Programme de simulation à l aide de task trainers pour. l apprentissage de la microchirurgie sans animal. DIU de Pédagogie Médicale.

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1 UFR Paris V VI XI XII DIU de Pédagogie Médicale Mémoire Programme de simulation à l aide de task trainers pour l apprentissage de la microchirurgie sans animal Pierre GUERRESCHI Service de Chirurgie Plastique et Reconstructrice CHRU Lille

2 Introduction Le champs de la microchirurgie, comme son nom l indique, est celui de la chirurgie de petites structures anatomiques, le plus souvent de petits vaisseaux de 1 à 2 mm de diamètre. Cette pratique chirurgicale requiert des instruments spécifiques et un certain nombre de principes chirurgicaux différents de ceux de la chirurgie classique. La gestuelle particulière nécessite l utilisation de mouvements fins mettant en jeux de manière prépondérante les muscles intrinsèques de la main. La combinaison de la vision stéréoscopique, d outils dédiés et d une dextérité fine imposent un entraînement important sur une courbe d apprentissage lente. Par ailleurs cette technique chirurgicale est maintenant à la disposition de nombreux spécialistes. En effet depuis les travaux des pionniers Buncke et O Brien, cette habileté technique s est transmise à tous les continents et à beaucoup de spécialités chirurgicales. Elle a également bénéficié de nombreuses avancées théoriques et technologiques. Son acquisition est indispensable à beaucoup de chirurgiens en formation. Habituellement cet apprentissage est réalisé sur un modèle animal (lapin, rat) grâce auquel l étudiant peut acquérir les principes de l anastomose vasculaire sous microscope. L engouement pour la simulation nous a conduit à adapter un nouveau task trainer en vue de réduire le nombre d animaux indispensables à la courbe d apprentissage du futur microchirurgien. Il s agit d un dispositif facile à fabriquer et peu couteux pour un laboratoire de microchirurgie. Il se compose d aiguilles de couturière fichées dans un support de polystyrène. L étudiant doit réaliser un certain nombre d exercices lui permettant d acquérir le même niveau technique qu il aurait atteint à l aide d un modèle animal. Cet outil de simulation de tâche (task trainer) facile à mettre en place permet en outre de sensibiliser les étudiants au principe des 3R (Replace, Reduce, Refine) proposé en 1959 par Russel et Burch (1) Les différents modèles d entraînement à la suture microchirurgicale Les modèles de simulation de suture microchirurgicale sont nombreux et font l objet de publications régulières. Il faut retenir 4 types de modèles selon le matériel utilisé : inorganiques, matériaux organiques inertes, animaux vivants, modèles in silico (2). De nombreux task trainers peuvent être entièrement inorganiques (3). Ils reposent sur l utilisation de textiles variés, de tubulures en latex, ou autres matériaux plastiques. Leurs avantages sont leurs faibles coûts et leur facilité de mise en œuvre dans un bloc opératoire ou un département d expérimentation animale. Ils sont éloignés des caractéristiques physiologiques des vaisseaux que les étudiants devront être capables d anastomoser dans la suite de leur formation. Ils constituent de bons outils d initiation aux techniques microchirurgicales. Ils peuvent également être utilisés pour améliorer des compétences techniques ciblées que doit acquérir un microchirurgien : dissociation oculo- manuelle, précision du geste fin. D autres modèles sont construits à l aide de matériaux organiques ou de tissus végétaux ou animaux. Les propositions de ce type d outil de simulation sont très éclectiques (4). L imagination des enseignants est riche et tire partie de nombreux et

