远程超声机器人临床应用体验评价

白文坤，陈文颖, ，李艳平，胡 兵

1.上海交通大学附属第六人民医院超声医学科，上海超声医学研究所，上海200233；

2.南京医科大学附属苏州医院超声科，苏州 江苏 215000

目前超声远程会诊模式主要是远程端通过操作者采集超声图像，通过网络传输技术传送到会诊端，会诊专家基于上传的图像提供诊断及决策分析。但超声检查的结果往往依赖于超声检查者的手法，远程端的图像常不能满足会诊医师的要求，会诊医师无法从远程端传送过来的图像作出诊断［1］。并且目前国内基层医疗人员短缺，偏远地区、远洋船只上缺少训练有素的超声医师，很难完成超声图像的采集，远程超声机器人的出现，有望走出目前基层超声医师短缺的困境，通过远程操控机器人，完成超声图像的采集和疾病的诊断，并且已有研究［2］表明超声远程遥控机器人诊断常规疾病及获取的图像质量与传统超声有较高的相关性和诊断价值，但具体操作者及受检查者体验度如何，目前未有相关报道。本研究旨在探讨超声远程遥控机器人操控者及受检查者的体验舒适度，为其临床应用提供借鉴。

1 资料和方法

1.1 研究对象

选取从事超声诊断年资相同的超声科医师24名，操作前均经过操作培训，能够熟练操作机器；另外选取24名志愿者，参与受检体验，其中男性9名，女性15名，年龄20～30岁，平均（25.29±2.27）岁，所有志愿者均签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 仪器选择

仪器为深圳华大智造科技有限公司远程超声机器人MGIUS-R3，超声探头腹部型号为C5-1，频率2.5～5.0 MHz，浅表探头型号L15-4，频率5.0～12.0 MHz。该仪器操作端设备包括远程超声控制系统、视频显示系统、视频语音系统、远程控制操纵杆、超声图像远程传输系统；远程端设备包括超声远程机械臂系统、内置超声图像网络传输系统、超声仪器及探头。

1.2.2 机械臂超声探头活动范围检查

启动机械臂后，超声探头到达初始位置，远程操控超声探头移动，分别测量超声探头初始平面内外侧向可移动的距离（左右径）、探头上下垂直地面可移动的距离（上下径）、探头初始平面前后可移动的距离（前后径）（图1）。

图1 机械臂超声探头三维空间测量示意图

1.2.3 超声机器人操作者评价

医师操作端及远程端分别设置在不同诊室，操作端与远程端交流通过设备自带通讯软件及视频进行。分别对远程端志愿者甲状腺左右叶长轴最大切面、左肝矢状切面、右肝肋缘下斜切面、右肾仰卧位及左侧卧位长轴切面进行标准切面扫查，并填写评价量表，分别对每个切面的难易度、图像满意度进行打分。难易度分为：难，0～3分；一般，4～6分；容易，7～10分。图像满意度分为：差，0～3分；一般，4～6分；容易，7～10分。

1.2.4 受检查志愿者感受评价

远程端受检查者受检同时，填写志愿者受检体验评价量表，对受检部位（甲状腺，腹部）舒适度及情绪是否因机械臂摆动造成紧张进行评价打分。舒适度分为：差，0～3分；一般，4～6分；很好，7～10分。紧张度分为：无，0～3分；一般，4～6分；严重，7～10分。

2 结 果

2.1 超声机器人探头可移动空间范围

超声探头到达初始部位后，空间位置上可以移动的最大范围见表1。

表1 超声机器人启动后超声探头初始位置空间内探头可移动空间范围

2.2 操作者不同部位及体位标准切面应用评分结果

操作者对不同器官的标准切面图像采集难易度进行打分，分值越高，采集图像越容易。图像满意度打分，分值越高图像越满意。操作者甲状腺左叶长轴切面难易度（4.13±0.27）分，满意度（4.38±0.25）分；甲状腺右叶长轴切面难易度（7.08±0.33）分，满意度（6.67±0.32）分；左肝矢状切面难易度（7.58±0.27）分，满意度（8.23±0.29）分；右肝肋缘下斜切面难易度（5.95±0.26）分，满意度（5.88±0.23）分；仰卧位右肾长轴难易度（3.25±0.16）分，满意度（4.83±0.32）分；左侧卧位右肾长轴难易度（7.08±0.25）分，满意度（8.46±0.23）分。甲状腺右叶长轴切面及左肝矢状切面图像采集比较容易。同样右肾长轴切面，左侧卧位后，图像采集难度明显降低。左肝矢状切面及右肾左侧卧位后长轴切面图像满意度比较高。同样右肾长轴切面，左侧卧位后，图像满意度明显提高，与采集图像难易度有关联性，采集图像难度升高，图像满意度下降。

