CN112074888B - 基于模拟的训练与评估系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于实施对执行各种医疗程序的操作者基于度量的模拟训练和评估的系统、方法和技术。操作者能够在提供真实医疗程序模拟的医疗模拟器上实践医疗程序。该模拟可以用于训练操作者以发展用于执行医疗程序的新技能，或以协助受过训练的操作者保持其现有技能。医疗模拟器可以包括训练和评估模块，该训练和评估模块限定医疗程序的程序阶段和子步骤；在模拟期间监视一组表现度量；并且检测在模拟期间何时发生错误。可以基于操作者在模拟的医疗程序期间的表现来输出表现评估信息。表现评估信息可以提供反馈和建议，以提高和/或保持技能。

Description

基于模拟的训练与评估系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年5月5日提交的美国临时专利申请号为62/667,500的优先权和权益。上述申请的内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及医疗模拟器，该医疗模拟器被配置为利用基于度量的训练技术来协助医务人员发展和/或保持与执行医疗程序相关联的技能。

背景技术

医学领域中的问题涉及对医务人员(例如，医生或医学生)进行充分的训练以执行医疗程序，诸如外科手术。允许没有经验或经验不足的医务人员执行此类程序可能对于接受手术的患者非常危险。另一方面，限制医务人员执行此类程序使得该医务人员难以发展执行该程序所必需的技能。

传统上，以学徒方式获取实践医学所需要的技能，使得新一代的医务人员在“工作中”获取他们的技能，同时协助有经验的医务人员照顾患者。尽管这种传统方法已成功地用于学习某类技能，但是对于各种现代医疗程序来说还存在不足。例如，传统的学徒方法已被显示出对于与图像引导的介入程序(例如，诸如微创手术(MIS))、基于血管内导管的程序等相关联的教学技能方面存在不足。

另一个相关问题涉及确保受过训练的医务人员随着时间而保持其技能。由于医务人员执行的程序数量有限，因此医务人员执行特定外科手术或其他医疗程序的技能会随着时间而减少。例如，如果医务人员的动作技能不能被不断地使用，则它们会随着时间而减弱或消失。与保持医务人员的技能有关的问题在人口较少的地区或者在与该地区所执行的程序的数量相比医务人员的人数相对较多的地区尤其普遍。两种情况都倾向于导致许多个体从业者执行较少数量的程序。

用于发展和/或保持医务人员的技能的当前模式受到各种问题的困扰。它们太过昂贵(例如，从时间和金钱上来说)并且结果表明它们是没有效果的。这至少部分是由于以下事实，当前模式并没有提供一种清楚、客观且明确地评估医务人员对医疗程序的表现的手段。取而代之的是，以抽象的方式粗略地限定了医疗程序的操作方面，这使得难以准确评估医务人员的表现。在许多情况下，当前模式还要求缺乏经验的医务人员对真实患者进行训练，这给患者带来了风险并增加了医疗保健提供者的成本。

与训练医务人员和保持他们的技能相关联的前述问题适用于各种各样的医疗程序，包括但不限于血管内外科手术。为了举例说明，考虑执行机械血栓切除术程序所需的技能，该程序通常用于治疗急性缺血性中风(AIS)。在执行程序期间，通常将导管插入位于患者的腹股沟中的动脉中，并使用X射线引导成像将导管穿至患者的大脑。当导管到达引起中风的血凝块时，然后将支架取回器或者其他类似设备插入导管中以去除血凝块，并且在某些情况下，将支架装置或者球囊装置部署到动脉中。

机械血栓切除术程序是困难且复杂的程序，其应被安全、有效且根据最佳实践进行，以提供可能的最佳患者结果。高度期望执行这些程序的医务人员持续地执行程序以确保有效地保持其技能。实际上，医学领域的一些专家建议，执行这些操作的医务人员每年应执行50或者更多台手术，以保持其技能。然而，如上所述，由于许多原因，诸如在某些地理区域中人口稀少或者中风中心或者有能力执行这些程序的医务人员众多(这两者都可能减少由个体医务人员所执行程序的总量)，因而这是不可能发生的。

在美国，相对于AIS病例的数量，中风中心数量众多。实际上，这意味着在美国，执行较高数量的机械血栓切除术程序的中风中心人员仍未达到执行所建议的阈值数目的程序以保持从业者的技能，而执行较低数量的这些程序的中风中心远远低于所建议的阈值。因此，美国的医务人员没有执行建议数量的程序来保持其技能，这会产生降低所执行的程序的质量的重大风险。实际上，统计数据表明，当将任何地区的最佳和最差中风中心进行比较时，就经历并发症而言，程序的结果差异很大(使得在最差中心的并发症发生率可能高出约3到4倍)。许多专家相信，患者的发病率和死亡率与中风中心的医务人员所进行的程序数量直接相关。

鉴于前述内容，期望提供一种训练平台，该训练平台能够使经验不足的医务人员在对真实患者执行真实的医疗程序之前安全有效地发展技能，并且使经验丰富的医务人员在不执行真实医疗程序时的期间也能够保持或者增强他们的技能。

附图说明

在附图的各图中示出了本发明的原理，这些附图仅是示例性的而不是限制性的，在附图中，相同的附图标记旨在表示相同或者相应的部分，并且在附图中：

图1A是根据某些实施例的示例性医疗模拟器；

图1B是根据某些实施例的另一示例性医疗模拟器；

图1C是根据某些实施例的另一示例性医疗模拟器；

图1D是根据某些实施例的另一示例性医疗模拟器；

图2A是根据某些实施例的可以由反馈系统显示的示例性X射线图像模拟；

图2B是根据某些实施例的可以由反馈系统显示的另一示例性X射线图像模拟；

图3是根据某些实施例的流程图，其公开了使用医疗模拟器在测试模式下进行模拟的示例性方法；

图4是根据某些实施例的流程图，其公开了使用医疗模拟器在训练模式下进行模拟的示例性方法400；

图5是根据某些实施例的流程图，其公开了用于建立在模拟中使用的基准的示例性方法；和

图6是根据某些实施例的示例性系统的框图。

具体实施方式

本公开涉及用于实施基于度量的模拟训练的新颖系统、方法和技术，该基于度量的模拟训练便于对用于执行各种医疗程序的医务人员进行有效和高效的训练和评估。医务人员能够在提供真实医疗程序的模拟的医疗模拟器上实践医疗程序。该模拟可以用于训练医务人员以发展执行医疗程序的技能和/或协助受过训练的医务人员保持其技能。如下面进一步详细说明的，可以使用基于度量的训练技术来实施本文描述的模拟，该基于度量的训练技术为医务人员提供了不同的练习和训练活动，并且将模拟期间所监视的度量与预定基准进行比较，以便评估医务人员的表现。使用迭代训练模型来提供练习和训练活动，该迭代训练模型协助医务人员在执行医疗程序方面达到和/或保持一定水平的熟练度。

提供模拟的医疗模拟器的配置可以变化。在某些实施例中，医疗模拟器可以包括：用于执行医疗程序的工具；包括在模拟期间用于接收所述工具的物理组件的模拟接口装置；以及反馈系统(例如，包括一个或多个显示设备和/或触觉反馈工具)，以便在模拟期间输出信息。参与模拟的医务人员可以在模拟医疗程序期间将工具插入模拟接口装置并在模拟器的内部操纵工具。反馈系统可以在该程序期间提供信息，以协助医务人员执行程序。例如，显示系统可以输出模拟的X射线成像馈送(例如，或者其他成像模态，诸如以下提到的那些成像模态)，该X射线成像馈送在血管内程序期间实时地显示被插入并且围绕模拟的解剖结构移动的工具。反馈系统还可以显示评估信息，该评估信息可以协助医务人员发展和/或保持他们的技能(例如，通过输出分析医务人员在模拟期间的表现的信息和/或提供用于提高医务人员的技能的建议)。

