Sandra Acosta · Doctorado UTED

Simuladores de circulación extracorpórea: de lo hidráulico a la realidad virtual

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Simuladores de circulación extracorpórea: de lo hidráulico a la realidad virtual

Nota de síntesis

Reúne 5 fuentes con un objeto de estudio común. Cada fuente conserva íntegros su referencia, resumen, ideas clave, citas y conexión con la tesis.

Por qué se agrupan

Las cinco fuentes describen el desarrollo o la validación de un simulador de CEC. Comparten el objeto de estudio (la tecnología con que se entrena al perfusionista) y el tipo de evidencia que aportan: realismo percibido y validez aparente o de contenido, no eficacia sobre el aprendizaje.

Síntesis comparada

Leídas en orden cronológico, las fuentes trazan cuatro generaciones de simulación en perfusión: el simulador hidráulico acoplado a la máquina real (Orpheus, Morris y Pybus, 2007); el paciente virtual basado en un modelo numérico de regulación cardiovascular (Tokaji et al., 2012); la integración de simulador, maniquí y máquina real, calificada como realista por 81 participantes (Searles et al., 2024); y los entornos virtuales, primero como juego serio tridimensional (Bonet et al., 2021) y luego como realidad virtual inmersiva con evidencia de validez aparente y de contenido (Babar et al., 2023).

Convergencia. El realismo fisiológico y técnico ya se alcanza en todas las modalidades.

Divergencia. La alta fidelidad física (Searles) exige equipos costosos y presencialidad; los entornos virtuales (Bonet, Babar) ganan accesibilidad y bajo costo a cambio de la dimensión física.

Vacío común. Ninguno evalúa el desempeño no técnico ni la transferencia al quirófano, y ninguno incorpora adaptación mediante IA.

Para la tesis. La plataforma de Sandra se sitúa en la línea virtual y añade las dos capas que faltan: la IA adaptativa y la medición de las NTS con el PINTS. La pérdida de la dimensión física es una limitación que conviene declarar (ver c-2).

Aterriza en: apartados 1.1.3 y 2.4.2.2.

Fuentes

Nota original: n-2-19 (archivada; contenido íntegro).

Morris, R. W., Pybus, D. A., & Tsui, E. (2007). Orpheus cardiopulmonary bypass simulation system. The Journal of ExtraCorporeal Technology, 39(4), 228–233. https://doi.org/10.1051/ject/200739228

Resumen del artículo

Los autores describen el diseño y la puesta en marcha de Orpheus, uno de los primeros simuladores dedicados a la circulación extracorpórea (CEC). El sistema combina un módulo hidráulico que representa al paciente con un modelo computacional de la fisiología cardiovascular, y se conecta a la máquina corazón-pulmón real de la institución. De ese modo, el perfusionista en formación maneja su propio equipo, con sus bombas, monitores y alarmas, mientras el “paciente” responde a lo que hace.

Se trata de un artículo de desarrollo tecnológico, no de un estudio de efectividad: presenta la arquitectura del simulador, los parámetros fisiológicos que modela (presiones, flujos, gases, temperatura) y los tipos de escenario que permite programar, entre ellos fallos de equipo y eventos críticos. El argumento central es que la práctica repetida en un entorno sin riesgo para el paciente permite entrenar situaciones poco frecuentes pero de alta gravedad que en el quirófano no se pueden ensayar.

Ideas clave

  1. Fidelidad ambiental: el valor de Orpheus está en que el aprendiz usa la máquina real de su hospital, lo que reduce la distancia entre el entorno de entrenamiento y el de trabajo.
  2. Modelo fisiológico integrado: el simulador acopla un circuito hidráulico a un modelo numérico, de manera que las decisiones del perfusionista producen respuestas coherentes en el paciente simulado.
  3. Escenarios de crisis programables: la posibilidad de introducir fallos (oxigenador, entrada de aire, pérdida de presión) convierte al simulador en una plataforma para entrenar la respuesta ante incidentes, no solo la rutina.
  4. Hito histórico: Orpheus marca el inicio, a mediados de los 2000, de la simulación de alta fidelidad específica para perfusión, la base sobre la que crecen los simuladores virtuales posteriores.

Citas textuales relevantes

Nota metodológica: esta nota se elaboró a partir del resumen del artículo y de la descripción incluida en la guía maestra de literatura; no se dispone del PDF completo. Ya está redactado el correo de solicitud al autor. Hasta contar con el texto completo no deben citarse frases literales ni números de página de esta fuente.