2.3 受检志愿者不同部位体验评分结果

受检者甲状腺舒适度（6.95±0.29）分，紧张度（6.58±0.22）分；腹部舒适度（7.00±0.29）分，紧张度（4.00±0.28）分。远程端受检查志愿者，腹部舒适度明显高于甲状腺，并且检查甲状腺时志愿者更加紧张。

所有志愿者1周后重复评价量表，结果稳定。

3 讨 论

目前国家推行分级诊疗政策，远程医疗能够通过先进的网络技术开展远距离医疗服务，为医疗资源欠缺的地方医院提供较高质量的医疗服务，助力国家分级诊疗及减轻三甲医院的负担［3］。超声诊断不同于其他影像学的远程诊断，超声诊断不仅依赖于影像图像的传输，而且依赖于操作者图像的获取质量，操作者的操作手法和对疾病的认识等能够通过超声图像呈现出来，所以超声诊断对操作者同样依赖。2017年的数据显示，全国注册超声医师12万多人，但缺口至少还有15万。远程超声机器人的出现有可能缓解目前基层目前人员短缺的状况，能够通过操作端实时采集超声图像，利于远程会诊端超声医师的会诊。超声远程机器人的应用，将可能为身处偏远地区、没有良好医疗环境的人群解决就医问题，使其得到良好的诊断和治疗，缓解偏远地区医疗水平不足现状。上海交通大学附属第六人民医院胡兵团队及中国人民解放军总医院吕发勤团队分别在上海和北京通过5G技术采用远程超声机器人对浙江台州大陈岛及海南三亚的患者进行了远程超声会诊，但目前还缺乏远程超声机器人对不同检查部位、不同检查体位等图像获得难易度、图像质量及受检者舒适程度等的客观评价。

本研究中，在三维空间上测量了机械臂超声探头的活动范围参数，此参数决定了患者受检部位需在机器臂探头三维活动空间内，超出此活动范围为超声探头活动的盲区，将会影响机器臂的扫查。通过操作者甲状腺检查评分量表发现，甲状腺右叶图像采集难度低于甲状腺左叶图像采集。可能与远程端颈部的监控摄像头置于机身侧壁，紧邻患者右侧。操作端能够清晰地显示受检志愿者右侧颈部，而患者左侧颈部因为处于摄像头相对的盲区，不利于左侧颈部的显示，造成无法准确监控机械臂探头摆放的位置，从而导致左叶图像获取困难。今后，可以通过改变摄像头位置或者让患者头部向右偏转等，使颈部左侧在摄像头下清晰显示，利于调整机械臂超声探头位置便于图像远程采集。

肝脏左肝矢状切面图像采集难度低于右肝肋缘下斜切面。左肝矢状切面需要将超声探头垂直压在剑突下，而肋缘下右肝最大斜切面图像显示需要将超声探头在肋缘下倾斜，相对于远程操控来讲稍有困难，需要不断练习。

甲状腺相对于腹部图像采集相对困难，可能和颈部形状有关，所以检查部位对图像获取难易度同样具有影响。

体位对机械臂超声图像的采集同样具有影响。右肾长轴切面，在左侧卧位后，图像获取难易度明显较仰卧位降低。所以，在用机械臂采集图像时，嘱远程端的患者灵活变换体位能够明显降低图像的获取难度。

受检者部分评价表结果可以看出，腹部的舒适度明显高于甲状腺。因为颈部相对于腹部缺少皮下脂肪及腹腔内脂肪的缓冲，并且颈部形状为圆柱体，初始操作者不能把探头和颈部很好地贴合，所以颈部检查的不适感明显高于腹部。

另外，患者躺在检查床上后，机器臂在远程端来回移动，会造成患者的紧张或恐惧，从受检志愿者评分表上可以看出，颈部甲状腺检查时紧张度评分明显高于腹部。所以，检查前需要会诊端医师向患者讲明会诊的必要性及实施的步骤，缓解患者对于机器臂的恐惧和紧张，并在检查过程中和患者不断通过实时视频对话，降低患者的紧张情绪。