用于医疗模拟器的工具可以大致包括用于执行医疗程序的任何类型的医疗工具或设备，并且可以基于要模拟的医疗程序的类型而变化。例如，如果将医疗模拟器配置为模拟机械血栓切除术程序以治疗由急性缺血性中风(AIS)引起的血凝块，则医疗模拟器可以配备有导丝、导管、护套和球囊导管、抽吸装置、支架取回器、支架和/或其他工具。这样的工具可以是适于与模拟一起使用的物理专用工具、用于真实程序的实际工具、和/或它们的组合。医疗模拟器可以配备有其他类型的工具，以用于其他类型的医疗程序模拟。例如，所述工具可以包括用于诊断和回声引导程序的TEE探头和ICE导管以及用于冠状动脉内诊断和引导程序的IVUS/FFR/OCT导管。

模拟接口装置的结构可以变化。例如，如图1A至1D(如下所述)所示，模拟接口装置可以包括模拟患者的全身人体模型、具有集成到模拟接口装置的上表面中的人形图形的装置、和/或便携式盒形模拟接口装置。其他配置也可以用于模拟接口装置。血管内模拟器例如可以包括这样的模拟接口装置：该模拟接口装置包括一个或多个开口，该一个或多个开口使得能够在医疗程序的模拟期间插入工具。模拟接口装置(或者医疗模拟器的其他系统部件)可以包括被配置为生成人体解剖结构的模拟的软件(例如，在某些情况下，如由模拟的X射线成像显示器或其他成像模态所示)。当工具通过模拟接口装置中的开口被插入到模拟器中时，结合在模拟接口装置中的传感器感测到工具并跟踪工具在模拟器的内部的运动。工具的运动在模拟中被显示，并由反馈系统输出。例如，在用于机械血栓切除术程序的模拟的情况下，所述模拟可以显示当工具被插入并在模拟器的内部运动时导管、支架取回器和/或穿过动脉的其他装置的运动。在某些实施例中，可以在模拟期间通过工具向操作者提供触感和/或触觉反馈。例如，响应于医疗模拟器检测到工具的不当使用(例如，刮擦解剖部件、过度用力、使用错误的工具等)，工具可以振动或者向操作者提供其他触敏反馈。类似地，反馈可以包括由于设备或工具与患者组织(特别是脑动脉)之间的相互作用而由模拟计算出的力。

反馈系统可以包括用于输出与模拟有关的任何信息的装置。反馈系统可以包括监视器、显示装置、触摸屏装置、音频输出装置和/或其他硬件和软件输出装置。某些反馈系统可以在进行模拟的同时显示有关模拟的信息。在某些实施例中，反馈系统输出成像模拟，在进行模拟时成像模拟提供模拟的人类以及相关联的解剖结构的视频或图像。由反馈系统输出的成像模拟可以基于任何类型的成像模态，成像模态包括但不限于X射线模态、超声模态、磁共振成像(MRI)模态、计算机断层扫描(CT)成像模态、3-D映射模态、或者其任何组合。例如，当医务人员在模拟期间将工具插入模拟接口装置中时，显示装置可以显示模拟的实时成像或视频馈送，该模拟的实时成像或视频馈送提供对被插入到实际人体中的工具的模拟(例如，该模拟示出了工具被插入人体和从人体取回)。在某些实施例中，这些反馈系统还可以用于配置用于模拟和医疗模拟器的设置，并用于在模拟已执行之后提供反馈(例如，用于显示评估医务人员的表现的结果并向医务人员提供旨在提高医务人员的技能的建议)。

医疗模拟器被配置为实施训练和评估模块，该训练和评估模块表征模拟医疗程序，监视和评估使用该医疗模拟器执行医疗程序的医务人员的表现，并协助医务人员发展和/或保持他们的技能。训练和评估模块尤其可以被配置为限定医疗程序的各个程序阶段和子步骤，限定在模拟期间待跟踪和监视的一组度量、确定在模拟期间是否以及何时完成医疗程序的各阶段和子步骤并主动指导医务人员完成这些步骤和阶段、基于指定的错误标准检测模拟期间何时发生了错误、将医务人员的表现(例如，包括被监控的度量)与预定基准进行比较、提供建议(例如，诸如所建议的模拟练习以增强在某些领域的技能)以协助医务人员提高和/或保持其技能、和/或促进医务人员提高技能水平(例如，新手、胜任者、专家等)。

模拟的重要功能是促进临床设置之外的技能的有效和高效训练，从而使得由于新手医务人员的学习过程中的不稳定而给患者带来的风险最小化。为此，训练和评估模块存储数据，该数据基于对医疗程序(或多个医疗程序)的详细任务分析，该任务分析使得模拟能够实现此目标。已被识别和验证为对医疗程序的熟练执行不可或缺或重要的表现单元(Units of performance)将作为该程序的度量被并入。这些经过验证的度量可以用于限定和塑造任何类型的模拟的配置，该模拟被发展以训练医务人员熟练地执行与执行医疗程序有关的任务。这些度量由训练和评估模块明确且客观地限定，以便它们可以在模拟期间被监视和评分。这些度量使得训练和评估模块能够捕获真实表现的本质，并将模拟期间医务人员的表现与能够用于评估在模拟期间医务人员的表现的客观数据进行比较。

所述模拟可以被配置为在训练模式下或测试模式下实施。训练和评估模块包括与实施训练和测试模式相关联的所有编程逻辑、设置和数据。当模拟处于训练模式下时，这些度量被用于在整个程序中提供现场的、近端的反馈和指导。例如，将在模拟期间发生的任何错误(例如，通过警告消息、警报消息和/或错误消息)通知给医务人员，并且反馈系统将在整个程序中积极地指导医务人员(例如，通过告诉他们下面的步骤是什么以及应该如何执行下面的步骤)。在训练模式期间，训练和评估模块充当提供此类协助的督导者(proctor)。在测试模式下，训练和辅助功能被关闭。在测试模式期间的模拟中不提供警告、警报和指导。

在某些实施例中，度量尤其可以用于限定执行程序步骤或任务的顺序、在每个步骤和任务期间待使用的仪器、以及在程序期间使用仪器的预期方式。对于每个程序步骤，度量还可以描述不应该做的事情(例如，通过对偏离最佳、充分或可接受的表现水平的表现进行表征)并识别错误。捕获度量错误很重要，因为使得医务人员注意有问题的程序任务或需要改进或关注的方面，从而使得医务人员能够消除或至少减少医疗程序期间错误的发生。再次，这意味着应该明确且客观地限定表现错误度量的操作限定，以便能够在模拟期间检测到错误。通过精确地限定度量，医疗模拟器能够基于医务人员在针对技能训练的各种功能上以及还在各种不同经验水平上的表现，可靠地计算出在模拟期间针对每个度量的得分。

从医疗程序的详细表征中推导出的度量能够通知训练和评估模块以提供模拟，该模拟提供了人工创建或配置的“学习方案”，该“学习方案”允许医务人员实践或演练程序的所有突出方面。训练和评估模块被配置为向医务人员的身体动作提供广泛的适当感知响应，这些身体动作与在真实程序中会经历的身体动作在行为上是一致的(例如，包括检测和响应在模拟期间进行的适当动作以及在模拟期间进行的不适当动作(诸如错误)的能力。模拟还为医务人员提供了以下机会：i)执行该程序，ii)基于与真实情况下会发生的任务相同的顺序，以及iii)使用与该程序通常使用的装置相同的装置。如上所述，训练和评估模块被配置为向医务人员提供对他们的表现进行可靠和有效的基于度量的评估。能够相对于与医疗程序相关联的每个任务的实施，以汇总或集中的方式(例如，通过提供关于模拟的某些任务、度量或各个方面的医疗表现的总体概要)和/或以格式化的或细化的形式提供由训练和评估模块进行的评估。

训练和评估模块的度量化(metrification)将学习技术扩展到远超出基本的教育经验而延伸到更系统性的训练包。基于当前公开的证据，这种能力已显示出可以将技能发展提高40-69％。这些改进使得能够对从有经验的医务人员、临床指南和公开的证据中得出(并验证)的“技能”进行测量。例如，选择正确的导管或导丝、使用的荧光检查的量、或执行程序所花费的时间全部是不同类型的过程测量。除了监视这些类型的量度之外，本文描述的技术还能够测量医务人员的表现的质量(例如，安全性)。

