NRI: Guiding with Touch: Haptic Cueing of Surgical Techniques on Virtual and Robotic Platforms

NRI:触摸引导:虚拟和机器人平台上手术技术的触觉提示

基本信息

  • 批准号:
    1638073
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 100万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-01-01 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Virtual reality has enabled surgeons to train on procedures without risk to patients. However, the feedback surgical trainees receive is delayed, subjective, and qualitative, thereby lacking support for rapid acquisition of skill. This project will enhance surgical performance and training by providing performance feedback using touch-based cues that convey movement quality and strategies rather than task outcomes like procedure time. This will allow trainees to get feedback that is immediate and quantitative, and result in improved performance in difficult-to-train motor skills. Should this research prove successful, there is an opportunity to make meaningful changes in how surgeons are trained. Co-robots in the endovascular surgical domain can take several forms, from a virtual reality simulator that mimics patient-specific procedures, enabling high-fidelity procedural rehearsal, to telesurgical systems that are used to navigate flexible robotic tools to anatomical locations. Such systems require significant skill to use and, in turn, a rigorous training protocol before certification to operate with the robot is granted. To date, training protocols rely on practice and subjective feedback by a skilled observer, and acquisition of skill on these systems can be inefficient. Furthermore, there is a lack of objective metrics of skill acquisition. This project will investigate the use of haptic feedback to trainees based on motion-based performance metrics, and will evaluate the potential role of this feedback modality during performance and training for simulated and robotic endovascular surgical tasks. In particular, the project will evaluate the benefit of providing specific performance feedback that highlights task strategies in the motion space, and the effect of providing such directed feedback on learning and retention of the task.
虚拟现实使外科医生能够对患者无风险的手术进行训练。但是,反馈手术学员接受的是延迟,主观和定性的,因此缺乏支持快速获取技能的支持。该项目将通过使用基于触摸的线索提供运动质量和策略而不是诸如程序时间之类的任务成果来提供性能反馈,从而提高手术性能和培训。这将使学员获得直接和定量的反馈,并提高难以培训的运动技能的性能。如果这项研究证明成功,就有机会对培训的外科医生进行有意义的改变。血管内手术域中的联合机器人可以采取几种形式,从虚拟现实模拟器模仿患者特定的程序,可以使高效率的程序彩排到伸缩系统,这些系统可用于导航灵活的机器人工具到解剖位置。这样的系统需要大量的技能才能使用,进而授予了与机器人一起使用的严格培训协议。迄今为止,培训方案依赖于熟练的观察者的实践和主观反馈,并且在这些系统上获得技能可能会效率低下。此外,缺乏技能获取的客观指标。该项目将根据基于运动的性能指标调查对受训者的触觉反馈的使用,并将评估这种反馈方式在性能和培训中的潜在作用,以模拟和机器人的内血管内手术任务。特别是,该项目将评估提供特定的性能反馈的好处,该反馈突出了运动空间中的任务策略,以及提供有关任务学习和保留的此类定向反馈的影响。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Haptic Feedback Based on Movement Smoothness Improves Performance in a Perceptual-Motor Task
基于运动平滑度的触觉反馈可提高感知运动任务的性能
  • DOI:
    10.1109/toh.2021.3126017
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Sullivan, Jennifer L.;Pandey, Shivam;Byrne, Michael D.;O'Malley, Marcia K.
  • 通讯作者:
    O'Malley, Marcia K.
In the Fundamentals of Endovascular and Vascular Surgery model motion metrics reliably differentiate competency
在血管内和血管外科模型的基础知识中,运动指标可靠地区分能力
  • DOI:
    10.1016/j.jvs.2020.02.047
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Belvroy, Viony M.;Murali, Barathwaj;Sheahan, Malachi G.;O'Malley, Marcia K.;Bismuth, Jean
  • 通讯作者:
    Bismuth, Jean
Toward training surgeons with motion-based feedback: Initial validation of smoothness as a measure of motor learning
通过基于运动的反馈来培训外科医生:作为运动学习衡量标准的平滑度的初步验证
Velocity-Domain Motion Quality Measures for Surgical Performance Evaluation and Feedback
Towards Automated Performance Assessment using Velocity-based Motion Quality Metrics
使用基于速度的运动质量指标实现自动性能评估
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  • 作者:
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  • 资助金额:
    $ 100万
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    2011
  • 资助金额:
    $ 100万
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    0812569
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    $ 100万
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了