Conexión con la tesis de Sandra

Aporte del autor: la documentación técnica de un simulador de CEC de alta fidelidad y la idea de que la simulación permite ensayar crisis que no se pueden provocar en pacientes reales. Lectura propia para la tesis: esta fuente abre la línea de tiempo del Cap 2 (apartado de simulación clínica en perfusión) y sirve como punto de partida para argumentar que la simulación en perfusión nació orientada a lo técnico y al manejo del equipo, mientras que las habilidades no técnicas (conciencia situacional, comunicación, liderazgo) quedaron fuera del foco original. Ese contraste justifica el giro de la propuesta hacia una simulación virtual adaptativa con IA centrada en NTS. Se conecta con n-2-20 (paciente virtual numérico de la misma época), n-2-1 (modelo de CEC simulada actual) y n-2-29, donde Morris aparece como coautor de la encuesta australasiana de incidentes que motivó este tipo de simuladores.

Preguntas orientadoras

  1. ¿Qué elementos de fidelidad de Orpheus (máquina real, respuestas fisiológicas) pueden trasladarse a una simulación virtual accesible para perfusionistas de varios países de América Latina sin un centro de simulación físico?
  2. ¿Cómo se relaciona el entrenamiento de fallos de equipo en Orpheus con las categorías del PINTS en español, en particular conciencia situacional y toma de decisiones?
  3. ¿Qué diferencia, en términos de carga de trabajo medida con NASA-TLX, cabe esperar entre un simulador hidráulico como Orpheus y un escenario virtual adaptativo con IA?

Conexiones

Nota original: n-2-20 (archivada; contenido íntegro).

Tokaji, M., Ninomiya, S., Kurosaki, T., Orihashi, K., & Sueda, T. (2012). Educational training simulator for advanced perfusion using high-fidelity virtual patient. Artificial Organs, 36(12), 1026–1035. https://doi.org/10.1111/j.1525-1594.2012.01512.x

Resumen del artículo

El equipo japonés presenta un simulador educativo para técnicas avanzadas de perfusión cuyo núcleo es un paciente virtual construido con un modelo numérico de regulación cardiovascular. A diferencia de los simuladores hidráulicos, aquí la fisiología del paciente se calcula en software: presiones, flujos, resistencias y respuestas reflejas cambian según las maniobras que el perfusionista ejecuta en la consola y según los fármacos o intervenciones que se simulan.

El artículo describe la validación técnica del modelo frente a respuestas fisiológicas esperadas y su uso en sesiones de entrenamiento con perfusionistas. Los autores destacan que el modelo permite reproducir estados hemodinámicos difíciles de provocar en un simulador físico (por ejemplo, inestabilidad durante el destete de la CEC) y que esa capacidad hace del sistema una herramienta para entrenar el juicio clínico, no solo la manipulación de la máquina.

Ideas clave

  1. Paciente virtual numérico: la fisiología modelada en software abre la puerta a escenarios más variados y reproducibles que los circuitos hidráulicos.
  2. Entrenamiento de juicio clínico: el simulador está pensado para técnicas avanzadas y para situaciones de inestabilidad, donde lo que se entrena es la interpretación de datos y la decisión.
  3. Escalabilidad: al depender de un modelo computacional, este enfoque es el antecedente directo de los simuladores virtuales y de los gemelos digitales actuales.
  4. Limitación: la evaluación reportada es técnica y de aceptación; no se miden habilidades no técnicas ni transferencia al quirófano.

Citas textuales relevantes

Nota metodológica: esta nota se elaboró a partir del resumen del artículo y de la descripción incluida en la guía maestra de literatura; no se dispone del PDF completo. Ya está redactado el correo de solicitud al autor. Hasta contar con el texto completo no deben citarse frases literales ni números de página de esta fuente.

Conexión con la tesis de Sandra

Aporte del autor: demostrar que un paciente virtual basado en un modelo numérico puede sostener escenarios de perfusión avanzada con respuestas realistas. Lectura propia para la tesis: esta fuente es el eslabón conceptual entre la simulación física (Orpheus, n-2-19) y la simulación virtual adaptativa con IA que Sandra propone. Si en 2012 la fisiología ya se calculaba en software, el paso siguiente es que el escenario se ajuste en tiempo real al desempeño del participante, que es lo que aporta la IA adaptativa. En el Cap 2 conviene ubicar a Tokaji dentro de la evolución tecnológica y señalar el vacío: estos sistemas entrenan decisiones fisiológicas, pero no evalúan las cinco categorías del PINTS. Se conecta con n-2-22 (realidad virtual para CEC), n-2-35 (gemelo digital de ECMO) y n-2-1 (modelo de CEC simulada de Searles).

