双手静脉注射针插入模拟使用非均的触觉装置集成到混合现实中
Jin Woo Kim1, Jeremy Jarzembak2, Kwangtaek Kim1
1Computer Science, Kent State University, 800 E Summit St, Kent, OH 44240, USA.
Sensors (Basel, Switzerland)
|August 12, 2023
概括
开发了一种新的触觉混合现实静脉注射 (HMR-IV) 针插入模拟系统,用于培训医疗保健专业人员. 该系统通过现实的虚拟手臂模拟和各种条件来增强实践,提高对现实世界程序的技能.
科学领域:
- 医疗模拟 医疗模拟
- 人与计算机的交互
- 虚拟现实 虚拟现实 虚拟现实
背景情况:
- 静脉注射 (IV) 针插入是一种基本的临床技能,需要精确的手眼协调和触觉反.
- 目前的训练方法可能缺乏对各种解剖变异和动态条件的现实模拟.
- 开发先进的模拟工具对于在医疗保健教育中有效和安全地获得技能至关重要.
研究的目的:
- 开发和评估一种新的触觉混合现实静脉注射 (HMR-IV) 针插入模拟系统.
- 为实践在各种临床条件下进行静脉插入提供现实的,适应性的培训环境.
- 评估HMR-IV系统对护理学生和医疗保健专业人员的可用性和有效性.
主要方法:
- 双手触觉设备 (Dexmo,Geomagic Touch) 与混合现实系统 (HoloLens 2) 的集成,用于同步模拟.
- 开发一种基于力形状的触觉染算法,以模拟针插入时的真实触觉.
- 实施使用双深度传感器的全球手跟踪方法,用于准确的虚拟手互动和力反.
- 在多个坐标系统 (真实,虚拟,混合现实,触觉,摄像头) 中进行多步校准,以实现精确的手眼协调.
主要成果:
- 该HMR-IV系统成功地整合了触觉设备和混合现实,提供了一个连贯的模拟体验.
- 基于强度配置的触觉染有效地复制了IV针插入的触觉感觉.
- 全球手跟踪方法提供了触觉手套和虚拟手操纵的准确跟踪.
- 与20名参与者 (专家和新手) 进行的评估证明了该系统在各种插入条件下的可用性和有效性.
结论:
- 开发的HMR-IV模拟系统为培训IV注射针插入技能提供了有价值的工具.
- 该系统的现实模拟能力和适应不同条件的能力提高了用户的性能和学习.
- 这项技术代表了医疗模拟在医疗保健教育和专业发展的重大进步.
