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27.10.2017 | Original Article | Ausgabe 1/2018 Open Access

International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 1/2018

VCSim3: a VR simulator for cardiovascular interventions

Zeitschrift:
International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery > Ausgabe 1/2018
Autoren:
Przemyslaw Korzeniowski, Ruth J. White, Fernando Bello
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (https://​doi.​org/​10.​1007/​s11548-017-1679-1) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Abstract

Purpose

Effective and safe performance of cardiovascular interventions requires excellent catheter/guidewire manipulation skills. These skills are currently mainly gained through an apprenticeship on real patients, which may not be safe or cost-effective. Computer simulation offers an alternative for core skills training. However, replicating the physical behaviour of real instruments navigated through blood vessels is a challenging task.

Methods

We have developed VCSim3—a virtual reality simulator for cardiovascular interventions. The simulator leverages an inextensible Cosserat rod to model virtual catheters and guidewires. Their mechanical properties were optimized with respect to their real counterparts scanned in a silicone phantom using X-ray CT imaging. The instruments are manipulated via a VSP haptic device. Supporting solutions such as fluoroscopic visualization, contrast flow propagation, cardiac motion, balloon inflation, and stent deployment, enable performing a complete angioplasty procedure.

Results

We present detailed results of simulation accuracy of the virtual instruments, along with their computational performance. In addition, the results of a preliminary face and content validation study conveyed on a group of 17 interventional radiologists are given.

Conclusions

VR simulation of cardiovascular procedure can contribute to surgical training and improve the educational experience without putting patients at risk, raising ethical issues or requiring expensive animal or cadaver facilities. VCSim3 is still a prototype, yet the initial results indicate that it provides promising foundations for further development.

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Supplementary material 1 (mp4 314835 KB)
11548_2017_1679_MOESM1_ESM.mp4
Supplementary material 2 (mp4 1856 KB)
11548_2017_1679_MOESM2_ESM.mp4
Supplementary material 3 (mp4 1375 KB)
11548_2017_1679_MOESM3_ESM.mp4
Supplementary material 4 (docx 3953 KB)
11548_2017_1679_MOESM4_ESM.docx
Literatur
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