遠程超聲機器人臨床應用體驗評價

白文坤，陳文穎, ，李艷平，胡 兵

1.上海交通大學附屬第六人民醫院超聲醫學科，上海超聲醫學研究所，上海200233；

2.南京醫科大學附屬蘇州醫院超聲科，蘇州 江蘇 215000

目前超聲遠程會診模式主要是遠程端通過操作者采集超聲圖像，通過網絡傳輸技術傳送到會診端，會診專家基于上傳的圖像提供診斷及決策分析。但超聲檢查的結果往往依賴于超聲檢查者的手法，遠程端的圖像常不能滿足會診醫師的要求，會診醫師無法從遠程端傳送過來的圖像作出診斷［1］。并且目前國內基層醫療人員短缺，偏遠地區、遠洋船只上缺少訓練有素的超聲醫師，很難完成超聲圖像的采集，遠程超聲機器人的出現，有望走出目前基層超聲醫師短缺的困境，通過遠程操控機器人，完成超聲圖像的采集和疾病的診斷，并且已有研究［2］表明超聲遠程遙控機器人診斷常規疾病及獲取的圖像質量與傳統超聲有較高的相關性和診斷價值，但具體操作者及受檢查者體驗度如何，目前未有相關報道。本研究旨在探討超聲遠程遙控機器人操控者及受檢查者的體驗舒適度，為其臨床應用提供借鑒。

1 資料和方法

1.1 研究對象

選取從事超聲診斷年資相同的超聲科醫師24名，操作前均經過操作培訓，能夠熟練操作機器；另外選取24名志愿者，參與受檢體驗，其中男性9名，女性15名，年齡20～30歲，平均（25.29±2.27）歲，所有志愿者均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 儀器選擇

儀器為深圳華大智造科技有限公司遠程超聲機器人MGIUS-R3，超聲探頭腹部型號為C5-1，頻率2.5～5.0 MHz，淺表探頭型號L15-4，頻率5.0～12.0 MHz。該儀器操作端設備包括遠程超聲控制系統、視頻顯示系統、視頻語音系統、遠程控制操縱桿、超聲圖像遠程傳輸系統；遠程端設備包括超聲遠程機械臂系統、內置超聲圖像網絡傳輸系統、超聲儀器及探頭。

1.2.2 機械臂超聲探頭活動范圍檢查

啟動機械臂后，超聲探頭到達初始位置，遠程操控超聲探頭移動，分別測量超聲探頭初始平面內外側向可移動的距離（左右徑）、探頭上下垂直地面可移動的距離（上下徑）、探頭初始平面前后可移動的距離（前后徑）（圖1）。

圖1 機械臂超聲探頭三維空間測量示意圖

1.2.3 超聲機器人操作者評價

醫師操作端及遠程端分別設置在不同診室，操作端與遠程端交流通過設備自帶通訊軟件及視頻進行。分別對遠程端志愿者甲狀腺左右葉長軸最大切面、左肝矢狀切面、右肝肋緣下斜切面、右腎仰臥位及左側臥位長軸切面進行標準切面掃查，并填寫評價量表，分別對每個切面的難易度、圖像滿意度進行打分。難易度分為：難，0～3分；一般，4～6分；容易，7～10分。圖像滿意度分為：差，0～3分；一般，4～6分；容易，7～10分。

1.2.4 受檢查志愿者感受評價

遠程端受檢查者受檢同時，填寫志愿者受檢體驗評價量表，對受檢部位（甲狀腺，腹部）舒適度及情緒是否因機械臂擺動造成緊張進行評價打分。舒適度分為：差，0～3分；一般，4～6分；很好，7～10分。緊張度分為：無，0～3分；一般，4～6分；嚴重，7～10分。

2 結 果

2.1 超聲機器人探頭可移動空間范圍

超聲探頭到達初始部位后，空間位置上可以移動的最大范圍見表1。

表1 超聲機器人啟動后超聲探頭初始位置空間內探頭可移動空間范圍

2.2 操作者不同部位及體位標準切面應用評分結果

操作者對不同器官的標準切面圖像采集難易度進行打分，分值越高，采集圖像越容易。圖像滿意度打分，分值越高圖像越滿意。操作者甲狀腺左葉長軸切面難易度（4.13±0.27）分，滿意度（4.38±0.25）分；甲狀腺右葉長軸切面難易度（7.08±0.33）分，滿意度（6.67±0.32）分；左肝矢狀切面難易度（7.58±0.27）分，滿意度（8.23±0.29）分；右肝肋緣下斜切面難易度（5.95±0.26）分，滿意度（5.88±0.23）分；仰臥位右腎長軸難易度（3.25±0.16）分，滿意度（4.83±0.32）分；左側臥位右腎長軸難易度（7.08±0.25）分，滿意度（8.46±0.23）分。甲狀腺右葉長軸切面及左肝矢狀切面圖像采集比較容易。同樣右腎長軸切面，左側臥位后，圖像采集難度明顯降低。左肝矢狀切面及右腎左側臥位后長軸切面圖像滿意度比較高。同樣右腎長軸切面，左側臥位后，圖像滿意度明顯提高，與采集圖像難易度有關聯性，采集圖像難度升高，圖像滿意度下降。

