【论文分享】诺亦腾PN动捕在护理虚拟实训系统中的应用

诺亦腾学术前沿分享  第十一期

研究领域 | 护理教学虚拟实训系统

论文作者 | 日本 北海道大学

Shunsuke Komizunai, Noriyo Colley, Atsushi Konno

阅读时间 | 约2分钟

全文字数 | 约1000字

01 研究背景

护理教学包含理论学习、假人模拟、医院实训三个阶段。然而，对于高度侵入人体的护理操作，目前的医用假人模型真实性不足，而且，为了保障患者健康，护理学员在医院实训时往往仅能旁观和协助。因此，护理教学与护理实践之间仍存在一定差距。

气道内吸引（endotracheal suction）是护理呼吸机病人最常见的重要操作之一，而且高度侵入人体，对护理技能要求极高。一旦失误，病人将遭受缺氧，甚至气道出血等严重后果。来自北海道大学的Shunsuke Komizunai等三位学者，利用诺亦腾Perception Neuron惯性动捕设备，针对气道内吸引，设计出一套虚拟实训系统，助力弥合教学与实践差距。该论文已于2020年被计算机领域知名会议IEEE/SICE SII收录。

02 方法原理

研究者使用诺亦腾PN惯性动捕设备，对12位平均护理经验15年的专家级护士进行动作采集，并以他们的气道内吸引操作为标准，打造一个内置标准操作的沉浸式虚拟实训系统。

 

诺亦腾PN惯性动捕设备仅需绑带即可固定

  

诺亦腾PN重量轻便，穿戴简单，使用绑带即可固定全身17个惯性传感器，参与者可直接穿着护士服或日常服饰完成动捕。 

 

专家级护士穿戴诺亦腾PN进行气道内吸引操作

 

同时，在自研抗磁算法的支持下，诺亦腾PN对环境要求宽松，即使在空间狭小且摆有血氧仪、呼吸机、气管抽吸机等电子医疗仪器的复杂电磁环境中，动捕效果依然精准稳定。

诺亦腾PN动作数据实时无线传输至电脑并以fbx.格式保存，研究者将其导入Unity引擎中，与3DCG人体模型绑定，并在VR环境中还原病床、病人、设备等内容，完成气道内吸引标准操作的3D重建。

  

气道内吸引标准操作的3D重建

实体手呈现标准操作，透明手实时展示学员操作

戴上VR头显，学员能以第一人称视角观察专家级护士进行气管内吸引的手部动作。由于诺亦腾PN设备对专家级护士动作的精准捕捉，丰富的动作细节在学员眼前一一呈现，使其可看到仅凭旁观和讲授难以传达的实操技巧。搭配VR交互手套，学员的手将呈现为透明状态，清晰看见自己与标准操作的差异，更直观、更沉浸地对标准动作模仿学习。

03 研究结论

研究者认为，与假人模型相比，虚拟实训的VR环境赋予学员更强的真实感与沉浸感；与医院实训中的旁观学习相比，动捕技术支持的第一人称视角能传达更多语言难以说明的操作细节。而且，虚拟实训还可在保障无人受伤的情况下，满足学员反复多次练习的需求，从而提升护理技能，助力弥合护理教育与护理实践之间的差距。

*本文图表除特别注明外，均摘自论文原文。

文献来源

Komizunai, S., Colley, N., & Konno, A. (2020). An immersive nursing education system that provides experience of exemplary procedures from first person viewpoint with haptic feedback on wrist. 2020 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII), 311-316.

原文链接（复制浏览器访问）：

https://ieeexplore.ieee.org/document/9025901