Haptic Guidance and Haptic Error Amplification in a Virtual Surgical Robotic Training Environment

要約

遠隔操作ロボット システムにより、低侵襲手術のためのより直観的な制御が導入されましたが、最適なトレーニング方法は依然として不明です。
最近の運動学習研究では、エラーを誇張することで、訓練生がより速く正確にタスクを実行することを学ぶのに役立つことが実証されています。
私たちは、オペレーターを望ましい経路から遠ざける力場でトレーニングすると、仮想現実のリングオンワイヤータスクでのパフォーマンスが向上するのではないかと仮説を立てました。
40 人の外科初心者が、力を加えず、誘導もせず、誤差を増幅させる力場の下で 5 日間にわたって訓練を受けました。
完了時間、並進および回転経路エラー、および複合エラー時間は、最終日に力場なしで評価されました。
グループ間の合計エラー時間は大きく異なり、指導グループのパフォーマンスが最も悪かった。
誤差を増幅させたフィールド参加者は最も大きな改善を示し、トレーニング中にパフォーマンスが頭打ちにならなかったことから、学習がまだ進行中であることが示唆されました。
最終日の指導現場参加者のパフォーマンスは最悪で、指導仮説が裏付けられた。
初期パスエラーが多かった参加者は、ガイダンスからより多くの恩恵を受けました。
初期複合エラー時間が長い参加者は、ガイダンスとエラー増幅力場トレーニングからより多くの恩恵を受けました。
私たちの結果は、ロボット支援遠隔手術のための誤差を増幅させたり、誤差を削減したりする触覚トレーニングは、能力の異なる研修生にそれぞれ異なる利益をもたらすことを示唆しています。

要約(オリジナル)

Teleoperated robotic systems have introduced more intuitive control for minimally invasive surgery, but the optimal method for training remains unknown. Recent motor learning studies have demonstrated that exaggeration of errors helps trainees learn to perform tasks with greater speed and accuracy. We hypothesized that training in a force field that pushes the operator away from a desired path would improve their performance on a virtual reality ring-on-wire task. Forty surgical novices trained under a no-force, guidance, or error-amplifying force field over five days. Completion time, translational and rotational path error, and combined error-time were evaluated under no force field on the final day. The groups significantly differed in combined error-time, with the guidance group performing the worst. Error-amplifying field participants showed the most improvement and did not plateau in their performance during training, suggesting that learning was still ongoing. Guidance field participants had the worst performance on the final day, confirming the guidance hypothesis. Participants with high initial path error benefited more from guidance. Participants with high initial combined error-time benefited more from guidance and error-amplifying force field training. Our results suggest that error-amplifying and error-reducing haptic training for robot-assisted telesurgery benefits trainees of different abilities differently.

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