Validación Concurrente de SECMA para Habilidades Laparoscópicas: Diseño experimental, cinemática instrumentada, inferencia causal y aprendizaje de máquina

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dc.contributor.advisorGuzmán Montoto, José Ignacio
dc.contributor.advisorHerrera Marín, Mauricio
dc.contributor.authorLeiva Correa, Joaquín
dc.coverage.spatialSantiago
dc.date.accessioned2026-03-16T19:37:09Z
dc.date.available2026-03-16T19:37:09Z
dc.date.issued2025
dc.descriptionProyecto de grado presentado a la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Desarrollo para optar al grado académico de Magíster en Data Science
dc.description.abstractLa formación en cirugía laparoscópica impone desafíos significativos debido a la complejidad de las habilidades psicomotoras requeridas, tales como la percepción de profundidad en entornos bidimensionales y la manipulación instrumental bajo restricciones de movimiento. Tradicionalmente, estas destrezas se adquieren mediante simuladores físicos tipo caja (“Box-Trainers”), considerados el estándar de entrenamiento inicial. Sin embargo, este enfoque presenta limitaciones relevantes para la educación médica moderna, ya que la evaluación del desempeño es predominantemente subjetiva y dependiente de la observación del instructor, lo que dificulta la estandarización del aprendizaje y restringe la retroalimentación objetiva al estudiante. En este contexto, los simuladores de realidad virtual (VR) han permitido incorporar entornos digitales con captura automática de datos cinemáticos, facilitando evaluaciones más objetivas del desempeño quirúrgico. No obstante, muchos de estos sistemas presentan desventajas prácticas, como altos costos de implementación y la necesidad de salas de entrenamiento dedicadas. Frente a estas limitaciones, el simulador SECMA (Simulador de Entrenamiento de Cirugía de Mínimo Acceso) se plantea como un simulador de realidad virtual diseñado para un entrenamiento portátil y de mayor accesibilidad, cuya adopción formativa requiere ser validada empíricamente. El presente Proyecto de Grado aborda esta necesidad mediante la validación concurrente del simulador de realidad virtual SECMA frente al entrenamiento tradicional en maqueta física. Se implementó un diseño experimental controlado con una muestra de estudiantes universitarios sin experiencia quirúrgica previa (N = 19), asignados a un grupo de control (entrenamiento en maqueta) y a un grupo experimental (entrenamiento con SECMA). Ambos grupos ejecutaron una tarea estandarizada de Pick-and-Place orientada a evaluar coordinación bimanual y economía de movimiento. La adquisición de datos se realizó mediante sensores de alta frecuencia que registraron series temporales de posición espacial (x, y, z) y orientación instrumental, representada mediante cuaterniones, evitando problemas de singularidad asociados a representaciones angulares tradicionales. A partir de estas señales se construyeron métricas cinemáticas interpretables, tales como longitud de trayectoria, tortuosidad, suavidad del movimiento (Jerk RMS) y tiempo de ejecución. Para evaluar la efectividad del entrenamiento, se emplearon modelos de estadística inferencial, destacando el Análisis de Covarianza (ANCOVA), que permitió comparar el desempeño post-entrenamiento ajustando por el nivel inicial de los participantes. De manera complementaria, se utilizaron modelos de inferencia causal basados en aprendizaje automático como análisis de robustez. Los resultados muestran que el entrenamiento con SECMA se asocia a mejoras en métricas vinculadas a la eficiencia espacial y al control motor, en comparación con el entrenamiento tradicional, una vez controlado el desempeño basal. En conjunto, los hallazgos aportan evidencia cuantitativa de que un simulador de realidad virtual portátil y basado en datos constituye una alternativa pedagógicamente válida para el entrenamiento laparoscópico inicial, reforzando la importancia de la validación concurrente y del uso de métricas objetivas en la evaluación del aprendizaje quirúrgico.
dc.format.extent63 p.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11447/10628
dc.language.isoes
dc.publisherUniversidad del Desarrollo. Facultad de Ingeniería
dc.subject070037S
dc.subjectDiseño experimental
dc.subjectCinemática instrumentada
dc.subjectAprendizaje de máquina
dc.subjectSimulador de entrenamiento
dc.subjectCirugía
dc.titleValidación Concurrente de SECMA para Habilidades Laparoscópicas: Diseño experimental, cinemática instrumentada, inferencia causal y aprendizaje de máquina
dc.typeThesis
dcterms.accessRightsAcceso abierto

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