3 très divers matériaux de la vie courante : végétaux creux, peau d orange, pâtes alimentaires, lombric, nerf de poulet et bien d autres. Ces supports organiques sont choisis pour leurs propriétés physiques proches de la structure des parois vasculaires. Ils offrent une bonne reproductibilité du ressenti manuel de la suture sur tissu vivant. De plus l étanchéité des anastomoses peut parfois être testée par injection de produit coloré dans la lumière de ces supports. Les modèles utilisant des animaux vivants restent aujourd hui le standard (5). Ils permettent d approcher au plus prêt les expériences techniques variées de la microchirurgie : dissection de vaisseaux, hémostase, anastomose vasculaire. L animal de prédilection est le rat pour sa robustesse à l anesthésie, ses dimensions et son anatomie. Le lapin a également été utilisé mais reste beaucoup plus fragile à l anesthésie. Les progrès informatiques récents mettent à notre disposition des outils virtuels puissants permettant de réaliser des sutures virtuelles à l aide d instruments microchirurgicaux réels (6). Le retour de force peut maintenant être recréé. S ils ne reflètent toutefois pas encore parfaitement la réalité, ces simulateurs donnent le grand avantage d enregistrer de multiples paramètres objectifs permettant de raffiner l évaluation des étudiants. Ces derniers ont à leur disposition, de manière continue, un certain «feed- back» sur leurs performances techniques qu un enseignant ne peut pas donner en permanence tout au long du cursus, faute de temps. Le coût de telles machines restent pour l instant le frein majeur à leur utilisation dans la plupart des centres de formation à la microchirurgie. Les outils d évaluation Les performances techniques des étudiants sont évaluées pour s assurer de leur niveau final mais aussi de leur progrès tout au long de leur apprentissage.. Le temps nécessaire à la réalisation d une tâche est le facteur principal. C est le marqueur de performance le plus sensible identifié en 1993 par les travaux de Starkes (7). En 1998 cette même équipe développe une grille d évaluation objective et standardisée (8). Ces travaux sont encore précisés par Grober et al. en 2003 qui adaptent les tests de chirurgie standard à la microchirurgie (échelles globales et analyse des mouvements de la main) (9). En 2005, Kalu et al. dans leur article de revue sur le sujet proposent une classifications des différentes méthodes d évaluation en 6 catégories objectives et subjectives (10). De multiples grilles d évaluation sont utilisées dans les différentes écoles : UWOMSA (University of Western Ontario Microsurgical Skills Acquisition/Assessment) par Ross et al. (11), SAMS (Structured Assessment of Microsurgery) par Chan et al. (12), OSATS (Objective Structured Assessment of Technical Skills) par l équipe de Martin (13). Les différents critères évalués sont le temps de réalisation, le respect des tissus, la manipulation des instruments, la fluidité du geste, la qualité du résultat final et plus précisément dans cette catégorie : la qualité du nœud, son efficacité, la perméabilité de l anastomose (patency test), le contrôle du saignement. La revue de Ramachandram et al. (14) donne une vue d ensemble de ces différents moyens d évaluation et conclue qu aucune grille décrite dans la littérature ne prend en compte tous les paramètres sus- cités. De plus la prédictivité de certains items

4 n est pas scientifiquement établie. Enfin il est illusoire et contreproductif de réunir l ensemble des critères d évaluation car une grille doit avant tout être utilisable en pratique. Il est intéressant de noter que l auto- évaluation dans ce domaine technique particulier est très performante.

5 Objectifs du travail Ce travail consiste à valider un simulateur de tâche pour l apprentissage de la microchirurgie. Ce simulateur a été mis au point dans l optique de diminuer le nombre d animaux vivants encore indispensables à l acquisition de cette technique chirurgicale spécifique. Il est simple à fabriquer et peu coûteux. Il est inorganique et trouve sa place aussi bien dans un laboratoire d enseignement qu au bloc opératoire. Ce nouvel outil de simulation est- il efficace pour préparer les étudiants à l acquisition des techniques de microchirurgie? Quels exercices doit- on développer pour rendre son utilisation simple et ludique? Le curriculum proposé permet- il aux étudiants de se préparer à la réalisation d anastomoses sur animaux vivants? L introduction de ce nouvel outil pédagogique réduit- elle le nombre d animaux utilisés pour cet apprentissage?

6 Matériel et méthode Matériel utilisé Le task trainer est fabriqué à l aide d aiguilles de couturière achetées dans le commerce. Ces aiguilles peuvent être disposées en cercle ou en double cercle comme précédemment publié par Chan et Dumont (15,16). Nous montrons diverses variations de ce dispositif afin que les exercices soient multiples et variés. L étudiant devra réaliser des passages réguliers à travers les chas des aiguilles. Les aiguilles sont disposées soit sur le périmètre soit sur le diamètre d un cercle de 3 centimètres. Nous montrons les photos du positionnement des aiguilles pour les différents exercices dans la figure n 1. Figure 1 : Simulateur de tâche fabriqué à l aide d aiguille de couturière. Différents exercices sont proposés pour le passage de l aiguille de microsuture par les chas des aiguilles de couturière disposées en ligne droite ou un double cercle. Composition du programme de simulation Le programme de simulation s appuie sur l utilisation de task trainer «home made» s inspirant des modèles publiés. Il comporte 5 exercices différents. Selon son niveau de réalisation, chaque exercice est évalué et permet d obtenir 3 niveaux (une, deux ou trois étoiles). Pour avoir accès à l exercice suivant, l étudiant doit avoir obtenu