训练和评估模块的设置可以被配置为作为模拟的主题的特定医疗程序。例如，设置可以包括规则、参数和编程逻辑，这些规则、参数和编程逻辑用于限定医疗程序的程序阶段、限定阶段中的子步骤、限定在每个步骤和阶段期间要跟踪和监视的度量、以及建立可以用于确定医务人员在模拟期间(例如，基于监视的度量)的表现是否令人满意的基准。训练和评估模块可以针对每种特定医疗程序进行不同地配置，以适应适用于每种医疗程序的不同步骤/阶段、度量和基准。本文所述的原理可以适于实施基于度量的模拟训练医疗程序，从而基于本文所述的原理应用于任何类型的医疗程序。

下面进一步提供的讨论示出了能够用于配置用于模拟机械血栓切除术程序的训练和评估模块的示例性阶段、子步骤、度量和基准。然而，应该认识到，训练和评估模块的阶段、子步骤、度量和基准可以基于医疗程序的类型而变化。

存在许多医疗程序可以应用基于度量的学习技术，并且这些技术可以很好地延伸到血管内空间之外。其中步骤或任务能够以明确限定的方式被测量的任何医疗程序都可以考虑的备选目标。例如，在血管内空间中，基于度量的学习技术尤其可以用于测量导管和导丝的运动、支架和/或移植物的部署和最终定位、人工瓣膜的部署和定位、CRM导联或设备定位、电生理测量和消融、成像和测量技术(诸如血流储备分数(FFR)和光学相干断层扫描(OCT))、以及各种超声技术，诸如经食道超声心动图(TEE)、心内超声心动图(ICE)和血管内超声(IVUS)。

在某些实施例中，由训练和评估模块在模拟期间监视的度量包括大致可以归类为以下类别的度量：(1)协议依从性度量；(2)安全性度量；(3)效率度量；(4)精确度度量。将在下面更详细地描述这些度量中的每一个度量。

协议依从性度量尤其可以用于监视和确定是否根据训练和评估模块的存储标准中已限定的最佳实践执行了模拟程序。示例性协议依从性度量可以包括确定在模拟期间是否完成了每个阶段和相关联的子步骤、是否以适当的顺序完成了阶段和子步骤、是否在模拟期间在适当的时间使用了适当的工具的度量、以及其他类型的相关度量。可以将在模拟期间计算出的每个协议依从性度量与基准进行比较，以确定相对于医疗程序的特定方面而言医务人员在模拟期间的表现是否能够被接受。

安全性度量尤其可以用于监视和确定是否以会对患者造成风险的方式执行了模拟过程和/或在模拟期间是否发生了错误。示例性安全性度量可以指示在模拟期间某些解剖成分(例如血管、器官、组织等)是否被无意地刮擦或受损、在模拟期间使用的工具是否在视野之外(例如，在反馈系统上不可见，因为在不调整模拟成像设备的情况下将工具延伸得太远)、在阻力增加之后是否将工具推得太远或是否施加了过大的推力、是否将工具部署在错误的区域中、和/或其他类似类型的错误。可以将在模拟期间计算出的每个安全性度量与基准进行比较，以确定相对于医疗程序的特定方面而言，医务人员在模拟期间的表现是否能够被接受。在某些实施例中，响应于确定了在模拟期间一个或多个被监视的安全性度量(或其他度量)不令人满意，可以通过工具向操作者提供触觉和/或触感反馈。

效率度量尤其可以用于监视和确定模拟过程是否以有效率或熟练的方式被执行。该类别中的许多度量可以包括基于在模拟期间的整体表现或在模拟的各阶段或子步骤期间的整体表现的累积或聚合度量。示例性效率度量可以指示模拟过程是否被及时完成(例如，整个程序被及时完成，或者程序的各个阶段均被及时完成)、医务人员在程序期间对工具的使用是否顺畅(例如，在模拟程序期间在工具的平移和/或旋转运动中，工具的使用方式是否没有额外的动作)、在模拟程序期间医务人员是否有效和/或高效地使用了成像设备(例如，反映了医务人员使用荧光检查的总时间和/或用来对比的总注射器体积)、和/或其他类似类型的度量。许多效率度量直接影响模拟患者的安全(例如，过长的程序时间导致更高的并发症风险，过多的麻醉时间增加了患者风险，过多的放射线照射增加了患者风险等)。可以将在模拟期间计算出的每个效率度量与基准进行比较，以确定相对于医疗程序的特定方面而言，医务人员在模拟期间的表现是否能够被接受。

精确度度量尤其可以用于监视和确定是否以适当的精确度执行了模拟程序或与模拟程序相关联的任务。示例性精确度度量可以指示尺寸正确的工具(例如，支架)是否被放置在最佳位置处或最佳位置的附近、医务人员是否沿着预定路径精确地剥离了材料、和/或流体是否被准确地注射或接近所需的量被注射(例如，是否将精确量的栓塞液体注入动静脉畸形部中)。与安全性度量一样，许多精确度度量也直接影响了模拟患者的安全性。可以将模拟期间计算出的每个精确度度量与基准进行比较，以确定相对于医疗程序的特定方面而言，医务人员在模拟期间的表现是否能够被接受。

尽管本公开的某些部分可以将度量表征为与特定类别相关联(例如，协议依从性、安全性，效率和精确度)，但是应当认识到，本文描述的许多度量可以与多个类别相关联或包括在多个类别中。

如上所述，可以将由训练和评估模块计算出的每个度量与基准进行比较。基准可以表示用于确定医务人员是否满足医疗程序的特定要求或方面的值。在某些实施例中，可以在训练和评估模块的校准阶段期间建立基准，在该校准阶段期间，经验丰富的医务人员或专家执行模拟的医疗程序以设置反映执行医疗程序的熟练度的参数。在校准阶段期间，跟踪经验丰富的医务人员或专家的表现度量，并且使用该表现度量来建立针对医疗程序的适当基准。在某些情况下，可以随着时间的推移基于医务人员执行的模拟结果来更新基准。在其他实施例中，基准可以基于医疗程序的各个方面的期望值或理论值，并且这些值可以由用户通过输入设备来指定或输入。

在某些实施例中，每个基准和/或度量均与逻辑运算符(例如，与布尔运算符(Boolean operator)或符号相关联的设置)相关联，该逻辑运算符用于将在模拟期间计算出的度量与预定基准进行比较，以确定是否满足该基准。例如，“总体时间”度量可以与这样的基准相关联：该基准指示应该完成程序的时间段(例如，1,369秒)。在该示例中，基准和度量可以与逻辑运算符相关联，该逻辑运算符指示度量值应该小于或等于基准值(例如，度量<＝基准)。

任何类型的逻辑运算符都可以与包括以下逻辑运算符的度量/基准对相关联：等于(＝)；小于(<)；大于(>)；小于或等于(<＝)；大于或等于(>＝)；不等于(！＝)等。因此，在执行模拟程序之后，可以使用分配给度量/基准对的逻辑运算符将每个所监视的度量与相关联的基准进行比较。如果该比较结果为“真”，则训练和评估模块确定该人员满足了该程序的方面或要求(例如，确定该程序被及时地执行)。另一方面，如果该比较结果为“假”，则训练和评估模块确定该人员不满足该程序的该方面或要求。

在执行模拟之后，训练和评估模块可以生成详细报告，该详细报告总结与该程序相关联的信息。该详细报告可以提供在程序期间所监视的度量的详细列表、与每个度量相关联的预定基准、以及识别医务人员是否满足基准的熟练度识别符。可以通过反馈系统和/或以其他合适的方式来呈现该详细报告。

