諾亦騰學術(shù)前沿分享? 第十一期

研究領(lǐng)域 | 護理教學虛擬實訓系統(tǒng)

論文作者?| 日本 北海道大學

Shunsuke Komizunai, Noriyo Colley, Atsushi Konno

閱讀時間 | 約2分鐘

全文字數(shù) |?約1000字

01 研究背景

護理教學包含理論學習、假人模擬、醫(yī)院實訓三個階段。然而，對于高度侵入人體的護理操作，目前的醫(yī)用假人模型真實性不足，而且，為了保障患者健康，護理學員在醫(yī)院實訓時往往僅能旁觀和協(xié)助。因此，護理教學與護理實踐之間仍存在一定差距。

氣道內(nèi)吸引（endotracheal suction）是護理呼吸機病人最常見的重要操作之一，而且高度侵入人體，對護理技能要求極高。一旦失誤，病人將遭受缺氧，甚至氣道出血等嚴重后果。來自北海道大學的Shunsuke Komizunai等三位學者，利用諾亦騰Perception?Neuron慣性動捕設(shè)備，針對氣道內(nèi)吸引，設(shè)計出一套虛擬實訓系統(tǒng)，助力彌合教學與實踐差距。該論文已于2020年被計算機領(lǐng)域知名會議IEEE/SICE SII收錄。

02 方法原理

研究者使用諾亦騰PN慣性動捕設(shè)備，對12位平均護理經(jīng)驗15年的專家級護士進行動作采集，并以他們的氣道內(nèi)吸引操作為標準，打造一個內(nèi)置標準操作的沉浸式虛擬實訓系統(tǒng)。

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諾亦騰PN慣性動捕設(shè)備僅需綁帶即可固定

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諾亦騰PN重量輕便，穿戴簡單，使用綁帶即可固定全身17個慣性傳感器，參與者可直接穿著護士服或日常服飾完成動捕。?

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專家級護士穿戴諾亦騰PN進行氣道內(nèi)吸引操作

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同時，在自研抗磁算法的支持下，諾亦騰PN對環(huán)境要求寬松，即使在空間狹小且擺有血氧儀、呼吸機、氣管抽吸機等電子醫(yī)療儀器的復雜電磁環(huán)境中，動捕效果依然精準穩(wěn)定。

諾亦騰PN動作數(shù)據(jù)實時無線傳輸至電腦并以fbx.格式保存，研究者將其導入Unity引擎中，與3DCG人體模型綁定，并在VR環(huán)境中還原病床、病人、設(shè)備等內(nèi)容，完成氣道內(nèi)吸引標準操作的3D重建。

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氣道內(nèi)吸引標準操作的3D重建

實體手呈現(xiàn)標準操作，透明手實時展示學員操作

戴上VR頭顯，學員能以第一人稱視角觀察專家級護士進行氣管內(nèi)吸引的手部動作。由于諾亦騰PN設(shè)備對專家級護士動作的精準捕捉，豐富的動作細節(jié)在學員眼前一一呈現(xiàn)，使其可看到僅憑旁觀和講授難以傳達的實操技巧。搭配VR交互手套，學員的手將呈現(xiàn)為透明狀態(tài)，清晰看見自己與標準操作的差異，更直觀、更沉浸地對標準動作模仿學習。

03 研究結(jié)論

研究者認為，與假人模型相比，虛擬實訓的VR環(huán)境賦予學員更強的真實感與沉浸感；與醫(yī)院實訓中的旁觀學習相比，動捕技術(shù)支持的第一人稱視角能傳達更多語言難以說明的操作細節(jié)。而且，虛擬實訓還可在保障無人受傷的情況下，滿足學員反復多次練習的需求，從而提升護理技能，助力彌合護理教育與護理實踐之間的差距。

*本文圖表除特別注明外，均摘自論文原文。

文獻來源

Komizunai, S., Colley, N., & Konno, A. (2020). An immersive nursing education system that provides experience of exemplary procedures from first person viewpoint with haptic feedback on wrist.?2020 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII), 311-316.

原文鏈接（復制瀏覽器訪問）：

https://ieeexplore.ieee.org/document/9025901