7 au minimum le niveau 2 étoiles. Lorsque l étudiant totalise 15 étoiles, il obtient la validation du programme. Les exercices sont variés. L exercice n 1 consiste à passer en coup droit l aiguille sertie du fil ehtilon (ethicon) 10/0 à travers 2 chas rapprochés d 1 mm. 5 nœuds de sens alternativement inversés doivent être réalisés au micro- porte aiguille. La rapidité et la solidité du nœud sont évaluées. 3 étoiles sont attribuées lorsque l étudiant est capable de réaliser un nœud solide en moins de 30 secondes. La cotation de l exercice est présentée dans le tableau n 1 Moins de 2 min 2 min 4 min > 4 min Nœud serré 3 étoiles 2 étoiles 1 étoile Nœud mal serré 2 étoiles 1 étoile 0 étoile Tableau n 1 : grille de cotation de l exercice n 1 L exercice n 2 consiste à réaliser le même geste en passant l aiguille dans l autre sens, c est- à- dire en revers. La même grille de cotation est utilisée. Pour valider l exercice n 3, l aiguille doit être passer à travers les chas alternativement en coup droit et en revers. 8 aiguilles de couturière sont fichées dans le support en polystyrène sur une ligne droite orientée verticalement. La rapidité d exécution et l état de l aiguille sont évalués à la fin du parcours. Le tableau n 2 indique la cotation. Courbure de l aiguille respectée Courbure endommagée < 2 min 2 min 4 min > 4 min 3 étoiles 2 étoiles 1 étoile 2 étoiles 1 étoile 0 étoile Tableau n 2 : grille de cotation de l exercice n 3 Dans l exercice n 4, l étudiant doit passer l aiguille consécutivement dans le chas de toutes les auguilles placées sur un simple cercle de 5 cm de diamètre. Ce dispositif est inspiré de la proposition de Chan (15). Selon l orientation du chas, le geste sera réalisé en coup droit ou en revers. Les items cotés sont la rapidité d exécution et l état de l aiguille à la fin du parcours. La grille de cotation est présentée dans le tableau n 3.

8 Courbure aiguille respectée Courbure endommagée < 2 minutes 2 min- 5 min > 5 minutes 3 étoiles 2 étoiles 1 étoile 2 étoiles 1 étoile 0 étoile Tableau n 3 : grille de cotation de l exercice n 4 Enfin l exercice n 5 est réalisé à l aide d un task trainer constitué de 24 aiguille de couturière disposées en un double cercle identique à celui présenté par Dumont et al. (16). Il s agit de réaliser des passages réguliers, le plus rapidement possible au travers des 24 chas en commençant toujours par l extérieur du cercle. L exercice débute par le chas extérieur placé à midi, puis le chas du cercle intérieur sur midi en tournant dans le sens horaire (pour les droitiers) ou antihoraire (pour les gauchers). Le passage du fil se faisant toujours du cercle extérieur vers le cercle intérieur, une partie des passage est réalisée en coup droit et l autre en revers. La cotation de l exercice se fait sur les critères de rapidité d exécution et de finesse du mouvement et du maniement des instruments reflétés par l état de l aiguille à la fin du parcours. La courbure de l aiguille doit être respectée. Le tableau n 4 présente la grille de cotation. Courbure de l aiguille respectée Courbure endommagée < 5 min 5 min- 10 min > 10 min 3 étoiles 2 étoiles 1 étoile 2 étoiles 1 étoile 0 étoile Tableau n 4 : grille de cotation de l exercice n 5 Validation du programme Nous présentons la méthode de validation de ce programme de simulation. 2 groupes d étudiants homogènes sont comparés. Ils sont tous inscrits au Diplôme Universitaire de la Faculté de Lille. Ce sont des internes en formation de différentes spécialités : chirurgie plastique, chirurgie maxillo- faciale, ORL, orthopédie, neurochirurgie. Un groupe A (7 étudiants) fait son apprentissage technique sur un modèle de rat et des anastomoses vasculaires. 30 manipulations sont exigées dont 7 anastomoses différentes perméables : artère carotide, veine jugulaire, aorte, veine cave, shunt jugulo- carotidien, pontage carotidien. Ce type de programme est le standard dans de nombreux centres. Il constitue pour nous le groupe témoin.