训练和评估模块还可以被配置为分析构成详细报告或详细报告的集合的结果(例如，与由医务人员执行的多个模拟程序有关)，以便向医务人员提供建议和/或向医务人员呈现相关信息。例如，所呈现的建议和/或信息能够用于识别可以使用改进的技能、用于识别医务人员已显示为熟练的技能、用于建议模拟练习以协助医务人员发展和/或保持某些技能、并用于提供其他类型的相关反馈。由训练和评估模块输出的建议可以以迭代方式使用，以提高医务人员的技能。

如本文的公开所证明的，本公开中阐述的发明原理植根于计算机技术中，该计算机技术克服了训练医务人员并保持医务人员的技能中存在的现有问题。该原理还植根于提供了以下医疗程序的模拟的计算机技术中：在实施医疗程序时，该技术实时地监视、跟踪、显示和更新模拟信息(例如，通过显示实时的X射线成像模拟，该X射线成像模拟示出如何将外科工具插入物理模拟器中以及如何从该物理模拟器移除外科工具)。训练和评估模块配置有规则集合，该规则集合清楚且客观地限定了用于医疗程序的度量、阶段、错误标准和/或其他相关信息。该规则集合与对医务人员的动作的实时监视结合使用，以评估医务人员在模拟期间的表现。至少部分地通过实施可以用于客观地评估表现并建议模拟练习以改善或保持技能的基于度量的监视解决方案，这种基于技术的解决方案标志着对与模拟医疗程序和评估医务人员表现有关的现有计算能力和功能的改进。这些技术被设计以改善对医务人员进行评估的方式，以协助医务人员发展和/或保持其技能，并因此以改善接受过医疗程序的患者的医疗保健效果。

医疗模拟器和/或其每个部件(例如，模拟接口装置、工具和反馈系统)可以包括与一个或多个计算机存储装置(例如，RAM、ROM、PROM、SRAM等)通信的一个或多个处理器装置(例如，中央处理单元或CPU)。计算机存储装置优选是物理的非暂时性介质。该存储介质可以存储与执行本公开中所描述的关于医疗模拟器、模拟(例如，人体解剖结构的X射线引导模拟)和/或由医疗模拟器使用的训练和评估模块的任何功能有关的应用程序、软件代码、数据库和其他数据。一个或多个处理器装置和一个或多个计算机存储装置可以被配置为实施存储在存储装置上的指令，即可以被配置为执行这样的功能。训练和评估模块可以存储在模拟接口装置或医疗模拟器的其他部件上和/或由模拟接口装置或医疗模拟器的其他部件执行。

如本文所使用的，术语“医务人员”旨在以非常广泛的意义使用。例如，术语“医务人员”可以用于指代医生、医师、医学生(例如，毕业前或毕业后的学生)、护士、保健专业人员、技术人员和/或利用或操作医疗模拟器的任何其他人员。

本公开中描述的实施例能够以各种方式组合。针对一个实施例描述的任何方面或特征可以被结合在本公开中提到的任何其他实施例中。此外，本文描述的任何实施例可以是基于硬件的、基于软件的、并且优选地包括硬件和软件元素的混合。因此，尽管本文的描述可以将某些实施例、特征或部件描述为以软件或硬件来实现，但是应当认识到，本申请中描述的任何实施例、特征或部件都可以以硬件和/或软件来实现。

以下一些附图示出了如何能够利用本公开中讨论的发明原理来提供基于度量的模拟，以执行针对缺血性中风的机械血栓切除术程序。然而，本发明的原理不限于此，而是还可以用于提供针对其他类型的医疗程序的模拟。本领域普通技术人员将认识到，以下提供的细节(例如，相对于该程序的特定阶段和子步骤、所监视的度量、已建立的基准等)可以被改变和调整以适应其他类型的医疗程序。

图1A至1D示出了可以根据当前原理的某些实施例使用的示例性医疗模拟器100。这些模拟器100示出了可以用于血管内程序(例如，诸如机械血栓切除术程序)的模拟器100的示例。尽管与图1A至1D中所示的示例性模拟器100相比，用于其他类型的医疗程序的模拟器的配置和结构可以有很大的不同，但是应该认识到，本公开中描述的发明原理同样适用于附图中未示出的这些其他类型的模拟器。

每个医疗模拟器100均包括模拟接口装置110、一个或多个工具120(在图1B中可见)和反馈系统130。这些图中的模拟接口装置110包括用于接收一个或多个工具120的开口140。这些工具可以包括导管、支架取回器、线圈取回器、抽吸装置和/或在执行机械血栓切除术程序时可以使用的其他工具。这些工具可以代表用于执行真实机械血栓切除术程序的实际物理工具，或者这些工具可以是适合与模拟接口装置一起使用的专用工具。反馈系统130显示与正在执行的模拟相关联的信息。例如，反馈系统130可以显示X射线图像模拟，该X射线图像模拟示出了当工具120经由开口140被插入到模拟接口装置110中时在模拟的人类解剖结构内的工具120。类似于真实的机械血栓切除术程序，参与模拟的医务人员可以利用由反馈系统130提供的图像来执行医疗程序。例如，模拟的X射线引导图像可以用于将工具120引导到位于患者的腹股沟内的动脉中(例如，经由开口140)、将工具沿动脉向上引导至患者的大脑、利用该工具去除模拟血凝块、将装置(例如，支架或球囊)部署到血凝块位置附近的动脉中、和/或从模拟接口装置110取回工具120。一旦完成模拟，反馈系统130就可以显示与医务人员在模拟期间的表现有关的信息(例如，突出所发生的错误和/以显示所监视的度量是否满足预定基准)。

图1A至1D中的医疗模拟器的配置在不同方面有所不同。例如，这些图示出模拟接口装置110可以包括在物理上类似于患者身体的全身人体模型(图1C和1D)、被集成到医疗模拟器的表面170中的人体形状物(图1A)、和/或便携式盒形模拟接口装置(图1B)。某些医疗模拟器100也可以包括X射线机150(图1D)，诸如用于执行荧光镜引导程序的移动或固定式C形臂机器，医务人员可以在模拟期间使用X射线机150，以调整经由反馈系统130显示的X射线图像。例如，显示在反馈系统130上的模拟X射线图像可以表示由X射线机在实际程序期间在该位置处生成的X射线图像。其他类型的模拟成像模态(例如，超声、MRI、CT成像、3-D映射等)也可以与医疗模拟器一起使用。

反馈系统130的配置还能够改变，例如，使得其可以包括一个或多个触摸屏显示器(图1A和1D)和/或一个或多个计算装置(图1B和1C)。一些医疗模拟器110还可以包括输入装置160(图1B、1C和1D)，输入装置160用于调整模拟的设置、模拟的X射线设备150的设置(或其他成像模态)、反馈系统130的设置、和/或其他设置。

图2A和2B示出了示例性X射线图像模拟，当使用医疗模拟器100执行模拟医疗程序时，可以由反馈系统130显示这些X射线图像模拟。这些图示出了医疗模拟器在模拟医疗程序期间如何能够产生人体解剖结构的X射线图像。图2A是当X射线机150位于模拟接口装置110的头部区域上方时拍摄的模拟X射线图像。图2B是示出了工具120穿过动脉并将支架取回器210释放到动脉中的模拟X射线图像。

在某些实施例中，医疗模拟器100配置有训练和评估模块，该训练和评估模块存储规则和其他数据以表征机械血栓切除术程序、监视在机械血栓切除术程序期间医务人员的表现、并提供辅助医务人员发展和/或保持其技能来执行机械血栓切除术程序的信息。训练和评估模块尤其可以被配置为定义机械血栓切除术程序的各个程序阶段和子步骤、定义在机械血栓切除术程序的模拟期间待跟踪和监视的一组度量、确定在模拟期间是否完成以及何时完成机械血栓切除术程序的各个阶段和子步骤、基于指定的错误标准检测在机械血栓切除术程序的模拟期间何时发生错误、将医务人员的表现(例如，包括监视度量)与和机械血栓切除术程序相关联的预定基准进行比较、基于医务人员在机械血栓切除术模拟期间的表现对医务人员的技能水平进行分类(例如，新手、胜任者、专家等)、并提供建议(例如，诸如推荐模拟练习以增强某些领域的技能)以协助医务人员在执行模拟机械血栓切除术程序方面提高和/或保持他们的技能。接下来的讨论描述了训练和评估模块如何能够为机械血栓切除术程序和其他类型的医疗程序实现这些功能。

