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触摸教学

强制敏感的训练设备能帮助未来的医疗专业人员制定更高的标准吗？

Rob Podoloff和Andy Dambeck | 2019年5月6日

今天医疗专业人员使用的设备和工具显然与不久前有很大不同。总的来说，医疗专业人员和他们的患者已经越来越接受智能的、数据驱动的医疗技术，这些技术可以简化和提高治疗过程的准确性。可穿戴治疗和药物输送设备、机器人手术系统和远程医疗监控设备代表了许多最近的进步，这些进步已经使医疗器械行业变得更好。

然而，即使采用了这些新的医疗技术，今天的许多医疗专业人员仍在接受主要是模拟和过时方法的培训。医疗培训设备市场在这个大型医疗设备集团中仍然是一个基本上没有服务但正在增长的细分市场。事实上，最近一份锡安市场研究报告预测，到2020年底，医学教育市场将达到362亿美元。

在大多数医疗过程中，武力交换是必不可少的

医学专业人士的“触觉”是随着时间的推移学会的。向患者展示如何对患者进行手法治疗，或使用工具进行治疗，是一回事；掌握量化这些行为的方法将有助于医疗专业人员更快地发展触觉。实现这一目标的一种方法是创建智能、敏感的培训设备，其中包括嵌入式功能，以实现更高的标准，从而培养训练有素的专业人员。

将力觉技术集成到通用的医疗训练设备中，可以将一个简单的工具升级为一个有见地、数据驱动的教育计划。这种训练设备的设计工程师面临的挑战是，在不增加用户复杂性的情况下，将力捕捉机制嵌入到狭小的空间约束中，以模拟真实的医疗环境。这就是为什么选择合适的嵌入式技术对开发成功的训练设备至关重要。

权衡你的力量感应选项

智能设备中嵌入了四种核心力传感技术：称重传感器、应变计、微机电系统（MEMs）和印刷力敏电阻器（FSR）。设计工程师在这些选项中的选择取决于设计需求、应用程序所需的精度级别以及它们的成本。

称重传感器可能是当今最常用的力传感技术，对于需要高精度的医疗训练设备来说是一个很好的选择。然而，由于称重传感器体积庞大，设计工程师很难将其嵌入狭小空间。用户也可在出厂后重复校准，成本高昂。

应变计和MEMs器件都具有高精度的优点，同时尺寸也比称重传感器小得多。从传感器集成的角度来看，它们可能更具挑战性，因为它们都需要第三方外包，因为它们的电路非常复杂。特别是MEMs器件，其前期成本也往往更高。

fsr是一种经济实惠的超薄力传感器，由两片薄聚酯之间的半导体材料组成。它们是在电路中起电阻作用的无源元件。卸载时，传感器的电阻很高，施加力时电阻会下降。当考虑电阻（电导）的倒数时，电导响应作为力的函数在传感器指定的力范围内是线性的。一个FSR的薄外形，结合它的它们是在电路中起电阻作用的无源元件。卸载时，传感器的电阻很高，施加力时电阻会下降。当考虑电阻（电导）的倒数时，电导响应作为力的函数在传感器指定的力范围内是线性的。FSR的薄外形，加上它在简单电路上的功能，使它成为设计工程师非常有吸引力的选择。

虽然fsr可以很容易地进行校准，但是它们没有称重传感器、应变计或MEMs设备那样精确。然而，尤其是在医疗训练设备的情况下，可能并不总是需要高水平的测力精度。一般来说，FSR技术最好用于测量力的相对变化、力的变化率、触发动作的力阈值的检测、或检测和测量接触和接触的应用。

上图：左边的传感器是一个力敏电阻矩阵的例子，而右边的图像代表一个单点力敏电阻。这两种传感器都有灵活的形状，可以定制不同的形状和不同的力或压力范围。图片由Tekscan提供。

融合FSR技术的智能医疗培训设备

当你考虑到在医疗领域中执行武力交换的无数方法时，有无数的应用程序用于获取部队反馈，挑战和发展医学专业人员的技能。以下示例共享了真实世界和概念性训练设备，这些设备利用FSR技术作为收集部队驱动数据的关键组件。

例1：用于评估肌肉痉挛的力敏手套

改良的Ashworth量表是目前医院测量住院患者肌肉僵硬度的标准，通常用于确定患者是否需要更多或更少的抗痉挛药物。医生对患者的肌肉或关节施加手动力，并指定0到4个数字表示肌肉张力没有增加，而4表示受影响区域在屈曲或伸展方面僵硬。

然而，改良的Ashworth量表是一种最终的主观评价方法，它可能因医生而异，甚至在同一个医生的一天中的不同时刻也会有所不同。

最近，一组研究人员开发了一种植入fsr矩阵的训练手套，用于测量医生移动患者肢体所需的能量。系统被编程为根据用户施加的力分配修改后的Ashworth等级。然后，训练中的医生将根据训练手套获得的力反馈数据对患者的评估进行评分，从而为评估肌肉痉挛注入一种更量化的标准。

例2：利用触觉反馈训练手术技术

由于最近外科技术的进步，外科医生正在学习新的手术方法，使他们不那么“动手”。许多这样的手术系统结合了自动化或机器人技术，这些技术仍然依赖于外科医生来做出精确的动作，尽管他们通常没有一种传递触觉反馈的方式。

加州大学洛杉矶分校高级外科和介入技术中心（CASIT）的一个研究小组最近开发了一个外科训练系统，其中包括植入机器人抓取器远端的FSR。来自每个传感器的力被转换成比例的压力，然后传递到一个基于气囊的触觉反馈系统，外科医生可以用手指感觉到。更大的握力会导致气球膨胀，这会促使外科医生在飞行中调整机器人的抓地力。

例3：紧急情况下的EMT培训

当一个人呼吸困难需要心肺复苏时，急诊可能会无意中施加过多或过少的力量。正因为如此，一种力敏型心肺复苏训练装置被开发出来，帮助训练医疗专业人员以正确的节奏对病人施加正确的压力。

心肺复苏人体模型通常用于培训医疗专业人员的心肺复苏技术，但许多不包括方法，以量化应用的力量。为了解决这一局限性，一家医疗器械公司开发了嵌入FSRs的训练垫，作为在应用CPR时捕捉和量化力反馈的方法。

心肺复苏训练垫被连接到一个软件程序和数字监视器上，它可以测量力输出和压缩频率。软件模块也为接受心肺复苏的不同类型的病人编写。例如，学生的评估将是评估他们对儿童或老年患者实施适当心肺复苏术的能力，而不是成年人。

例4：提高手动诊断能力

虽然每个病人都是独一无二的，但医学专业人士是独一无二的