9 Un second groupe B (n=7 étudiants) bénéficie du programme de simulation puis valide les 7 anastomoses perméables sur le modèle rat. Le critère principal est la réussite des étudiants sur les 7 manipulations imposées sur le modèle rat. Les anastomoses sont testées par l examinateur par un patency test. Elles doivent être perméables 30 minutes après le déclampage. Le critère secondaire est le nombre de rats utilisés par chaque étudiant pour valider le Diplôme Universitaire. Statistique Les résultats ont été analysés avec le logiciel GraphPad Prism version 5.00 (GraphPad Software). Le test de Student a permis de comparer les données qualitatives. p<0.05 est le seuil de significativité choisi.

10 Résultats Reducing the number of animals used for microsurgery training programs by using a task-trainer simulator. Short title: Simulator program to spare animals Authors: P Guerreschi 1-2, A Qassemyar 1-2, J Thevenet 3, T Hubert 3, C Fontaine 4 and V Duquennoy-Martinot French National Center for Rare Cranio-maxillofacial Malformations, Lille University Hospital, Lille, France 2. Plastic and Reconstructive Surgery Department, Lille University Hospital, Lille, France 3. INSERM U859, Faculty of Medicine, University of Lille-Nord de France, France 4. Institute of Anatomy, Faculty of Medicine, University of Lille-Nord de France, France Corresponding author: Pierre Guerreschi Plastic and reconstructive surgery department Hospital R. Salengro, CHRU Lille, Lille Cedex, France pierguerreschi@gmail.com Ph: Fax: Article soumis à Laboratory Animals, accpeté avec modifications mineures (08/2013)

11 Abstract To master the skills needed for microsurgery techniques, residents must enroll in a long and complex training program that includes manipulations on simulators, on ex vivo tissues and finally in vivo training. This final step consists in performing vascular anastomoses on murine models. We propose here a simulation program designed to decrease the number of rats used during the final in vivo training. Our study presents the materials used, the various exercises proposed and their evaluations. Two identical student groups were compared in the framework of the University Diploma of Microsurgery. Group A (7 students) followed the classic training program and all students achieved permeable vascular anastomoses. A total of 149 rats were needed for this group. Group B (7 students) first validated their manipulations on the task-trainer simulation program. A mean of 6 hours was necessary to obtain this validation. All students achieved the required permeable vascular anastomoses but only 77 rats were used for this group. This simulation program spared 72 rats, abiding by Russell and Burch concept of humane experimental technique, the 3 R principles. This homemade, cost-efficient and easyto-use task trainer includes various exercises with increasing difficulty levels and a progressive scoring system. We believe that microsurgery training needs to include both simple and sophisticated tools in order to reduce the number of animals used to master these surgical skills. Keywords: Microsurgery simulation medical education 3R Reduce Refine Replace animal welfare Introduction Microsurgery is a surgical technique available to many specialists. Since Buncke and O Brien it has now spread worldwide and concerns several surgical specialties 1. Mastering these skills has become a prerequisite for many surgical residents. Usually, part of the training program is based on animal models 2. Most training programs include different learning stages, i.e. manipulation on simulators such as the PVC-Rat task trainer (Braintree Scientific, Inc., Braintree, MA, USA), training with tissue ex vivo and then the final in vivo training phase consisting in performing vascular anastomoses on animal models 3. Several animal models have been used (pig 4, rabbit 5, rat 6 ) in order for students to master the surgical skills to perform vascular anastomoses under a microscope. In the light of reducing the number of animals used for this training while abiding by the Russell and Burch 3R concept proposed in 1959: Replace, Reduce, Refine 7, we propose here a simple approach with a cost-efficient and easy to build task-trainer that can be used in microsurgery labs. This device consists of sewing needles stuck into a polystyrene support 8. Students must perform a predetermined number of exercises to master the skills they would have acquired by training on an animal model. Animals We used Sprague Dawley male rats aged 8-12 weeks, with conventional sanitary status and housed in conventional animal facilities. During training the animals were under anesthesia and analgesia with Ketamine (75mg/kg) + Xylazine (10mg/kg) via intraperitoneal administration. During the postoperative period Nalbuphine (1m/kg) was administered subcutaneously when the surgery did not exceed 2 hours. If the procedure exceeded 2 hours or if the animal had already undergone two procedures it was euthanized at the end of the procedure with Sodium Pentobarbital 100 (via intraperitoneal injection) 9. The entire protocol was validated by the local Ethics committee under the authority of the