如下表所示出的，作为模拟的主题的程序可以被分为多个阶段(例如下面的阶段1-N)，每个阶段包括一个或多个子步骤(例如，下面的子步骤1-M)。存储在医疗模拟器100的一个或多个计算存储装置中(例如，存储在集成到模拟接口装置110中的存储装置上)的训练和评估模块包括数据和编程逻辑，这些数据和编程逻辑用于限定这些阶段中的每个阶段并确定在程序的模拟期间各阶段和/或子步骤是否已完成。下面的表还识别了在程序的每个阶段期间能够被监视的示例性错误(例如，下面的错误1-P)。训练和评估模块还存储用于定义和检测在每个阶段和/或子步骤期间发生的错误的数据。在某些实施例中，训练和评估模块的功能(例如，与确定阶段和/或子步骤是否已完成、检测模拟期间发生的错误、以及在模拟期间监视度量有关的功能)可以通过将从模拟器接收的输入(例如，从模拟器的传感器接收的输入，该输入指示工具120在模拟器的内部的运动)与在训练和评估模块中用于定义各个阶段、子步骤、错误和度量的预存储数据相关联来执行。

为了清楚起见，指出了在下表的上部中的中间列指示训练和评估模块存储可以用来确定各阶段和子步骤是否已完成以及各阶段和子步骤当前是否处于进行状态(例如，指示模拟中当前正在执行阶段和/或子步骤)的信息(例如，条件列表)。下表的下部中的中间栏指示在每个阶段和/或子步骤期间都监视错误并且指示训练和评估模块存储用于定义错误的信息。位于每个错误描述的左侧的数字是用于标示相关联错误的识别符。可以在整个不同阶段和子步骤中监视和检测相同或类似的错误。然而，某些错误可能特定于特定的阶段和/或子步骤。此外，上表的右列(其被标记为“已执行的早期步骤”)包括的数字用来标示在同一行中标示的子步骤被执行之前应执行的一个或多个子步骤。这是定于各各步骤和尤其是各步骤被执行的顺序之间的依存关系的有效方法。训练和评估模块可以存储和使用该信息来确定在模拟期间是否以适当的顺序执行了各阶段和/或子步骤。

阶段1

阶段N

上表中标示的阶段、子步骤和错误示出了训练和评估模块的配置方面的示例性方式。应当认识到，阶段、子步骤和错误可以根据不同的实施例而变化。

例如，在用于AIS的机械血栓切除术程序的模拟的情况下，初始阶段可以定义与将工具插入股动脉相关联的条件和子步骤，多个中间阶段可以定义与将工具穿过达至患者的大脑并去除血凝块相关联的条件以及子步骤，以及结束阶段可以定义与从患者去除工具相关联的条件和子步骤。如上所述，一个或多个错误可以与每个阶段和/或子步骤相关联。例如，在该示例性模拟中监视到的错误可以指示某些解剖成分是否被意外刮擦或受损、在模拟期间使用的工具是否在视野之外、工具是否被推得过远或在阻力增加之后是否施加了过大的推力、工具是否部署在错误的区域中、和/或其他类似类型的错误。

如上所述，医疗模拟器100的训练和评估模块可以如上所述在模拟期间监视各种类型的度量。例如，训练和评估模块可以被配置为监视与机械血栓切除术程序有关的协议依从性度量、安全性度量、效率度量和精确度度量。可以将在机械血栓切除术模拟期间监视到的每个度量与存储在训练和评估模块中的预定基准进行比较。如上所述，这可能涉及将逻辑运算符与每个度量/基准对相关联，以确定基准是否被满足。所监视的度量和基准的比较可以用于评估执行机械血栓切除术模拟的医务人员的表现。

协议依从性度量尤其可以用于确定是否根据机械血栓切除术程序的最佳实践执行了模拟程序，而安全性度量尤其可以用于监视和确定是否以会对患者造成风险的方式执行了模拟机械血栓切除术程序和/或在模拟程序期间是否发生了错误。效率度量尤其可以用于监视和确定是否以有效率的方式执行了模拟机械血栓切除术程序。下表说明了可以由训练和评估模块使用以评估医务人员在模拟机械血栓切除术程序期间的表现的示例性度量(由标以“度量Id”的栏标示)、度量描述(由标以“度量”的栏标示)、运算符(由标以“运算符”的栏标示)和基准(由标以“基准”的栏标示)。下表还包括一栏(标记为“结果”)，该栏指示在针对机械血栓切除术程序执行的示例性模拟期间医务人员的表现的结果。训练和评估模块被配置为使用运算符将计算结果与基准进行比较，以确定是否已满足与度量相关联的基准。

下表示出了可以在模拟机械血栓切除术程序的整个过程中监视的累积或聚合度量的示例。这些度量表示可以被监视的示例性效率度量。如从下表中还可以看出，累积或聚合度量也可以在每个阶段中单独进行监视。

累积度量

下表示出了可以在模拟机械血栓切除术程序的每个阶段和/或子步骤期间监视的度量的示例。该表中的度量包括协议依从性度量(例如“完成的步骤”)、安全性度量(例如“阶段_id_I_步骤_id_1”)和效率度量(例如“总体时间”)。

阶段1-N度量

上面标示的度量是可以由训练和评估模块定义并在模拟期间进行监视的度量的示例。然而，应该认识到，也可以定义和监视其他类型的度量。

图3是流程图，其公开了根据某些实施例的用于使用医疗模拟器以在测试模式下进行模拟的方法300。在某些实施例中，方法300可以由图1A至1D中所示的任何医疗模拟器100或任何其他合适的医疗模拟器(诸如以上讨论的那些模拟器)来执行。

在步骤310中，医疗模拟器100配置有训练和评估模块。训练和评估模块可以定义用于执行一种或多种医疗程序的阶段、子步骤、错误、度量和基准。在某些实施例中，在医疗模拟器100的校准阶段期间建立基准，在该校准阶段中，执行模拟程序的专家的度量被跟踪并用于设置基准。

在步骤320中，使用医疗模拟器100在测试模式下启动医疗程序的模拟。医疗模拟器通常可以配置为模拟适于使用医疗模拟器100进行模拟的任何类型的医疗程序。在本文所讨论的某些示例性实施例中，医疗模拟器被配置为模拟机械血栓切除术程序(例如，用于治疗患有AIS的患者)。

在步骤330中，在由医务人员在医疗模拟器100上执行医疗程序的同时，度量被检测、计算和收集。医疗模拟器100可以配备有各种传感器，这些传感器可以用于直接(例如，基于传感器的实际输出)或间接地(例如，基于传感器的输出通过使用处理器来计算度量)生成度量的至少一部分。例如，当一个或多个工具120被插入到医疗模拟器100的模拟接口装置110中时，医疗模拟器的传感器可以监视工具的运动(例如，旋转运动、平移运动、施加的压力等)和作为模拟一部分进行的其他活动(例如，使用X射线成像设备和定时等方面)。可以从监视和跟踪该信息中得出各种度量。示例性度量可以包括上述的协议依从性度量、安全性度量、效率度量和精确度度量。

在步骤340中，将度量与预定基准进行比较。基准可以用于确定医务人员在模拟期间的表现在各种不同方面是否已熟练。每个基准可以与逻辑运算符相关联，该逻辑运算符用于促进将所测量的度量与预定基准进行比较。

在步骤350中，基于医务人员在模拟医疗程序期间的表现来输出表现结果和建议。结果和建议可以被显示在反馈系统130上。结果和建议也可以打印、通过电子邮件发送和/或以其他方式输出。模拟的结果可以提供评估以指示医务人员在模拟期间的表现如何(例如，基于所测量的度量与预定基准的比较)。评估的结果可以为医务人员识别改进的区域，并且可以推荐明确解决需要改进的区域的练习。作为示例，如果评估结果显示对X射线成像的使用效率低下(例如，对患者的不必要的高辐射曝露)，则可以将医务人员导引到特定的训练模块，该训练模块配置为改善医务人员在特定医疗程序期间对X射线成像的使用。其他训练模块可以被存储并且可用于磨练其他类型的技能。

