一起看≠看到同样的东西：理解手术过程中外科医生的视觉需求及指导

文献标题

Looking Together < Seeing the Same Thing: Understanding Surgeons’ Visual Needs During Intra-operative Coordination and Instruction

文献信息

• 主题领域: 人机交互 (HCI)、计算机支持的协作工作 (CSCW)、外科教育
• 关键词: 内镜手术协调、视觉注意力、手术教育、共享凝视可视化、联合视觉注意

研究背景与问题

• 作者发现了哪些问题或挑战？

  • 外科手术中讲师和学员需要协调操作并实现联合视觉注意，现有指导方法（如手势和语言解释）容易被误解，难以准确传达复杂的视觉信息。
  • 手术中的视觉误解可能导致技术性错误，阻碍学员学习并影响患者安全。
  • 手术环境内对凝视数据的研究有限，现有技术的效果不统一，缺乏对学员的“专业视觉（professional vision）”培养的研究。

• 为什么这个问题很重要？

  • 手术过程中视觉信息的对齐是确保患者安全和提升教学质量的关键。
  • 当前外科培训普遍存在视觉信息传递不足的问题，阻碍学员的技能成长。
  • 手术中的高风险和高要求环境使得改进视觉指导显得尤为重要。

• 研究动机与相关工作：

  • 共享凝视技术在其他协作背景（如远程工作和教育）中已被证明具有提高协作效率的作用。
  • 此研究聚焦 laparoscopic cholecystectomy（腹腔镜胆囊切除术），旨在探索凝视共享如何缓解视觉协调和教学中的挑战。

解决方案

• 作者提出了哪些方法或解决方案？

  • 作者通过访谈和观察研究探索手术过程中凝视数据的使用潜力。
  • 提议利用增强现实（AR）技术，如凝视数据概览、深度感知以及图像叠加以支持手术训练。

• 该解决方案的创新之处是什么？

  • 提出了根据学员技能水平定制视觉指导和反馈的新方法。
  • 强调结合凝视数据的教学工具不仅聚焦视觉对齐，还基于凝视数据发现操作困难点以支持术后反思和教学。
  • 使用真实的手术场景（腹腔镜胆囊切除术）为研究提供了实践性案例。

• 实施步骤：

  • 招募参加者：通过大学教学医院开展访谈和观察研究，参与者包括7名讲师和7名学员。
  • 数据收集：利用 Tobii Pro Eye Tracking 眼镜记录讲师与学员的凝视数据和术中对话。
  • 主题分析：通过观察手术并结合访谈数据，归纳手术协作中的视觉需求和挑战。

研究成果

• 取得了哪些具体成果？

  • 外科学员的视觉需求和挑战：
    • 初级学员难以在屏幕上识别 2D 图像中的解剖平面和结构。
    • 中高级学员希望获得更多操作独立性，但面临讲师接管操作的压力。
    • 所有级别的学员均渴望更多关于操作和技能的反馈。
  • 讲师的视觉挑战：
    • 无法确定学员是否注意到了正确的解剖目标。
    • 因手术环境的物理限制，言语和手势指导易造成视觉信息误解。
  • 对凝视共享数据的态度：
    • 学员希望能看到讲师的实时凝视行为用于指导。
    • 讲师则认为凝视数据是一种教学工具，但并非全面评估学员能力的指标。
    • 双方均支持在术后使用凝视数据进行反思和反馈。

• 与现有解决方案相比，它有哪些优势？

  • 提出基于学员不同学习阶段需求的视觉指导；
  • 强调凝视数据的可视化和回放以用于术后教学和反思；
  • 不仅关注凝视对齐，将凝视作为分析手术交流和学习改进的信号。

• 实验或评估结果是什么？

  • 访谈和观察揭示了术中典型的视觉误解场景以及凝视对话的潜在价值。
  • 提到关键视觉点匹配失误可能的高风险，以及学员与讲师间视觉差距的联系。

• 局限性与未来方向：

  • 局限性：
    • 仅观察了8例手术，样本规模偏小。
    • 研究背景局限于美国手术环境，国际和低资源环境中可能存在不同的团队动力和教育方法。
  • 未来方向：
    • 探索多模态（包括凝视数据）结合手术场景分割技术，优化术后学习。
    • 设计更为智能的AR辅助设备以增强术中教学。
    • 研究凝视数据的伦理问题，防止隐私泄露或评估偏差。