12 French Ministry of Agriculture in accordance with animal welfare guidelines 10,11. Material and methods Participants Surgical residents with no previous experience in microsurgery were able to enroll in this training program to obtain their microsurgery diploma. Technical manipulations were scheduled over 30 half-days, with a maximum of 4 students per session. From September 2011 to June 2012, 17 students had enrolled and 14 of them were recruited for this study. Two groups (A and B) of seven students were defined according to their years of surgical experience as residents and surgical specialty: ENT, orthopedics, maxillofacial surgery and plastic surgery (Table 1). Sex ratio and mean age were similar in both groups but these two criteria were not taken into account to determine both groups. Simulator device The task trainer was made with sewing needles placed in a circle or double circle as reported by Chan and Dumont 8,12. This simulator enabled residents to perform different types of exercises. They had to maneuver the thread through all the eyes of the needle in a regular pattern. The needles were placed either on the outside or inside of a 3-cm circle; the various exercises are depicted in Figure 1. Fig 1: Devices consisted of sewing needles placed either on the perimeter or the diameter of a 3-cm circle. Different exercises were proposed. The resident was timed when maneuvering the thread through the eyes of the needles according to a predetermined course. Simulation program contents This simulation program was based on the models available in the literature 8,12,13. It consisted of 5 different exercises with 3 difficulty levels (illustrated by one, two or three stars in Table 1). In order to progress to the next level, the resident had to obtain at least two stars for the performed exercise. A total of 15 stars were required to validate the program. The exercises were quite diverse. Exercise 1 consisted in maneuvering forehanded a needle threaded with ethilon 10/0 (Ethicon) through the eyes of two needles set 1mm apart from one another. The resident had to tie 5 knots in different directions, the time required to complete the knot and its sturdiness were evaluated. Three stars were attributed when the resident was able to make a solid knot in less than 30 seconds (Table 1). Exercise 2 consisted in performing the same gesture but maneuvering the needle the other way, backhanded. To validate the exercise 3, students had to guide their surgical needle through the eyes of the needles while alternating forehanded and backhanded gestures. Eight sewing needles were stuck into the polystyrene support and oriented vertically. Time to complete the exercise and aspect of the surgical

13 needle (e.g. intact curve of the needle) were evaluated at the end of the session. Table 1: Exercises 1 and 2 consisted in maneuvering forehanded or backhanded a needle fitted with Ethilon 10/0 thread through the eyes of two needles set at 1mm apart from one another. The time required to complete the knot and its solidity were evaluated with the above scoring grid, which was voluntarily very simple in order to allow for a simple self-assessment while giving a playful approach to the exercise. During exercise 4, the residents had to maneuver the needle through the eyes of all sewing needles, positioned in a simple 5-cm diameter circle and in a consecutive order. This design was inspired by Chan 12. According to the orientation of the needle s eye, the manipulation had to be performed forehanded or backhanded. Evaluation criteria were: time to complete the exercise and aspect of the needle at the end of the exercise. Finally, for exercise 5, twenty-four sewing needles were placed in a double circle identical to the design reported by Dumont et al 8. The goal for the residents was to maintain a regular pattern while maneuvering the surgical needle through the 24 eyes of the needles stuck in the task trainer from the outer circle to the inner circle going clockwise (for right-handed students) or counter clockwise (for lefthanded students), some parts of the exercises were performed forehanded and others backhanded. The following criteria were used to evaluate the exercise: time to complete the task, movement precision and manipulation of the surgical needle reflected by the aspect of the needle at the end of the course, i.e. the curve of the needle had to be intact. Program validation method Two homogeneous groups of surgical residents, enrolled in the University Diploma of Microsurgery were compared. These surgical residents came from different specialties: plastic surgery, maxillofacial surgery, ENT surgery, and neurosurgery. The groups were determined according to the residents level of medical training and their surgical specialty (Table 2) Group A (7 students) followed the in vivo training program consisting in performing vascular anastomoses on rats. Thirty manipulations were required to achieve 7 different permeable anastomoses: carotid artery, jugular vein, aorta, vena cava, carotid and internal jugular shunts, carotid bypass. Since this type of in vivo training program is standard in many centers, it represented the control group for our study. A second group B (n=7 students) benefited from the task trainer simulation program before moving on to performing their 7 different permeable anastomoses on rats. The main criteria for evaluating the benefits gained from the task were: success rate in mastering the skills for these 7 required manipulations on live animals as well as quality and patency of anastomoses (tested by the examiner both in anterograde and retrograde directions and permeability was validated 30 minutes after unclamping the artery or vein.) Other criteria used to assess the potential advantages of this technique were: number of rats used for each student to graduate as well as time required to complete an endto-end anastomosis of the carotid artery.

