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自動化所提出一種血管介入手術醫生操作技能綜合評價方法

2019-05-24 自動化研究所
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  近日,中國科學院自動化研究所復雜系統管理與控制國家重點實驗室侯增廣研究組在傳統的手術評價表基礎上提出了一種基于操作行為融合的介入操作技能綜合評價,用于介入手術技能培訓和臨床實踐應用。

  近年來,全球心血管疾病死亡率持續上升,每年因心血管疾病而死亡的人數已經由2012年的1750萬增長到2016年的1790萬,占全球死亡人數的31%。我國同樣面臨心血管疾病高發病率的嚴峻趨勢,目前全國心血管疾病人數約為2.9億,約占總人口的20%,且在逐年上升。冠心病作為一種較為普遍的心血管疾病,其患病人數最多。目前最為有效的冠心病治療手段是介入手術,該手術經患者皮膚穿刺橈動脈或股動脈,在醫學影像的引導下,借助人體血管通道將球囊導管、支架導管等介入器械遞送至血管病變部位,疏通狹窄或閉塞的冠脈管腔,重建血流通路。這些介入器械,尤其是導引導絲,由于直徑小、柔韌性強,導致冠脈介入手術的操作難度很大。經研究發現,冠脈介入手術的成功很大程度上取決于醫生的操作技能和靈巧的操作策略。因此,探索有效的技能評價方法將有助于技能培訓和臨床實踐應用。

  雖然結構化的手術操作核查評價表和總體評價量表可以在一定程度上將手術操作靈巧性和總體手術技能區別開來,但是,它們仍然需要專家醫生通過觀察來給出評分。其次,由于需要為每種血管介入手術設計特定的評價量表,因此評價的標準化仍然受到限制。上述方法的不足激發了對手術過程中操作行為的研究。為此,研究人員提出了一種基于操作行為融合的介入操作技能綜合評價。通過與復旦大學附屬華東醫院、上海微創醫療開展合作,研究人員進行了活體動物(豬)的實驗。通過使用肌電信號傳感器、電磁跟蹤傳感器、光纖彎曲傳感器和3D加速度計,研究人員成功采集了6位初級醫生、4位高級醫生在介入手術中的操作行為。然后,利用非參數檢驗方法對不同技能組別的行為特征進行差異性分析,獲得了用于技能評價的有效操作行為。

  實驗結果表明,在血管分叉的情況下,高級醫生根據其臨床實踐經驗,可以較容易地感知導絲運動和血管形態,從而可以減少導絲遞送過程中的手指運動。但是,初級醫生必須依靠同時操作搓捻和推送才能達到遞送的目的,這會導致手指搓捻操作的次數大大增加。肌肉活動方面,介入醫生的主操作手在搓捻導絲時,其拇短展肌(APB)表現出非常明顯的動態特性。較為熟練導絲遞送的高級醫生在操作過程中只涉及少量的拇短展肌活動,而初級醫生則相反。另外,無論是對于單一技能組醫生的操作,還是多種技能水平組醫生的操作,研究人員提出的QTAS得分與修改后的GRS評分之間都存在著較高的正相關關系,這說明該研究所提出的基于操作行為融合的定量評價方法可以代替傳統的總體評價量表,并應用于臨床手術的技能評價中。

  該項研究成果發表在IEEE Transactions on Biomedical Engineering 期刊上。

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打印 責任編輯:葉瑞優

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