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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2022-06-22 22:39
引言
隨著科學(xué)技術(shù)水準(zhǔn)的進(jìn)步,醫(yī)療器械產(chǎn)品,特別是有源醫(yī)療器械的工業(yè)水準(zhǔn)越來(lái)越先進(jìn),產(chǎn)品向著功能集成和綜合快速發(fā)展 [1]。創(chuàng)新型醫(yī)療器械層出不窮,然而,面對(duì)功能越來(lái)越多樣化的醫(yī)療設(shè)備,如何保證醫(yī)護(hù)人員與患者安全、有效、快速、準(zhǔn)確地使用醫(yī)療器械變得尤為重要 [2]?;谝陨鲜聦?shí),可用性測(cè)試逐步被廣大醫(yī)療器械從業(yè)人員所接受和認(rèn)可 [3],可用性測(cè)試的目的在于發(fā)現(xiàn)能夠使醫(yī)療器械操作更簡(jiǎn)單 [4]、更安全、更有效和更好用的改進(jìn) [5],而相關(guān)改進(jìn)將使得與器械相關(guān)的每一個(gè)人受益,特別是制造商、用戶還有患者 [6]。可用性設(shè)計(jì)出色的醫(yī)療器械,可以獲得比較可觀的直接收益,例如 :能夠較為迅速的被市場(chǎng)接受和認(rèn)可 ;無(wú)需大量投入的市場(chǎng)培育和培訓(xùn) ;校對(duì)簡(jiǎn)單的用戶手冊(cè)和學(xué)習(xí)工具 ;相對(duì)較少的不良事件和用戶投訴 ;同時(shí)能夠延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命,提高使用者滿意度等 [7-8]。
手術(shù)機(jī)器人是近年來(lái)工業(yè)技術(shù)水準(zhǔn)在醫(yī)療器械上集中應(yīng)用的最成功的代表,是集多項(xiàng)現(xiàn)代高科技手段于一體的綜合體。目前的醫(yī)用手術(shù)機(jī)器人多用于外科手術(shù)和微創(chuàng)手術(shù) [9]。外科醫(yī)生通過(guò)操縱驅(qū)動(dòng)機(jī)器臂控制手術(shù)機(jī)器臂進(jìn)行手術(shù),為遠(yuǎn)端手術(shù)和精準(zhǔn)手術(shù)奠定了基礎(chǔ)。然而,手術(shù)機(jī)器人的多執(zhí)行緒控制,多操作關(guān)節(jié),多操作介面特性,對(duì)本身的可用性評(píng)價(jià)就顯得尤為重要和迫切 [10]。通過(guò)針對(duì)手術(shù)機(jī)器人的可用性測(cè)試,評(píng)價(jià)手術(shù)機(jī)器人是否滿足預(yù)期用戶需求,能否滿足安全操作的需求 [11-12]。通過(guò)設(shè)計(jì)更改,達(dá)到設(shè)計(jì)改善和設(shè)計(jì)確認(rèn)的目的,確認(rèn)其不會(huì)造成危險(xiǎn)性使用失誤,構(gòu)成了手術(shù)機(jī)器人可用性評(píng)價(jià)的核心內(nèi)容 [13]。
中國(guó)大陸手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的開發(fā)起步較晚,目前已有部分產(chǎn)品走向臨床應(yīng)用。但針對(duì)手術(shù)機(jī)器人可用性評(píng)價(jià)的研究尚未充分開展,相關(guān)研究報(bào)告較少,也尚未形成標(biāo)準(zhǔn)。本文針對(duì)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的可用性,開展可用性評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)步驟、評(píng)價(jià)思路研究,形成一套科學(xué)、有效的醫(yī)用機(jī)器人可用性評(píng)價(jià)方案,為手術(shù)機(jī)器人行業(yè)可用性評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)。