2.3 受檢志愿者不同部位體驗評分結果

受檢者甲狀腺舒適度（6.95±0.29）分，緊張度（6.58±0.22）分；腹部舒適度（7.00±0.29）分，緊張度（4.00±0.28）分。遠程端受檢查志愿者，腹部舒適度明顯高于甲狀腺，并且檢查甲狀腺時志愿者更加緊張。

所有志愿者1周后重復評價量表，結果穩定。

3 討 論

目前國家推行分級診療政策，遠程醫療能夠通過先進的網絡技術開展遠距離醫療服務，為醫療資源欠缺的地方醫院提供較高質量的醫療服務，助力國家分級診療及減輕三甲醫院的負擔［3］。超聲診斷不同于其他影像學的遠程診斷，超聲診斷不僅依賴于影像圖像的傳輸，而且依賴于操作者圖像的獲取質量，操作者的操作手法和對疾病的認識等能夠通過超聲圖像呈現出來，所以超聲診斷對操作者同樣依賴。2017年的數據顯示，全國注冊超聲醫師12萬多人，但缺口至少還有15萬。遠程超聲機器人的出現有可能緩解目前基層目前人員短缺的狀況，能夠通過操作端實時采集超聲圖像，利于遠程會診端超聲醫師的會診。超聲遠程機器人的應用，將可能為身處偏遠地區、沒有良好醫療環境的人群解決就醫問題，使其得到良好的診斷和治療，緩解偏遠地區醫療水平不足現狀。上海交通大學附屬第六人民醫院胡兵團隊及中國人民解放軍總醫院呂發勤團隊分別在上海和北京通過5G技術采用遠程超聲機器人對浙江臺州大陳島及海南三亞的患者進行了遠程超聲會診，但目前還缺乏遠程超聲機器人對不同檢查部位、不同檢查體位等圖像獲得難易度、圖像質量及受檢者舒適程度等的客觀評價。

本研究中，在三維空間上測量了機械臂超聲探頭的活動范圍參數，此參數決定了患者受檢部位需在機器臂探頭三維活動空間內，超出此活動范圍為超聲探頭活動的盲區，將會影響機器臂的掃查。通過操作者甲狀腺檢查評分量表發現，甲狀腺右葉圖像采集難度低于甲狀腺左葉圖像采集?？赡芘c遠程端頸部的監控攝像頭置于機身側壁，緊鄰患者右側。操作端能夠清晰地顯示受檢志愿者右側頸部，而患者左側頸部因為處于攝像頭相對的盲區，不利于左側頸部的顯示，造成無法準確監控機械臂探頭擺放的位置，從而導致左葉圖像獲取困難。今后，可以通過改變攝像頭位置或者讓患者頭部向右偏轉等，使頸部左側在攝像頭下清晰顯示，利于調整機械臂超聲探頭位置便于圖像遠程采集。

肝臟左肝矢狀切面圖像采集難度低于右肝肋緣下斜切面。左肝矢狀切面需要將超聲探頭垂直壓在劍突下，而肋緣下右肝最大斜切面圖像顯示需要將超聲探頭在肋緣下傾斜，相對于遠程操控來講稍有困難，需要不斷練習。

甲狀腺相對于腹部圖像采集相對困難，可能和頸部形狀有關，所以檢查部位對圖像獲取難易度同樣具有影響。

體位對機械臂超聲圖像的采集同樣具有影響。右腎長軸切面，在左側臥位后，圖像獲取難易度明顯較仰臥位降低。所以，在用機械臂采集圖像時，囑遠程端的患者靈活變換體位能夠明顯降低圖像的獲取難度。

受檢者部分評價表結果可以看出，腹部的舒適度明顯高于甲狀腺。因為頸部相對于腹部缺少皮下脂肪及腹腔內脂肪的緩沖，并且頸部形狀為圓柱體，初始操作者不能把探頭和頸部很好地貼合，所以頸部檢查的不適感明顯高于腹部。

另外，患者躺在檢查床上后，機器臂在遠程端來回移動，會造成患者的緊張或恐懼，從受檢志愿者評分表上可以看出，頸部甲狀腺檢查時緊張度評分明顯高于腹部。所以，檢查前需要會診端醫師向患者講明會診的必要性及實施的步驟，緩解患者對于機器臂的恐懼和緊張，并在檢查過程中和患者不斷通過實時視頻對話，降低患者的緊張情緒。