14 Group A Group B Surgical specialty Number of years of clinical experience as a resident Gender Age Surgical specialty Number of years of clinical experience as a resident Gender Age 1 ENT 2 female 34 ENT 2 male 27 2 Orthopedics 2 female 25 Orthopedics 2 female 28 3 Maxillofacial surgery 4 Maxillofacial surgery 2 male 27 Maxillofacial surgery 3 male 26 Maxillofacial surgery 2 male 27 3 female 25 5 Maxillofacial surgery 3 female 27 Orthopedics 3 male 29 6 Plastic surgery 7 Plastic surgery 2 female 32 Plastic surgery 3 male 30 Plastic surgery 3 male 27 3 male 31 Table 2: Details of the participants in both groups Statistics Results were analyzed with GraphPad Prism version 5.00 (GraphPad Software). To compare qualitative data we used a Student t-test. The significance threshold was set at p<0.05. Results From September 2011 to June 2012, 14 surgical residents were enrolled in the microsurgery training program in order to validate their diploma. Both groups were matched according to two criteria: number of years of surgical experience as a resident and surgical specialty. In Group A, all students mastered the skills needed to complete the 7 required technical gestures. All vascular anastomoses were permeable 30 minutes after unclamping. Mean time to perform an end-to-end anastomosis of the carotid artery was 53 minutes. Overall, students needed 30 manipulations to master these skills. Mean number of rats used per student was 21.3, and mean number of gestures per animal was 1.4. Residents from Group B benefited from the simulation training program before moving on to in vivo training on animals. To obtain the 15 stars required to complete the simulation program, students spent a mean of 6.3 hours on the task-trainer device and a mean of 3.5 Ethilon nylon threads were used per student. Adherence to the program was very strong; furthermore students gave very positive feedback and reported the exercises on task trainers as fun. The scoring grids and time needed to complete the exercises also reinforced this positive feedback. Residents deemed the exercises relevant to master the microsurgery skill needed perform the vascular anastomoses. These 7 students all successfully performed their vascular anastomoses on rat models, these anastomoses were permeable 30 minutes after unclamping. The time needed to complete the end-toend anastomosis of the carotid artery with interrupted 10-0 Ethilon stitches was 50.5 in average which was not significantly different from Group A. Overall, 11 rats were needed per student to complete the representative anastomoses required for graduating from this microsurgery training, meaning that Group B only sacrificed 77 rats, whereas Group A used 149 (Fig 2).

15 Fig 2: In group A the mean number of rats needed per student was 21.3, whereas in group B only 11 rats were necessary for each student, i.e. a 48.3% reduction in the number of rats used. With this simulator program we observed a 48.3% decrease in the mean number of rats used per student. The time needed to complete the end-to-end anastomosis of the carotid artery was similar in both groups. The simulation program prepared residents in Group B to perform their anastomoses in vivo while reducing the number of rats used. Overall 226 rats were used for this specific University Diploma meaning that 72 rats were spared that year. If this program were extended to all surgical residents in training, we could see a significant decreased in the number of animals used. We calculated that with this type of simulation program the number of rats needed for microsurgery training could decrease by 50%. This would amount 150 rats saved per year just for this specific Microsurgery University Diploma. Discussion Many surgical residents enroll in training programs to master the skills needed for microsurgery. The learning curve is slow and respecting the training steps is essential before performing any gestures on the patient 14. Routine training procedures involve three stages: in vitro training, training with tissue ex vivo followed by training in vivo on animal models 15. This last step remains essential yet we strongly believe that it is possible to reduce the number of animals used by designing simulation programs with task trainers. We conducted this study during one full University Year in a microsurgery training lab using a simulation program. In fact, this very cost-efficient and easy-toimplement homemade task trainer showed a high reproducibility. Furthermore, the feedback we got from students was excellent. An average of 6 hours of training was required to complete the simulation program which surprised us as being a relatively fast learning curve. The fact that stars were awarded during each exercise made the use of the task trainer similar to a video game. In fact, just like with video games, residents wanted to move on to the next level. The different difficulty levels showed a soft progression curve so that residents did not stay on the same level for more than 90 minutes. The scoring grids were actually designed in a simple way with the student s autonomy in mind. The use of validated scores such as the Structured Assessment of Microsurgery 16 Skills questionnaire seemed disproportionate for this type of simulation program. We deliberately chose this type of self-evaluation not related to a grade or score which appeared to us specifically adapted to task-trainer simulation programs used in microsurgery training. This program is designed to train students to master the skills required for microsurgery while reducing the number of animals used and thus abiding by the 3Rs concept of humane experimental technique presented by Burch and Russel. We estimate that this program could spare almost 50% of the rats used for this specific diploma in our Center. Students were completely satisfied with the program and its outcomes.

