嗓音外科手术模拟 ——嗓音显微外科动作特性量化研究和学习过程研究

论文摘要

近20年来,社会公众对医疗安全的要求越来越高,外科医生的成长和病人的安全成为了一个矛盾体。研究证实,有效合理的外科手术模拟平台,无论是从医疗安全角度还是从经济角度,效益都是巨大的。喉嗓音显微外科是显微手术和内镜手术的综合体,对手术技巧的要求很高,嗓音显微外科手术成功的边界很小。在活体上的教学除了通过电视录像观察外,初学者很难亲自进行操作。然而,目前并没有一个标准的喉嗓音外手术模拟平台来解决这个问题,也没有一套针对喉嗓音显微外科技术动作的量化评价标准。本论文发展了嗓音外科手术模拟动作示踪工作站,利用人工材料和设定任务,结合计算机示踪和合适的技术参数设定,量化的研究专科操作动作特性,探讨嗓音外科人体工学姿势优化,以及嗓音外科技能的学习。本文分5个部分：第一章概述了外科和嗓音外科手术模拟的现状,研究策略和研究成果,包括腹腔镜外科手术模拟,喉解剖支架,和计算机虚拟手术,并在此基础上提出本文的研究课题。第二章主要研究了喉嗓音显微外科模拟动作示踪工作站和动作评价参数建立。我们利用microBIRD磁场感应追踪系统,和喉切割支架、显微镜以及相关器械结合,发展了喉嗓音显微手术模拟动作示踪工作站,测试了工作站的分辨率,并经过系统设置优化后,对系统示踪进行校验。结合文献和专科特点,发展嗓音显微外科动作特性参数,并计算机编程为动作分析软件。通过双手垂直切割任务,我们测试了熟手和生手的技术动作差别,证明嗓音显微外科模拟动作追踪系统对嗓音显微外科动作特性有很好的识别性,可以运用于嗓音外科动作的量化研究。第三章主要研究了嗓音显微外科术者手臂支撑姿势对动作的影响。研究了在不同重力作用节段手臂支撑姿势下,嗓音显微外科手术模拟动作特性,优化嗓音手术术者手臂支撑方案。利用专门设计的座椅,对7个受试者手臂进行不同重力节段支撑,分析动作参数,发现在垂直剪切任务中,前臂支撑具有优势趋势。第四章主要研究在头戴式显微镜视觉环境下嗓音显微外科模拟操作的学习过程和学习曲线。8名受试者在10天总共400分钟的学习过程被记录,用累积和分析对个体和群体的学习过程和学习曲线进行总结分析。结果显示,累积和分析能够客观全面反映嗓音显微外科在头戴式显微镜下的学习过程,并判断头戴式显微镜最短学习时间大约是140分钟。大部分受试者在400分钟的学习后不能够进一步超越。第五章我们对喉嗓音外科手术模拟进行了未来展望,包括进一步完善动作示踪研究,利用高场强MRI数据发展虚拟喉手术模拟,以及发展动物模型手术模拟。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 喉嗓音外科模拟的背景和意义
• 1.3 本文拟解决的问题
• 1.4 参考文献
• 第二章 嗓音显微外科手术模拟动作示踪工作站和动作评价参数建立
• 2.1 前言
• 2.2 嗓音显微外科手术模拟动作示踪工作站
• 2.2.1 工作站组成
• 2.2.2 microBIRD追踪系统分辨率测试
• 2.3 嗓音显微外科动作示踪系统设定和系统校正
• 2.4 嗓音显微外科技术动作模拟任务设计------双手垂直剪切
• 2.5 嗓音显微外科技术动作评价参数的发展
• 2.6 嗓音外科手术模拟动作参数的评估
• 2.6.1 目的
• 2.6.2 方法和材料
• 2.6.3 结果
• 2.6.4 讨论
• 2.6.5 结论
• 2.7 参考文献
• 第三章 嗓音显微外科术者手臂支撑姿势的动作影响研究
• 3.1 前言
• 3.2 目的
• 3.3 材料和方法
• 3.4 结果
• 3.5 讨论
• 3.6 结论
• 3.7 参考文献
• 第四章 嗓音显微外科手术模拟的学习过程和学习曲线
• 4.1 前言
• 4.1.1 累积和分析（CUSUM）
• 4.1.2 学习曲线和CUSUM学习曲线
• 4.1.3 头戴式显微镜
• 4.1.4 生理性震颤
• 4.2 目的
• 4.3 材料和方法
• 4.4 结果
• 4.4.1 头戴式和站立式显微镜嗓音显微外科手术模拟动作参数比较….
• 4.4.2 个体在头戴式显微镜视觉环境下嗓音显微外科手术模拟学习过程（CUSUM累积表）
• 4.4.3 个体和群体头戴式显微镜嗓音显微外科手术模拟CUSUM学习曲线
• 4.4.4 学习时间----动作点示踪图
• 4.5 讨论
• 4.6 结论
• 4.7 参考文献
• 第五章 未来工作展望
• 5.1 嗓音显微外科动作示踪研究
• 5.2 计算机辅助虚拟喉嗓音外科工作站
• 5.3 生物组织喉嗓音外科模拟
• 5.4 参考文献
• 附件1 任务质量（Q）计分标准
• 附件2 在读期间发表相关文章
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• 致谢