje de desempeño de la simulación incluyeron puntajes medios (descritos anteriormente, rango 0-4), y puntajes de aprobación/reprobación (1, 0) para cada prueba.

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