ViRAS：通过设计研究方法探索机器人辅助手术社会-物质配置的设计工件

文献标题

ViRAS: Design Artifacts to Explore Socio-Material Configurations through a Research-through-Design Approach in Robot-Assisted Surgery

出版信息

• 主题领域: 通过设计工件研究机器人辅助手术（RAS）中的社会-物质配置。
• 关键词: 机器人辅助手术, 社会-物质配置, 人机交互, 设计工件, 设计研究, 手术团队合作, 不良事件, da Vinci 系统, 人机交互, 手术培训。

背景与问题

• 问题/挑战: 人机交互（HCI）和人机协作（HRI）的现有研究已认识到社会-物质配置在机器人系统中的重要性，但在机器人辅助手术（RAS）中捕捉和反思这些配置仍然具有挑战性。目前缺乏专门为 RAS 设计的工件，能够协作性地参与这些配置的研究。
• 重要性: 理解和改进 RAS 中的社会-物质配置对于解决诸如沟通障碍、工作流程中断和不良事件等挑战至关重要，这些问题可能会危及患者安全和手术结果。
• 动机与相关工作: 先前的研究探索了机器人系统如何影响手术实践、团队动态和决策过程。然而，在促进对社会-物质配置的反思的工具方面仍存在空白，尤其是在 RAS 不良事件期间。本研究基于 HRI 领域中对设计性探究的呼吁，旨在填补这一空白。

解决方案

• 提出的方法: 开发视觉 RAS (ViRAS) 场景作为设计工件，用于表示和反思 RAS 中的社会-物质配置，重点关注不良事件。
• 创新点:
  1. 创建六个 ViRAS 场景，用于可视化和反思 RAS 中的社会-物质配置。
  2. 使用基于 ViRAS 的访谈，与经验丰富的 RAS 外科医生交流，以获取未来 RAS 设计的见解。
  3. 应用设计研究（RtD）方法，为临床环境中的 HRI 发展中间层次知识。
• 流程与关键技术:
  1. 阶段 1: 提取 - 观察六次 RAS 手术，记录不良事件期间的社会-物质配置。
  2. 阶段 2: 转化 - 通过情节串联方法和设计评审会开发并完善 ViRAS 场景。
  3. 阶段 3: 情境化 - 通过与七位经验丰富的 RAS 外科医生进行基于 ViRAS 的访谈，反思配置并识别未来 RAS 设计的机会。

结果

• 具体发现:
  • 确定了 RAS 中六种常见的不良事件，例如机器人手臂碰撞以及因血液或器官阻碍导致的视野受限。
  • 开发了六个 ViRAS 场景，展示这些事件，包括参与者、动作和交互的视觉描述。
  • 外科医生指出，ViRAS 场景在提高情境意识、沟通和 RAS 培训方面具有潜力。
• 相较基线的优势:
  • ViRAS 场景提供了一种新颖的视觉媒介，用于反思社会-物质配置，填补了现有 HRI 工具的空白。
  • 外科医生认为这些场景对培训经验较少的团队成员以及促进对 RAS 流程的共同理解非常有用。
• 实验/评估:
  • 与五位 HCI 和 HRI 专家进行设计评审会，以完善 ViRAS 场景。
  • 与七位经验丰富的 RAS 外科医生进行基于 ViRAS 的访谈，以评估场景的适用性并收集未来 RAS 设计的见解。
• 局限性与未来工作:
  • 观察仅限于一家医院使用 da Vinci Xi 系统，可能影响结果的普适性。
  • 招募困难导致外科医生样本量较小，主要来自德国。
  • 未来工作包括扩展观察范围至其他 RAS 平台和多样化的手术团队，并探索 ViRAS 场景在其他 HRI 环境中的应用。

总结

本文提出了 ViRAS 场景，作为反思机器人辅助手术（RAS）中社会-物质配置的新工具。通过设计研究方法开发，这些场景基于对六次 RAS 手术的观察，并通过设计评审会和与经验丰富的外科医生的访谈加以完善。研究结果表明，ViRAS 场景在提高 RAS 中的情境意识、沟通和培训方面具有潜力。尽管研究仅限于一家医院和 da Vinci Xi 系统，但该方法为 HRI 领域的未来研究和设计提供了有前景的基础，并在手术领域之外具有潜在应用价值。