图4是流程图，其公开了根据某些实施例的用于使用医疗模拟器在训练模式下进行模拟的方法400。在某些实施例中，方法400可以由图1A至1D中所示的任何医疗模拟器100或任何其他合适的医疗模拟器(诸如以上讨论的医疗模拟器)来执行。

在步骤410中，医疗模拟器100配置有训练和评估模块。如上所述，训练和评估模块可以定义用于执行一种或多种医疗程序的阶段、子步骤、错误、度量和基准。训练和评估模块还存储数据和信息，这些数据和信息能够用于训练医务人员以执行医疗程序。

在步骤420中，使用医疗模拟器100在训练模式下启动医疗程序的模拟。在训练模式下，该模拟适于在模拟期间向医务人员提供协助。医疗模拟器通常可以被配置为对任何类型的医疗程序进行模拟。如上所述，在某些示例性实施例中，医疗模拟器可以被配置为模拟机械血栓切除术程序(例如，用于治疗患有AIS的患者)。同样如上所述，本文描述的原理可以适用于其他医疗程序模拟。

在步骤430中，在模拟期间检测、计算和收集度量。能够以与以上关于步骤330所述的相同的方式执行该步骤。

在步骤440中，在模拟期间输出指令性信息，以协助发展用于执行医疗程序的技能。指令性信息可以由反馈系统中包括的音频/视频装置或其他输出装置输出。指令性信息可以包括协助医务人员学习如何执行医疗程序的任何类型的数据。示例性的指令性信息包括但不限于以下内容：标示在模拟期间何时发生错误的错误消息；指示错误即将发生的警告消息；指示如何执行医疗程序的特定步骤的信息；标示在模拟期间待使用的工具以及应该如何使用工具的信息；指示在模拟期间应该如何使用成像系统和模态的信息；执行特定训练模块以增强某些技能的建议；和其他相关信息。

可以分别以与以上关于步骤440和450所述的相同的方式来执行步骤450和460。

图5是流程图，其公开了根据某些实施例的用于建立在模拟中使用的基准的方法500。在某些实施例中，方法500可以由图1A至1D中所示的任何医疗模拟器100或任何其他合适的医疗模拟器(诸如以上讨论的医疗模拟器)来执行。

在步骤510中，医疗模拟器100配置有训练和评估模块。在步骤520中，使用医疗模拟器100启动对于医疗程序的模拟。在步骤530中，在由专家(或至少熟练的)医务人员或用户执行模拟的医疗程序的同时，度量被检测、计算和收集。在步骤540中，针对足够数量的医务人员重复进行度量检测、计算和收集过程。在步骤550中，使用从医务人员那里收集的数据来定义用于医疗程序的模拟的基准。例如，可以通过平均所记录的各个医务人员的度量为每个度量建立基准，或者可以以其他方式建立基准。在步骤560中，所述基准被结合到训练和评估模块中。训练和评估模块此后可以使用该基准来确定参与模拟的受训者是否正在熟练地执行模拟的医疗程序的各个方面。

图6是根据某些实施例的医疗模拟系统600的框图。医疗模拟系统600包括彼此通信的一个或多个存储装置601、一个或多个处理器602以及一个或多个传感器603。所述一个或多个存储装置601可以包括：i)非易失性存储器，例如，诸如只读存储器(ROM)或可编程只读存储器(PROM)；和/或(ii)易失性存储器，例如，诸如随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)等。在这些或其他实施例中，存储装置601可以包括(i)非暂时性存储器和/或(ii)暂时性存储器。一个或多个处理器602可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、控制器、微处理器、数字信号处理器和/或计算电路。一个或多个存储装置601可以存储与一个或多个数据库610以及训练和评估模块620相关联的数据和指令，该训练和评估模块620包括一个或多个模拟医疗程序630、一个或多个基准640、校准模式650、训练模式660、以及测试模式670。所述一个或多个处理器602被配置为执行与这些部件和其他部件相关联的指令。这些部件中的每个部件将在下面进一步详细描述。

在某些实施例中，一个或多个传感器603可以被集成到本公开中提到的任何模拟接口装置和/或其他模拟接口装置中。一个或多个传感器603可被用于监视由执行医疗程序的医务人员对医疗工具(例如，导丝、导管、支架等)的使用、医务人员在执行模拟的医疗程序期时的表现、以及/或其他方面的表现。传感器603可以被配置为生成指示医疗工具在模拟接口装置内的位置和运动的信号。由传感器603生成的信息可以用于确定在医务人员执行程序期间医疗工具是否接触了模拟的解剖结构的各种解剖成分(例如，血管、器官、组织、静脉、动脉等)、以及执行医疗程序的医务人员是否适当地操纵了医疗工具。可以利用任何适当的传感器603来执行这些和其他功能。例如，在某些实施例中，传感器603可以包括压力传感器、触觉传感器、视频传感器、测力计、接近传感器和/或其他类型的传感器。

训练和评估模块620存储与实现一个或多个模拟的医疗程序630相关联的指令、代码、信息和/或其他数据。与每个模拟的医疗程序630相关联的指令、代码、信息和/或其他数据可以定义各个阶段、步骤、任务、错误、基准640、适当的工具使用和/或与模拟的医疗程序630相关联的其他相关信息。在某些实施例中，训练和评估模块620被配置为实施用于机械血栓切除术程序的模拟的医疗程序630(例如，其可用于治疗由AIS引起的血凝块)。训练和评估模块620可以附加地或替代地被配置为执行其他类型的模拟医疗程序630，其包括但不限于其他类型的模拟血管内医疗程序和其他类型的临床程序。

每个模拟医疗程序630均可以与一组基准640相关联。基准640可以定义用于确定执行模拟医疗程序630的医务人员是否满足医疗程序的特定要求或方面的值。例如，基准640可以指示与本公开中提到的任何协议依从性度量、安全性度量、效率度量和/或精确度度量相对应的可接受值。也可以提供用于其他类型的度量的适当基准640。

对于每个可用的模拟医疗程序630，训练和评估模块620可以被配置为以各种模式操作，包括但不限于校准模式650、训练模式660和测试模式670。可以利用校准模式650来为每个模拟医疗程序建立基准640和其他设置。这可以根据图5的方法500和/或以其他方式来执行。在训练模式660中，训练和评估模块620被配置为在整个程序中提供实时的反馈和指导(例如，通过将所发生的任何错误通知医务人员并在与模拟医疗程序630相关联的整个阶段和任务中指导医务人员)。例如，当发生错误或未按正确的顺序正确地完成任务和步骤时，能够以视觉、听觉或触觉提示的形式向受训者提供近端反馈。这可以根据图4的方法400和/或以其他方式来执行。在测试模式670中，一些或所有训练辅助功能被关闭或停用，并且允许医务人员在没有指导或协助的情况下自行执行模拟医疗程序630。

在模拟医疗程序630期间，可以得出和/或计算出与医务人员的表现有关的表现度量612。一些表现度量612可以基于由传感器603直接生成或作为模拟程序的一部分由处理器602间接地计算的信号或参数。例如，在某些实施例中，当医务人员正在执行模拟医疗程序630时，可以由传感器603实时地生成一个或多个表现度量612。其他表现度量612可以基于医务人员对模拟医疗程序的协议的依从性(例如，模拟医疗程序和/或与模拟医疗程序相关联的子步骤的及时执行)，并且作为模拟程序的一部分可以由处理器602计算出其他表现度量612。表现度量612能够以各种方式反映医务人员在医疗程序630期间的表现。例如，如上所述，表现度量612可以就本公开中提及的任何协议依从性度量、安全性度量、效率度量、精确度度量和/或其他度量而言反映医务人员的表现。可以将监视的表现度量612与在校准模式650期间建立的预定基准640进行比较，以评估医务人员在模拟医疗程序630期间的表现。