Preguntas orientadoras

  1. ¿Qué variables fisiológicas del paciente virtual de Tokaji deberían incluirse en los escenarios de la simulación virtual adaptativa para que los perfusionistas latinoamericanos perciban realismo clínico?
  2. ¿Cómo puede un modelo numérico de paciente servir de base para que la IA gradúe la dificultad del escenario y active comportamientos observables de conciencia situacional y toma de decisiones (PINTS)?
  3. ¿Qué evidencia de aceptación tecnológica (TAM/UTAUT) faltó en este estudio y cómo puede el diseño de n=150 con grupo de lista de espera cubrir ese vacío?

Conexiones

Nota original: n-2-21 (archivada; contenido íntegro).

Bonet, A., Palau, R., Peris, E., & Tort-Martorell, X. (2021). Three-dimensional game-based cardiopulmonary bypass training. Clinical Simulation in Nursing, 51, 10–19. https://doi.org/10.1016/j.ecns.2020.08.007

Resumen del artículo

El estudio desarrolla y evalúa un entorno tridimensional de tipo juego serio para enseñar el manejo de la circulación extracorpórea. El usuario controla un avatar en un quirófano virtual, opera una máquina de CEC representada en 3D y debe completar tareas de una intervención (preparación del circuito, entrada en bomba, mantenimiento, destete) mientras el sistema registra aciertos, errores y tiempos.

La evaluación se hizo con estudiantes de perfusión y enfermería perfusionista, comparando el aprendizaje y la satisfacción con el método tradicional de clase y práctica supervisada. Los resultados muestran mejor retención de secuencias de procedimiento y alta aceptación del juego, sobre todo por la posibilidad de repetir sin supervisión y de recibir retroalimentación inmediata. Los autores plantean el juego como complemento, no como sustituto, de la simulación física.

Ideas clave

  1. Gamificación de la CEC: convertir el procedimiento en misiones con puntuación aumenta la motivación y permite práctica autónoma repetida.
  2. Retroalimentación inmediata automatizada: el sistema corrige en el acto, un rasgo que anticipa el papel de la IA como tutor.
  3. Acceso sin centro físico: un entorno 3D en computador reduce la dependencia de simuladores costosos, lo que interesa para regiones con pocos recursos.
  4. Población de estudiantes: la evidencia se limita a aprendices; no hay datos sobre profesionales activos ni sobre habilidades no técnicas.

Citas textuales relevantes

Nota metodológica: esta nota se elaboró a partir del resumen del artículo y de la descripción incluida en la guía maestra de literatura; no se dispone del PDF completo. Ya está redactado el correo de solicitud al autor. Hasta contar con el texto completo no deben citarse frases literales ni números de página de esta fuente.

Conexión con la tesis de Sandra

Aporte del autor: evidencia de que un entorno virtual de tipo juego puede enseñar procedimientos de CEC con buena aceptación y a bajo costo. Lectura propia para la tesis: Bonet es una pieza del Cap 1 (antecedentes de simulación virtual en perfusión) y del Cap 2 (subárea de simulación clínica), pero también del vacío que Sandra llena: casi toda la simulación en perfusión se ha hecho con estudiantes y con foco técnico. Su propuesta, con perfusionistas en ejercicio de América Latina (n=150) y con el PINTS como medida de NTS, extiende la lógica del juego serio hacia lo no técnico y hacia lo adaptativo. Se conecta con n-2-22 (realidad virtual para CEC), n-2-12 (simulación con estudiantes de perfusión), n-3-20 (simulaciones virtuales frente a maniquíes) y n-5-9 (aceptación de la realidad virtual según TAM).

Preguntas orientadoras

  1. ¿Qué mecánicas del juego serio de Bonet (misiones, puntuación, repetición libre) pueden integrarse en la simulación virtual adaptativa sin restar seriedad clínica para perfusionistas con experiencia?
  2. ¿Cómo diferenciar, en el análisis de aceptación tecnológica, la satisfacción con lo lúdico de la percepción de utilidad real para la práctica en quirófano?
  3. ¿Qué habría cambiado en los resultados si el estudio hubiera medido comunicación y trabajo en equipo con un instrumento como el PINTS en lugar de tiempos y errores de procedimiento?

Conexiones

Nota original: n-2-22 (archivada; contenido íntegro).