16 Simulation programs for microsurgery training are becoming readily available 17 ; they could benefit from more sophisticated technologies such as numeric simulators already available for laparoscopic surgery or robot-aided surgery 18. However, animal models remain essential for the ultimate training stage before performing the technical gestures in the operating room. Acknowledgements This research received no specific grant from any funding agency in the public, commercial, or not-for-profit sectors References 1. Malata CM, Cooter RD, Batchelor AG, Simpson KH, Browning FS, Kay SP. Microvascular free-tissue transfers in elderly patients: the leeds experience. Plast Reconstr Surg Dec;98(7): Miko I, Brath E, Furka I. Basic teaching in microsurgery. Microsurgery. 2001;21(4): Conarello SL, Shepherd MJ. Training strategies for research investigators and technicians. ILAR J. 2007;48(2): Mücke T, Borgmann A, Ritschl LM, Kesting MR, Loeffelbein DJ, Wolff K-D. Microvascular training of medical students and surgeons - A comparative prospective study. J Craniomaxillofac Surg Feb 8; 5. Gimbel ML, Rollins MD, Fukaya E, Hopf HW. Monitoring partial and full venous outflow compromise in a rabbit skin flap model. Plast Reconstr Surg Sep;124(3): Mücke T, Hölzle F, Wolff K, Kesting M, Scholz M. Sealing maneuver for microvascular anastomoses in rats. J Reconstr Microsurg Jan;24(1): Balls M. Replacement of animal procedures: alternatives in research, education and testing. Lab Anim Jul 1;28(3): Recommendations for euthanasia of experimental animals: Part 2. Lab Anim. 1997;31: Workman P, Aboagye EO, Balkwill F, Balmain A, Bruder G, Chaplin DJ, et al. Guidelines for the welfare and use of animals in cancer research. Br. J. Cancer May 25;102(11): Ellery AW. Guidelines for specification of animals and husbandry methods when reporting the results of animal experiments. Working Committee for the Biological Characterization of Laboratory Animals/GV-SOLAS. Lab Anim Apr;19(2): Chan W-Y, Mishra A, Srinivasan J, Ramakrishnan V. 360 degrees Microsurgical skills practice: a round-the-clock training device. J Plast Reconstr Aesthet Surg Sep;61(9): Ilie VG, Ilie VI, Dobreanu C, Ghetu N, Luchian S, Pieptu D. Training of microsurgical skills on nonliving models. Microsurgery. 2008;28(7): Cox M, Irby DM, Reznick RK, MacRae H. Teaching Surgical Skills Changes in the Wind. N Engl J Med Dec 21;355(25): Nimmons GL, Chang KE, Funk GF, Shonka DC, Pagedar NA. Validation of a taskspecific scoring system for a microvascular surgery simulation model. Laryngoscope Oct;122(10): Selber JC, Chang EI, Liu J, Suami H, Adelman DM, Garvey P, et al. Tracking the Learning Curve in Microsurgical Skill Acquisition. Plast Reconstr Surg Oct;130(4):550e 557e. 17. Pandey VA, Black SA, Lazaris AM, Allenberg JR, Eckstein HH, Hagmüller GW, et al. Do workshops improved the technical skill of vascular surgical trainees? Eur J Vasc Endovasc Surg Oct;30(4): Erel E, Aiyenibe B, Butler PEM. Microsurgery simulators in virtual reality: review. Microsurgery. 2003;23(2): Dumont L-A, Martinot-Duquennoy V, Hubert T, Guerreschi P. [The double clock or how to learn microsurgery without animal]. Ann Chir Plast Esthet Dec;56(6): Baumans V, Bernoth E-M, Bromage N, Bunyan J, Erhardt W, Flecknell P, et al.