可以基于医务人员在模拟医疗程序630期间的表现而生成表现评估信息611。表现评估信息611通常可以包括与医务人员的表现相关联的任何数据、信息和/或反馈。例如，表现评估信息611可以包括：标示可以使用改进的技能的信息；标示医务人员已显示为熟练的技能的信息；推荐模拟练习，以协助发展和/或保持某些技能；表现度量612的概要(例如，包括表示每个表现度量612是否满足相应基准640的度量的列表(breakdown))；标示在模拟医疗程序630期间工具是否被适当地利用和/或控制的信息；指示在模拟医疗程序630期间医疗程序630的阶段和子步骤是否已完成的信息；指示在模拟医疗程序630期间医疗程序630的阶段和子步骤是否以适当顺序完成的信息；标示在模拟医疗程序630期间检测到的任何错误的信息；指示是否满足协议依从性度量、安全性度量、效率度量和/或其他表现度量612的信息；和/或与模拟医疗程序630有关的任何其他信息。

在某些实施例中，与正被在监视的各种度量相对应的一些或全部基准640可以基于在校准模式650期间基于由熟练的医务人员或操作者对模拟医疗程序630的表现行得出的平均值或均值。针对模拟医疗程序630生成的表现评估信息611可以至少部分地通过计算与这些基准640的标准偏差来表示医务人员的表现。

在执行了模拟医疗程序630之后，可以将与模拟医疗程序630相对应的表现评估信息611提供给执行模拟医疗程序630的医务人员(和/或其他人员)。表现评估信息611可以在反馈系统上输出和/或以其他方式提供(例如，通过电子邮件、收件箱和/或在线账户)。

在某些实施例中，表现评估信息611可以包括针对可以在医疗模拟器上执行的模拟练习和/或训练活动的一个或多个推荐。可以使用迭代训练模型来提供所推荐的练习/或训练活动，该迭代训练模型协助医务人员达到和/或保持一定水平的熟练度。例如，可以在不同难度水平和/或不同指导水平下进行所推荐的练习和/或训练活动。随着新手或非专业医务人员技能的提高，可以为医务人员提供难度增加和/或指令性指导减少的练习和/或训练练习。通过逐渐增加难度和/或减少所提供的指导，医务人员可以前进到困难的技能水平(例如，新手、胜任者、专家等)，每个技能水平均可以与一组不同的练习和训练活动相关联。

应该理解的是，上述示例性实施例并非旨在进行限制，并且本文所述的发明技术也可以在许多其他场景中使用。还应该进一步理解，图1A至1D和图6中的系统部件的配置和结构可以根据不同的实施例而变化。例如，尽管某些部件或子部件可以被描述为彼此具有差别或彼此分离，但是应当认识到，这种区别可以是逻辑上的区别，而不是物理上的或实际上的区别。部件和子部件中的任何一个或全部可以彼此组合以执行本文所述的功能，并且描述为由一个部件或子部件执行的任何方面或特征均可以由其他部件和子部件中的任何一个或全部来执行。同样，尽管某些附图可能描绘了每个部件的特定数量(例如，单个模拟接口装置110、单个工具120、单个反馈系统130等)，但这并不旨在进行限制，并且该系统可以包括任何数量的每个此类部件。

鉴于以上情况，本文所述的医疗模拟器使得医务人员能够在模拟环境中执行医疗程序。在由医务人员执行医疗程序期间，反馈系统提供模拟环境的可视化(例如，通过显示模拟解剖结构和在模拟解剖结构中操作的工具)，并且该模拟环境对应于在对真实患者执行真实程序时的环境。训练和评估模块评估由医务人员在医疗程序期间执行的动作，并且可以生成指导、指令和推荐，以提高医务人员的医疗程序的表现。结果，医务人员可以通过在虚拟环境中实际执行医疗程序来提高或保持其技能，而不会给活着的患者带来风险。

在某些实施例中，提供了一种系统，该系统用于使用医疗模拟器来评估操作者的临床手术的表现。该系统包括：模拟接口装置，该模拟接口装置包括物理组件，该物理组件包括一个或多个传感器，所述传感器被配置为在模拟医疗程序期间生成与操作者对一个或多个医疗工具在物理组件内的操纵有关的监视参数；一个或多个计算装置，该一个或多个计算装置包括一个或多个处理器和用于存储指令的一个或多个非暂时性存储装置，其中，由一个或多个处理器执行所述指令使得一个或多个计算装置：在模拟医疗程序期间，接收由一个或多个传感器直接生成或者作为模拟程序的一部分由一个或多个处理器间接地计算的监视参数；检测与操作者对针对模拟医疗程序的限定协议的依从性有关的信息；基于检测信息和监视参数提供模拟度量；将模拟度量与预定基准进行比较，预定基准至少包括用于评估操作者对于执行以下任务方面的熟练度的信息：所述任务与执行模拟医疗程序、在模拟医疗程序期间使用一个或多个医疗工具并且避免与执行模拟医疗程序相关联的错误相关联；并且至少部分地基于模拟度量与预定基准的比较，来生成与操作者在模拟医疗程序期间的表现有关的表现评估信息。

在某些实施例中，提供了一种方法，该方法用于使用医疗模拟器来评估操作者对临床手术的表现。该方法包括：在模拟医疗程序期间，接收由包括在模拟接口装置的物理组件中的一个或多个传感器直接生成或者作为模拟程序的一部分由一个或多个处理器间接地计算的监视参数，监视参数与操作者在模拟医疗程序期间对一个或多个医疗工具在物理组件内的操纵直接或间接地相关；检测与操作者对针对模拟医疗程序的限定协议的依从性有关的信息；基于检测信息和监视参数提供模拟度量；将模拟度量与预定基准进行比较，预定基准至少包括用于评估操作者在执行以下任务方面的熟练度的信息：与执行模拟医疗程序相关联的任务、在模拟医疗程序期间使用一个或多个医疗工具并且避免与执行模拟医疗程序相关的错误；并且所述方法还包括至少部分地基于模拟度量与预定基准的比较，来生成与操作者在模拟医疗程序中的表现有关的表现评估信息。

在某些实施例中，提供了一种系统，该系统用于评估操作者使用医疗模拟器在医疗程序的表现。该系统包括：模拟接口装置，该模拟接口装置包括物理组件，该物理组件包括一个或多个传感器，所述传感器被配置为生成与在执行医疗程序时操作者对一个或多个医疗工具在物理组件内的操纵有关的参数；一个或多个计算装置，所述计算装置包括一个或多个处理器以及一个或多个用于存储指令的非暂时性存储装置，其中，由一个或多个处理器执行所述指令使得该一个或多个计算装置：在由操作者执行医疗程序期间，接收当由一个或多个传感器通过程序模拟进行馈送时直接或间接地生成的参数；推导与操作者在医疗程序中的表现相关联的表现度量，其中表现度量的至少一部分基于当由一个或多个传感器通过程序模拟进行馈送时直接或间接地生成的参数；将表现度量与用于评估操作者的表现的预定基准进行比较；并且至少部分地基于表现度量与预定基准的比较，生成与操作者在医疗程序期间的表现有关的表现评估信息。

在某些实施例中，提供了一种方法，该方法用于评估操作者使用医疗模拟器在对医疗程序中的表现。该方法包括：在所执行的医疗程序期间，接收当由包括在模拟接口装置的物理组件中的一个或多个传感器通过程序模拟进行馈送时直接或间接地生成的参数，这些参数与在模拟医疗程序期间操作者对一个或多个医疗工具在物理组件内的操纵有关；推导与操作者在医疗程序中的表现相关联的表现度量，其中表现度量的至少一部分是使用当由一个或多个传感器通过程序模拟进行馈送时直接或间接地生成的参数来推导的；将表现度量与用于评估操作者的表现的预定基准进行比较；并且至少部分地基于表现度量与预定基准的比较，来生成与操作者在医疗程序期间的表现有关的表现评估信息。