Babar, Z., Allen, J., Gregory, S., & Tansley, G. (2023). Virtual reality simulation as a training tool for perfusionists in extracorporeal circulation: Face and content validity. JTCVS Techniques, 21, 105–113. https://doi.org/10.1016/j.xjtc.2023.06.004

Resumen del artículo

El estudio construye un simulador de realidad virtual inmersiva para el manejo de la circulación extracorpórea y evalúa dos tipos de evidencia de validez: la aparente (si el entorno parece realista a quienes lo usan) y la de contenido (si las tareas y los escenarios representan lo que un perfusionista hace de verdad). Perfusionistas con experiencia y aprendices probaron el sistema con visores de realidad virtual y respondieron cuestionarios de realismo, utilidad y adecuación de las tareas.

Los participantes calificaron alto el realismo del entorno y de la consola virtual, y consideraron que los escenarios cubren competencias esenciales, con observaciones sobre la interacción manual con los controles. Los autores concluyen que la realidad virtual es una herramienta viable para entrenar CEC y proponen como pasos siguientes la validez de constructo (distinguir novatos de expertos) y estudios de transferencia.

Ideas clave

  1. Validación por fases: antes de medir efectos, los autores establecen que el simulador es creíble y pertinente, un orden metodológico que conviene imitar.
  2. Inmersión sin hardware clínico: la realidad virtual reproduce la máquina de CEC sin necesidad de un equipo real, lo que abarata el entrenamiento.
  3. Opinión de expertos como criterio: perfusionistas en ejercicio juzgaron la adecuación del contenido, no solo estudiantes.
  4. Pendiente: no hay evidencia de aprendizaje, de NTS ni de aceptación medida con modelos como TAM.

Citas textuales relevantes

Nota metodológica: esta nota se elaboró a partir del resumen del artículo y de la descripción incluida en la guía maestra de literatura; no se dispone del PDF completo. Ya está redactado el correo de solicitud al autor. Hasta contar con el texto completo no deben citarse frases literales ni números de página de esta fuente.

Conexión con la tesis de Sandra

Aporte del autor: primera evidencia de validez aparente y de contenido de un simulador de realidad virtual específico para perfusionistas. Lectura propia para la tesis: Babar representa la frontera tecnológica inmediata anterior a la propuesta de Sandra y muestra que la comunidad de perfusión ya acepta entornos virtuales como espacio de entrenamiento legítimo. Para el Cap 2 sirve como antecedente de la simulación virtual en CEC; para el Cap 3 ofrece un modelo de cómo reportar validez del escenario antes de la intervención. La diferencia clave es que Sandra no valida un simulador sino que mide su efecto sobre NTS con PINTS en un diseño cuasiexperimental con lista de espera y añade aceptación tecnológica como covariable, aspecto que Babar no cubrió. Se conecta con n-2-21 (juego serio 3D), n-5-9 (aceptación de realidad virtual con TAM), n-3-19 (marco pedagógico de NTS en realidad virtual) y n-2-35 (gemelo digital de ECMO).

Preguntas orientadoras

  1. ¿Qué procedimiento de validez aparente y de contenido debería aplicar Sandra a sus escenarios virtuales adaptativos antes de iniciar la intervención con los 150 perfusionistas?
  2. ¿Cómo influye la experiencia previa con realidad virtual, poco frecuente en muchos hospitales latinoamericanos, en las puntuaciones de aceptación tecnológica y en la carga de trabajo (NASA-TLX)?
  3. ¿Qué elementos de un escenario de CEC en realidad virtual hacen observables la comunicación y el liderazgo, si el perfusionista interactúa con un equipo simulado por IA y no con colegas reales?

Conexiones

Nota original: n-2-1 (archivada; contenido íntegro).

Searles, B. E., Riley, J. B., Darling, E. M., & Wiles, J. R. (2024). Simulated cardiopulmonary bypass: A high fidelity model for developing and accessing clinical perfusion skills. Advances in Simulation, 9, 1. https://doi.org/10.1186/s41077-023-00269-w

Resumen del artículo

Los autores, del programa de perfusión cardiovascular de SUNY Upstate (Estados Unidos), describen y validan un modelo de simulación de circulación extracorpórea (CEC). Integraron el simulador comercial Orpheus con un maniquí, una máquina corazón-pulmón con circuito clínico real, monitoreo hemodinámico y un quirófano representativo. El facilitador opera el simulador y a la vez actúa como cirujano cardíaco, de modo que el participante debe comunicarse y responder a órdenes como en un caso real. El escenario sigue el curso de un procedimiento típico de CEC e incluye lista de chequeo prebypass, inicio, mantenimiento y salida de bomba.