01、材料與方法
可用性測(cè)試一般采用無(wú)干擾觀察。通過(guò)觀察研究手術(shù)機(jī)器人操作者如何操作使用醫(yī)療器械,通過(guò)觀察機(jī)器人與用戶身體的合適度和協(xié)調(diào)性,機(jī)器人設(shè)計(jì)邏輯與使用者的思維符合程度,以及操作任務(wù)中的流暢度等資訊對(duì)器械的可用性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
資料收集 :列出需要收集的資料類型(如筆記、照片、視頻),以及如何記錄和存儲(chǔ)這些資料。收集每個(gè)階段任務(wù)的筆記、照片、視頻整理成電子文檔存儲(chǔ)在工作站中。解釋如何分析原始資料,如何根據(jù)使用者行為和回饋尋找發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不足或缺陷。
測(cè)試參與者 :測(cè)試參與者一般為醫(yī)療器械的預(yù)期使用者,對(duì)于手術(shù)機(jī)器人來(lái)說(shuō),主要包括醫(yī)護(hù)人員、患者和協(xié)作者。
記錄測(cè)試 :可用性測(cè)試資料集是定性資料和定量資料的結(jié)合,通常用來(lái)描述測(cè)試參與者行為、觀點(diǎn),并幫助識(shí)別所評(píng)估設(shè)計(jì)的可用性優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)??捎眯詼y(cè)試收集的常見(jiàn)資料 :任務(wù)時(shí)間、任務(wù)完成率、使用失誤率、對(duì)所選擇設(shè)計(jì)屬性的主觀判斷、替代設(shè)計(jì)的參數(shù)選擇、相關(guān)口頭評(píng)論、對(duì)觀察到的參與者行為及設(shè)備交互的描述。
02、結(jié)果
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)的基本要求
可用性評(píng)估是基于任務(wù)的,任務(wù)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣能直接影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。所以在招募測(cè)試者時(shí),首先應(yīng)設(shè)計(jì)手術(shù)機(jī)器人的預(yù)期用途和工作模式。比如 :針對(duì)骨科機(jī)器人的可用性評(píng)價(jià) :能夠精準(zhǔn)的進(jìn)行脊柱定位和操作,且不產(chǎn)生不易理解的命令和動(dòng)作 [14]。一般來(lái)說(shuō),想要設(shè)計(jì)出合適的任務(wù)須注意以下幾點(diǎn)。
2.1.1 將任務(wù)設(shè)定為手術(shù)機(jī)器人核心的功能或操作流程
現(xiàn)階段的手術(shù)機(jī)器人可以執(zhí)行很多手術(shù)操作和任務(wù),但在可用性試驗(yàn)中,不可能把所有功能都執(zhí)行一次。所以應(yīng)按照精益原則,把有限的資源放在最有價(jià)值的環(huán)節(jié)上,機(jī)器人產(chǎn)品最核心的功能或操作流程就是定位和跟隨醫(yī)生的操作 [15-16],精確的復(fù)制并給予相應(yīng)的回饋。
2.1.2 可用性測(cè)試應(yīng)符合常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)范
可用性測(cè)試設(shè)計(jì)者應(yīng)按照實(shí)際使用者的需要設(shè)計(jì)試驗(yàn)流程,實(shí)際情況中,會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)者基于自身考慮,將多個(gè)小任務(wù)合并整合為一個(gè)任務(wù),這樣做是可以考慮的,但如果小任務(wù)之間的操作流程存在與事實(shí)相違背的情況,那么整個(gè)可用性測(cè)試就是不可取的。
