触觉指导在基于超声波的针插入程序中的设计和评估

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 医疗器械 医疗器械
• 人与计算机的交互

背景情况:

• 超声波辅助的针头插入需要精确的手眼协调和空间推理.
• 临床医生必须将针头与超声波探针对齐,并解释二维图像以指导针头的轨迹.
• 现有的视觉指导辅助器提高了针对齐,但不能提高超声波探针的稳定性,这可能导致程序失败.

研究的目的:

• 开发和评估两种触觉引导系统,用于在注射针时稳定超声波探针.
• 评估振动和气动触觉反在减少探头偏差和改善临床医生的表现方面的有效性.
• 确定开发的触觉反系统的临床相关性和用户偏好.

主要方法:

• 创建了两个触觉引导系统:一个使用振动触觉刺激 (语音线圈电机),另一个使用分布式触觉压力 (气动机制).
• 在针插入任务中评估了系统性能,测量了探针偏差和错误纠正时间.
• 触觉反的感知能力在临床相关的设置中使用无菌屏障和手套进行了测试.

主要成果:

• 这两种触觉指导系统显著减少了超声波探针偏差和纠正错误所需的时间.
• 即使执行器被无菌袋覆盖,用户戴着手套,反系统仍然可以察觉到.
• 用户调查表明,他们更喜欢气动触觉反系统而不是振动触觉系统.

结论:

• 触觉反系统在超声波辅助针头插入中显著提高了用户性能.
• 开发的系统可以帮助临床医生保持超声波探针的稳定性,可能减少手术失败.
• 触觉指导是培训和提高针头插入和其他指导医疗程序的性能的宝贵工具.