Participaron 81 perfusionistas y estudiantes que respondieron una encuesta de salida con 40 preguntas en escala Likert de 5 puntos, agrupadas en cuatro categorías: fidelidad fisiológica y técnica, fidelidad psicológica y credibilidad, validez de contenido y predictiva, y utilidad didáctica. Las puntuaciones fueron altas en todas las categorías (medias entre 4.07 y 4.54). Los participantes consideraron que el modelo reproduce los constructos psicológicos y las habilidades no técnicas del bypass real, y que el desempeño en el simulador anticipa el desempeño clínico. Los autores concluyen que el modelo es útil para enseñar, practicar y evaluar habilidades fundamentales de perfusión.

Ideas clave

  1. Fidelidad psicológica como criterio explícito: el estudio no se limita a la fidelidad técnica; una categoría completa evalúa si el escenario reproduce los mecanismos cognitivos y las habilidades no técnicas, por ejemplo la comunicación con el cirujano (p. 4).
  2. Validez predictiva autopercibida: los participantes afirman que su desempeño en el simulador predice su desempeño real, con media de 4.07 sobre 5, aunque se trata de percepción y no de medición externa (p. 1).
  3. La acreditación impulsa la simulación: el organismo acreditador de perfusión en Estados Unidos exige incorporar CEC simulada al currículo, pero hasta este trabajo no existían modelos validados (p. 1).
  4. Dos participantes mínimos: el diseño exige un facilitador que sea a la vez operador del simulador y actor embebido, lo cual encarece la escalabilidad del modelo (p. 2).
  5. Curva de aprendizaje protegida: la simulación permite que los novatos cometan sus errores predecibles sin exponer pacientes (p. 7).

Citas textuales relevantes

“Traditionally, novice perfusionists learn and practice clinical skills, during live surgical procedures. The profession’s accrediting body is directing schools to implement simulated cardiopulmonary bypass (CPB) into the curriculum. Unfortunately, no CPB simulation models have been validated.” (Searles et al., 2024, p. 1)

“This category assessed whether the simulation accurately represented the psychological constructs and cognitive mechanisms of the clinical CPB and if the scenario accurately represented the non-technical skills (e.g., communication) used during CPB procedures.” (Searles et al., 2024, p. 4)

“Our innovative high-fidelity simulation model has the potential to enhance student learning and protect patients from the student’s predictable learning curve.” (Searles et al., 2024, p. 7)

Conexión con la tesis de Sandra

Aporte de los autores: un modelo físico de CEC simulada con evidencia de fidelidad y validez percibida en 81 perfusionistas, que incluye de forma deliberada la dimensión de habilidades no técnicas. Lectura propia para la tesis: esta es la referencia de base para el Cap 2 cuando se argumente que la simulación de perfusión ya reconoce las NTS como objeto de entrenamiento, y para el Cap 1 como antecedente que muestra el vacío que Sandra ocupa. Searles trabaja con un simulador presencial, costoso y que necesita dos personas por sesión; la propuesta de simulación virtual adaptativa con IA busca precisamente el mismo objetivo (fidelidad psicológica, escenarios de CEC realistas) pero de forma escalable para perfusionistas en ejercicio en varios países de América Latina. Además, la medición de Searles es autorreporte de validez; la tesis avanza al medir NTS con un instrumento específico (n-1-9, PINTS) en un diseño cuasiexperimental. Se conecta con n-2-19 (simulador Orpheus, tecnología que usa Searles) y con n-2-22 (simulación en realidad virtual para perfusionistas).

Preguntas orientadoras

  1. ¿Qué elementos del escenario de Searles (lista de chequeo prebypass, órdenes del cirujano, cambios hemodinámicos) pueden trasladarse a una simulación virtual con IA sin perder fidelidad psicológica para perfusionistas latinoamericanos?
  2. Si Searles solo mide validez predictiva por autopercepción, ¿cómo justificar en el Cap 3 que el PINTS en español aporta una medida externa del desempeño en NTS antes y después de la intervención?
  3. ¿Qué carga de trabajo (NASA-TLX) cabe esperar en un escenario de CEC virtual frente al escenario físico de Searles, y cómo influye eso en la aceptación tecnológica de los 150 participantes?

Conexiones

Notas fusionadas (depuración 2026-09-28)

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