2.1.3 可用性測(cè)試需基于特定應(yīng)用場(chǎng)景
可用性試驗(yàn)需明確測(cè)試需要的場(chǎng)景和周圍的情況。例如,任務(wù)是“測(cè)試骨科機(jī)器人進(jìn)行外科手術(shù)室的可用性評(píng)價(jià)”,可以實(shí)際建立這樣一個(gè)場(chǎng)景“在手術(shù)室行人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù),整個(gè)手術(shù)在醫(yī)生監(jiān)督下,由機(jī)器人在病人股骨上鉆孔擴(kuò)大髓腔,插入假體”。這樣就明確了測(cè)試用戶執(zhí)行的具體任務(wù)和目的,不會(huì)使任務(wù)變得晦澀生硬,用戶也能更好的理解并執(zhí)行任務(wù)。
2.1.4 明確任務(wù)的起點(diǎn)和終點(diǎn)
可用性試驗(yàn)需要有明確的試驗(yàn)起點(diǎn)和試驗(yàn)終點(diǎn),且可評(píng)價(jià)。比如 :任務(wù)是“人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)”,那么起點(diǎn)頁(yè)面可以是操作者、測(cè)試用模型就位,終點(diǎn)頁(yè)面就是髖關(guān)節(jié)假體置換成功。同時(shí),可用性試驗(yàn)除了檢查是否能夠達(dá)到試驗(yàn)終點(diǎn),還需要評(píng)價(jià)一些關(guān)鍵的中間指標(biāo)。比如 :醫(yī)師操作效率、是否造成了誤操作和撤回操作,醫(yī)生總體滿意度等。
2.1.5 避免提供線索和描述操作步驟
任務(wù)應(yīng)給出具體目標(biāo),而不是操作步驟。以髖關(guān)節(jié)置換為例 :如果直接告訴用戶“截?cái)喙晒穷i,操作取頭器取出股骨頭 ;打入骨圓釘 ;準(zhǔn)備髖臼,打入股骨頭假體,固定”。那么測(cè)試者在進(jìn)行可用性測(cè)試時(shí)思路可能是這樣的 :控制手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行截?cái)嗖僮?、控制取頭器、夾取骨圓釘、找髖臼、找打入操作按鈕,如此下來(lái),完整的任務(wù)就這樣被拆分成了多個(gè)分離的小操作步驟,失去了測(cè)試的意義。
基于以上設(shè)計(jì)思路,具體設(shè)計(jì)的骨科手術(shù)機(jī)器人可用性測(cè)試任務(wù)評(píng)價(jià)表見(jiàn)表 1,本表共設(shè)計(jì) 11 項(xiàng)任務(wù),分別針對(duì)手術(shù)機(jī)器人的基本操作、基本控制、基本處理、出現(xiàn)報(bào)警的處置、軟體和系統(tǒng)等方面的可用性進(jìn)行評(píng)測(cè)。

表 1 骨科手術(shù)機(jī)器人可用性測(cè)試:測(cè)試會(huì)話的任務(wù)示例
2.2 可用性的測(cè)試物件要求
手術(shù)機(jī)器人預(yù)期用戶可以分為護(hù)理人員和臨床醫(yī)生。每個(gè)用戶組可在不同的使用場(chǎng)景中與機(jī)器人系統(tǒng)交互。以下各節(jié)概述了每個(gè)用戶組的特殊設(shè)計(jì)考慮和評(píng)估方法。
2.2.1 護(hù)理人員
護(hù)理人員的使用場(chǎng)景是最需要考慮人為因素的類型,因?yàn)樗麄兪鞘苋藶殄e(cuò)誤傷害影響最大的類型。患者和醫(yī)護(hù)人員通常與設(shè)備系統(tǒng)外接設(shè)備直接交互,因此任何涉及患者的外接設(shè)備的人為因素形成性研究都應(yīng)集中于此用戶組。
