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From cadavers to virtual reality: a carbon footprint analysis of surgical simulation for lumbar spine surgery - 09/05/26

Doi : 10.1016/j.otsr.2026.104741 
Léonard Swann Chatelain a, , Antonia Blanié b, c, Emmanuelle Ferrero a, Marc Khalifé a, Renaud Lafage d, Dan Benhamou b, c, Virginie Lafage d
a Hôpital Européen Georges Pompidou (HEGP), Department of Orthopedic Surgery, Paris, France 
b Hôpital du Kremlin-Bicêtre, Department of Anesthesia, Intensive Care and Perioperative Medicine, Le Kremlin-Bicêtre, France 
c Simulation Center LabForSIMS, Bicêtre Medical School, Paris-Saclay University, Le Kremlin-Bicêtre, France 
d Lenox Hill Hospital, Northwell Health, New York, NY, United States of America 

Corresponding author.
Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Saturday 09 May 2026

Abstract

Background

Simulation plays a fundamental role in lumbar spine surgery training. While many studies focus on the carbon footprint of surgeries, limited information is available on the environmental impact of surgical training. Today, surgical simulators can be categorized into three groups: biological specimens (cadavers and animal models), synthetic physical simulators (bench-top models, 3D-printed, high-fidelity models), and virtual simulators (screen-based and Virtual Reality (VR) simulators). This study analyzed the carbon footprint of the main simulators available for lumbar spine surgery training.

Hypothesis

The hypothesis was that biological and high-fidelity simulators would have the highest environmental impact.

Materials and methods

Available simulators were identified through an extensive digital search, and categorized based on their features. Environmental data from manufacturers’ websites were used, and the simulators with the most available data were selected to represent each category. For missing data, the Life Cycle Assessment (LCA) methodology was used, following the ISO 14040 standard, with OpenLCA® software. In cases of uncertainty, data were cross-checked with the Base Empreinte® database (ADEME, France). The setting of the study was conducted in Paris, France, in January 2025. The carbon footprint of digital simulators was reported relative to the device’s lifetime. Cadavers were included as a reference, using an environmental study on cremation in the city of Paris. Results were expressed in kg CO 2 e.

Results

Cadavers had the highest carbon footprint (244.0 ± 48.8 kg CO 2 e), followed by porcine models (223.0 ± 44.6 kg CO 2 e) and high-fidelity simulators (36.6 ± 7.3 kg CO 2 e). The carbon footprints of 3D-printed models and bench-top models were similar, at 8.4 ± 1.7 and 10.5 ± 2.1 kg CO 2 e respectively. Screen-based and VR simulators had the lowest footprints, with 0.07 ± 0.01 kg CO 2 e per simulation. Simulator production and the sterilization of instruments accounted for the majority of emissions.

Discussion

Low-carbon-footprint simulators should be favored for early learners, especially for basic procedures and repeated simulations. Virtual training is often perceived as less sustainable due to the use of rare earth materials, but is actually more environmentally friendly because of the unlimited number of simulations and the absence of instrument sterilization. 3D printing enables on-demand production of only the required parts, directly on-site. High-fidelity mannequins should be reserved for advanced users, who can better benefit from their realistic features.

Level of evidence

III.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Life cycle assessment, Surgical education, Simulation, spine surgery, Environmental sustainability, Carbon dioxide equivalent

Abbreviations : GHG, GWP, CO 2 e , LCA, VR, ABS


Plan


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