因此，尽管已经示出、描述和指出了本发明的各种新颖特征应用于本发明的特定实施例，但是应当理解，在不脱离本发明的精神的情况下，可以由本领域技术人员对所描述和示出的系统和方法的形式和细节进行各种省略、替代和变化。除其他因素之外，在适当的许多情况下，方法的步骤可以以不同的顺序执行。基于上述公开以及对本发明的教导的理解，本领域技术人员将认识到，作为本文所述系统的一部分的特定硬件和装置以及由其提供并结合在其中的一般功能可以在本发明的不同实施例中进行改变。因此，特定的系统部件用于说明性目的，以便于完全或全面地理解和认识如在其系统和方法实施例中实现的本发明的特定实施例的各个方面和功能。本领域技术人员将理解，本发明能够以除了出于说明而非限制的目的而提出的所描述的实施例之外的方式来实施。

Claims (18)

1.一种用于使用医疗模拟器来评估操作者在医疗程序中的表现的系统，该系统包括：

模拟接口装置，该模拟接口装置包括物理组件，该物理组件包括一个或多个传感器，所述传感器被配置为生成与在执行医疗程序时操作者对一个或多个医疗工具在所述物理组件内的操纵有关的参数；

一个或多个计算装置，所述一个或多个计算装置包括一个或多个处理器以及用于存储指令的一个或多个非暂时性存储装置，其中由所述一个或多个处理器执行所述指令使得所述一个或多个计算装置：

在由操作者执行所述医疗程序期间，接收由所述一个或多个传感器生成的所述参数；

推导与操作者在所述医疗程序中的表现相关联的表现度量，其中所述表现度量的至少一部分是使用由所述一个或多个传感器生成的所述参数推导的；

将所述表现度量与用于评估操作者的表现的预定基准进行比较；和

至少部分地基于所述表现度量与所述预定基准的比较，生成与操作者在所述医疗程序期间的表现有关的表现评估信息；

其中，所述预定基准被用于相对于以下方面评估操作者的熟练度：

协议依从性度量，所述协议依从性度量指示与执行所述医疗程序相关联的任务是否已被正确地完成，以及所述任务是否以适当的顺序被执行；

安全性度量，所述安全性度量指示在所述医疗程序期间使用所述一个或多个医疗工具是否导致与一种或多种潜在健康风险相对应的错误；

效率度量，所述效率度量指示所述医疗程序或者与所述医疗程序相关联的所述任务是否以由所述预定基准所限定的有效率的方式被执行；和

精确度度量，所述精确度度量指示所述医疗程序或与所述医疗程序相关联的所述任务是否由操作者以由所述预定基准所限定的精确度水平被执行。

2.根据权利要求1所述的系统，其中：

反馈系统被配置为在模拟血管内程序期间实时地输出模拟成像馈送，该模拟成像馈送显示被插入并且围绕模拟解剖结构运动的所述一个或多个医疗工具。

3.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述医疗程序是与治疗由急性缺血性中风引起的血凝块相关联的模拟机械血栓切除术程序；

所述一个或多个医疗工具至少包括以下之一：导丝、导管、护套、球囊导引器、抽吸装置、支架取回器或者支架；

所述预定基准用于确定操作者是否以精确、安全和有效率的方式并根据所限定的协议执行了所述模拟机械血栓切除术程序。

4.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述基准至少部分地在校准模式期间被定义；和

通过对在由被确定为具有熟练技能水平的一个或多个操作者执行的医疗程序期间收集的监视表现度量进行平均，来确定所述基准。

5.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述医疗程序在训练模式下执行；

在所述医疗程序期间，将反馈以视觉、听觉或触觉提示的形式输出至操作者；和

输出至操作者的所述反馈至少指示何时错误发生以及所述任务何时以错误的顺序被执行。

6.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述医疗程序在测试模式下执行；和

在所述测试模式下，训练辅助功能被关闭或停用。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述表现评估信息至少标示在所述医疗程序期间检测到的任何错误。

8.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述表现评估信息包括针对操作者的一个或多个推荐的练习；

至少部分地基于在所述医疗程序期间生成的所述表现度量，来选择所述一个或多个推荐的练习；和

操作者能够使用所述医疗模拟系统执行所述一个或多个推荐的练习。

9.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述模拟接口装置包括一个或多个开口，所述一个或多个开口在所述医疗程序期间用于接收所述一个或多个工具；和

所述一个或多个传感器被配置为生成与所述一个或多个工具在所述一个或多个开口内的位置和运动有关的数据。

10.一种用于评估操作者使用医疗模拟器在医疗程序中的表现的方法，该方法包括：

在执行所述医疗程序期间，接收由包括在模拟接口装置的物理组件中的一个或多个传感器生成的参数，所述参数与操作者在模拟医疗程序期间对一个或多个医疗工具在所述物理组件内的操纵有关；

推导与操作者在所述医疗程序中的表现相关联的表现度量，其中所述表现度量的至少一部分是使用由所述一个或多个传感器生成的所述参数来推导的；

将所述表现度量与用于评估操作者的表现的预定基准进行比较；和

至少部分地基于所述表现度量与所述预定基准的比较，生成与操作者在所述医疗程序期间的表现有关的表现评估信息；

其中，使用所述预定基准相对于以下方面来评估操作者的熟练度：

协议依从性度量，所述协议依从性度量指示与执行所述医疗程序相关联的任务是否已被正确地完成，以及所述任务是否以适当的顺序被执行；

安全性度量，所述安全性度量指示在所述医疗程序期间使用所述一个或多个医疗工具是否导致与一种或多种潜在健康风险相对应的错误；

效率度量，所述效率度量指示所述医疗程序或者与所述医疗程序相关联的所述任务是否以由所述预定基准定义的有效率的方式被执行；和

精确度度量，所述精确度度量指示所述医疗程序或者与所述医疗程序相关联的所述任务是否由操作者以由所述预定基准所定义的精确度水平被执行。

11.根据权利要求10所述的方法，其中：

在反馈系统上在模拟血管内程序期间实时地输出模拟成像馈送，所述模拟成像馈送显示插入并且围绕模拟解剖结构运动的所述一个或多个医疗工具。

12.根据权利要求10所述的方法，其中：

所述医疗程序是与治疗由急性缺血性中风引起的血凝块相关联的模拟机械血栓切除术程序；

所述一个或多个医疗工具至少包括以下之一：导丝、导管、护套、球囊导引器、抽吸装置、支架取回器或者支架；

所述预定基准用于确定操作者是否以精确、安全、有效率的方式并根据所限定的协议执行了所述模拟机械血栓切除术程序。

13.根据权利要求10所述的方法，其中：

所述基准至少部分地在校准模式期间限定；和

通过对在由确定为具有熟练技能水平的一个或多个操作者执行的医疗程序期间收集的监视表现度量进行平均，来确定所述基准。

14.根据权利要求10所述的方法，其中：

所述医疗程序在训练模下执行；

在所述医疗程序期间，将反馈以视觉、听觉或触觉提示的形式输出至操作者；和

输出至操作者的所述反馈至少指示何时发生错误以及何时以不正确的顺序执行了所述任务。

15.根据权利要求10所述的方法，其中：

所述医疗程序在测试模式下执行；和

在所述测试模式下，训练辅助功能被关闭或停用。

16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述表现评估信息至少标示在所述医疗程序期间检测到的任何错误。

17.根据权利要求10所述的方法，其中：

所述表现评估信息包括针对操作者的一个或多个推荐的练习；

至少部分地基于在所述医疗程序期间生成的所述表现度量，来选择所述一个或多个推荐的练习；和

操作者能够使用所述医疗模拟系统执行所述一个或多个推荐的练习。

18.根据权利要求10所述的方法，其中：

所述模拟接口装置包括一个或多个开口，所述一个或多个开口用于在所述医疗程序期间接收所述一个或多个工具；和

所述一个或多个传感器被配置为生成与所述一个或多个工具在所述一个或多个开口内的位置和运动有关的数据。

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