17 Conclusion La technique de microchirurgie est un apprentissage important et incontournable pour dans de nombreux cursus de chirurgie. De plus en plus d étudiants doivent acquérir cette gestuelle particulière. La courbe d apprentissage est lente. L entraînement est indispensable avant tout geste sur le patient. C est pourquoi depuis de nombreuses années, le modèle animal a été unanimement adopté par les différents centres de formation. Ce modèle reste incontournable mais il est possible d épargner un grand nombre d animaux en construisant des programmes de simulation utilisant des task trainers. Nous proposons la description d un programme de simulation et sa validation au cours d une année universitaire dans un centre d apprentissage de la microchirurgie. Les exercices proposés sont basés sur un task trainer home made à partir d auguilles de couturière. L investissement financier reste modique. La reproductibilité est simple. Pour autant la construction du programme en exercices de difficultés croissantes avec plusieurs niveaux de réussites (étoiles) constitue une approche ludique appréciée par les étudiants. 5 exercices sont proposés. L étudiant n accède à l exercice suivant qu après avoir obtenu un score minimal de 2 étoiles. Pour valider le programme, l étudiant doit faire la preuve qu il obtient 3 étoiles à chaque exercice. Ceci est possible après environ 6 heures d entraînement. Nous sommes agréablement surpris par la relative rapidité d apprentissage que permet ce type de simulateur. La validation du Diplôme Universitaire reste attachée à la réalisation d anastomoses vasculaires perméables sur le modèle rat. Notre proposition pédagogique originale se place donc en amont de la manipulation sur animal. Elle prépare l étudiant qui acquiert un certain niveau de technicité. Ainsi nous épargnons un nombre considérable de rats en respectant l injonction de «Reduce» de Burch et Russel. Nous estimons à près de 50%, la baisse du nombre de rats nécessaires à former une promotion d étudiants dans notre centre. La satisfaction et l adhésion des étudiants sont complètes. Nous pensons que la pratique de simulation en microchirurgie se généralisera. Elle pourra faire appel à d autres technologie plus sophistiquées tels que les simulateurs numériques déjà proposés pour l apprentissage de la chirurgie coelioscopique ou assistée par robot. Toutefois il semble que le modèle animal restera utile pour l ultime étape de la formation avant le geste au bloc opératoire. 17

18 Références Bibliographiques 1. Russell W, Burch RL, Hume CW. The principles of humane experimental technique Cox M, Irby DM, Reznick RK, MacRae H. Teaching Surgical Skills Changes in the Wind. N Engl J Med Dec 21;355(25): Ilie VG, Ilie VI, Dobreanu C, Ghetu N, Luchian S, Pieptu D. Training of microsurgical skills on nonliving models. Microsurgery. 2008;28(7): Mücke T, Borgmann A, Ritschl LM, Kesting MR, Loeffelbein DJ, Wolff K- D. Microvascular training of medical students and surgeons - A comparative prospective study. J Craniomaxillofac Surg Feb Mücke T, Hölzle F, Wolff K, Kesting M, Scholz M. Sealing maneuver for microvascular anastomoses in rats. J Reconstr Microsurg Jan;24(1): Erel E, Aiyenibe B, Butler PEM. Microsurgery simulators in virtual reality: review. Microsurgery. 2003;23(2): Starkes JL, Payk I, Jennen P, Leclair D. Chapter 12 A Stitch in Time: Cognitive Issues in Microsurgery. Advances in Psychology. Elsevier; pp Starkes JL, Payk I, Hodges NJ. Developing a standardized test for the assessment of suturing skill in novice microsurgeons. Microsurgery. 1998;18(1): Grober ED, Hamstra SJ, Wanzel KR, Reznick RK, Matsumoto ED, Sidhu RS, et al. Validation of novel and objective measures of microsurgical skill: Hand- motion analysis and stereoscopic visual acuity. Microsurgery. 2003;23(4): Kalu PU, Atkins J, Baker D, Green CJ, Butler PEM. How do we assess microsurgical skill? Microsurgery. 2005;25(1): Temple CLF, Ross DC. A new, validated instrument to evaluate competency in microsurgery: the University of Western Ontario Microsurgical Skills Acquisition/Assessment instrument [outcomes article]. Plast Reconstr Surg Jan;127(1): Chan W, Niranjan N, Ramakrishnan V. Structured assessment of microsurgery skills in the clinical setting. J Plast Reconstr Aesthet Surg Aug;63(8): Martin JA, Regehr G, Reznick R, MacRae H, Murnaghan J, Hutchison C, et al. Objective structured assessment of technical skill (OSATS) for surgical residents. Br J Surg Jan 31;84(2): Ramachandran S, Ghanem AM, Myers SR. Assessment of microsurgery competency- where are we now? Microsurgery Jul;33(5):

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