[发明专利]一种腹腔镜手术操作的人因学评价系统

说明书

本发明公开了一种腹腔镜手术操作的人因学评价系统，包括腹腔镜摄像头、场景摄像头、眼动仪和单片机，腹腔镜摄像头、场景摄像头、眼动仪分别与单片机相连；所述腹腔镜摄像头采集器械运动轨迹，场景摄像头实时记录手术室场景，眼动仪记录眼球运动的热点区域、瞳孔直径、眨眼频率；从而获得人因学主要评价指标。

技术领域

本发明属于外科人因工程技术领域，涉及一种腹腔镜手术操作的人因学评价系统。

背景技术

近年来腹腔镜手术的应用越来越广泛，不同于传统开放手术中医师能够直接看到并感知患者器官及病灶，在腹腔镜手术过程中，医师并不能够直接看到手术部位，需要通过在大脑中建立医学影像和患者实体之间的关系，并通过实时影像引导的方式进行手术操作。因此，腹腔镜手术的眼手配合训练变得更为复杂，也给医师技能训练和客观评价带来了新的挑战。为了评价腹腔镜手术时外科医师的眼手配合熟练度和手术操作的功效学，需要对手术和医师的操作行为进行准确记录。

人因学，又称人因工程学、人机工程学、人类工效学等，是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素，研究人和机器及环境的相互作用，评价工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。由于训练和经验不同，每一位医师对病人和疾病的理解存在差异，对所呈现的医学图像的解读能力存在差异，手术时所表现出的技能也有差异，这就是外科医师的综合能力。对操作者综合能力的研究，通常被称为人因学(Humanfactors)，外科医师的工作表现、心理负荷、眼手配合以及外科团队配合等因素即为人因学的评价指标。已有的专利“一种智能外科手术过程视频记录系统(103932791B)”将手术摄像系统包括摄像设备和视频接收终端的数据进行记录，完整记录手术全过程，可用于保存数据和学术交流；有助于低年资历医师的培养；有助于减少手术失误。另一个专利“多媒体医学记录组件及其数据访问方法(201510106967.2)”，提供了一种多媒体医学记录组件及其数据访问方法。所提供的多媒体医学记录组件包括数据库终端和管理终端，管理终端接收医师和/或患者在远程在线会诊及离线时提供的医学记录。在这些技术中，侧重手术过程的记录、储存和传输，目的仅仅在于手术的回顾、反馈及教学，但是缺乏足够的数据记录用于分析手术人因学，无法达到改进手术工具与方法，降低医疗错误和不良事件的最终目标。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种腹腔镜手术操作的人因学评价系统，该系统记录腹腔镜手术的场景和医师行为，来评价医师手术操作的工作效率和操作能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种腹腔镜手术操作的人因学评价系统，包括腹腔镜摄像头、场景摄像头、眼动仪和单片机，腹腔镜摄像头、场景摄像头、眼动仪分别与单片机相连；所述腹腔镜摄像头采集器械运动轨迹，场景摄像头实时记录手术室场景，眼动仪记录眼球运动的热点区域、瞳孔直径、眨眼频率；评价过程如下:

(1)根据器械运动轨迹，对手术任务进行分割，获得不同手术任务的器械运动轨迹I(x,y)、持续时间Th、难度指数E以及对应的时间帧序列，并输入单片机；

(2)单片机按照步骤1分割的时间帧序列，分别提取不同任务下的手术室场景、眼球运动的热点区域Sp(x,y)、瞳孔直径Ps、眨眼频率Bf和眨眼持续时间Bd；

(3)针对每个手术任务，利用提取的手术室场景，按照视频帧相似度聚类算法计算手术场景干扰值D；根据瞳孔直径Ps，获得该任务的时间帧序列内的波动斜率Pc/Th(Pc为该任务的时间帧序列内的最大瞳孔直径与最小瞳孔直径之差)，从而获得医师在执行该手术任务时的人因学评价指标：

手术警觉性：V＝E*Th/D；

任务压力指数：TLI＝V+(Bf/Bd+Pc/Th)/2；

眼手配合指数：EHCI＝100W/Th；W表示器械运动和眼球运动轨迹热点叠合率。

熟练成熟：OPI＝E*EHCI/Th。