應(yīng)盡可能減少護(hù)理人員連接和斷開周邊元件(如電源或資料電纜)的需要。各種類型的連接應(yīng)設(shè)計(jì)成獨(dú)立的配置,以防止醫(yī)護(hù)人員錯(cuò)誤連接。所有的連接在視覺(jué)和 / 或觸覺(jué)上應(yīng)截然不同。對(duì)于需要重復(fù)進(jìn)行的操作事件(例如 :機(jī)械臂操作),應(yīng)制定用例以描述介面資訊、正常日常使用下的預(yù)期頻次以及所涉及的任何鎖定機(jī)制。所有連接器 / 插座應(yīng)設(shè)計(jì)成可防止意外斷開的類型??梢圆捎面I槽等設(shè)計(jì)以保證在進(jìn)行電氣連接時(shí)連接器對(duì)準(zhǔn),從而防止意外損壞插腳。同時(shí)設(shè)計(jì)建議使用耐用材料,以保證能夠重復(fù)使用。與報(bào)警一樣,形成性使用研究應(yīng)設(shè)計(jì)成能夠評(píng)價(jià)患者 / 護(hù)理人員是否能夠正確地操作這些連接且不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤或無(wú)意中損壞連接器。
2.2.2 臨床醫(yī)生
針對(duì)臨床醫(yī)生(臨床工程師、急救人員等)的用例在包括與患者或護(hù)理人員相同內(nèi)容的同時(shí),還應(yīng)包括如何在提供緊急護(hù)理的同時(shí)不對(duì)患者和 / 或器械造成損害。手術(shù)過(guò)程中的報(bào)警條件應(yīng)簡(jiǎn)單易懂,以便醫(yī)護(hù)人員在注意到報(bào)警后能立即采取適當(dāng)?shù)拇胧?。所有?bào)警都應(yīng)該清晰易懂,易于醫(yī)護(hù)人員理解。應(yīng)進(jìn)行形成性研究證明報(bào)警的可理解性以及可做出恰當(dāng)反應(yīng)的能力。
在醫(yī)院的臨床醫(yī)生通常會(huì)使用外部設(shè)備連接到手術(shù)機(jī)器人來(lái)控制系統(tǒng)性能。這些裝置的可用性研究主要集中于所提供的資訊的控制和顯示。如果使用觸控式螢?zāi)辉O(shè)計(jì),則圖示、布局和文本大小應(yīng)設(shè)計(jì)的易于讀取。初期的形成性研究可以針對(duì)展示螢?zāi)徊季诌M(jìn)行,研究觀察使用者與螢?zāi)坏慕佑|交互過(guò)程,見(jiàn)圖 1。

圖1 手術(shù)機(jī)器人按鍵分布示例
03、可用性測(cè)試的討論
3.1 與臨床試驗(yàn)的關(guān)系
可用性測(cè)試的核心目的是評(píng)價(jià)醫(yī)療設(shè)備是否能夠滿足使用者的使用需要,同時(shí)對(duì)使用者不造成傷害和使用不舒適感,同時(shí),可用性測(cè)試還應(yīng)能夠發(fā)現(xiàn)在實(shí)際使用過(guò)程中可能引起的風(fēng)險(xiǎn)及危險(xiǎn)操作。同時(shí),在可用性測(cè)試中,還會(huì)基于測(cè)試物件的特性,有目的的設(shè)置一些干擾步驟,試驗(yàn)設(shè)計(jì)方通過(guò)觀察測(cè)試參與者在遇到干擾的時(shí)的主管、客觀反映,以及是否發(fā)生使用困難或使用錯(cuò)誤。而醫(yī)療器械臨床試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證醫(yī)療器械的安全性和有效性,二者的設(shè)計(jì)思路是完全不一樣的。同時(shí),在臨床試驗(yàn)中,醫(yī)療器械的制造廠商和臨場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是證明設(shè)備滿足其預(yù)期用途,但作為上市前的臨床評(píng)價(jià),其目的不是為了找出設(shè)計(jì)改進(jìn)的機(jī)會(huì),而是為了針對(duì)產(chǎn)品安全有效提供支援證據(jù) [17]。
臨床試驗(yàn)不能作為可用性測(cè)試的替代品。在可用性測(cè)試中,考慮到實(shí)際可行性和倫理要求,一般采用模擬體?;蛘呷梭w模型進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí),可用性試驗(yàn)中也存再這干擾步驟或者試錯(cuò)研究,而這些內(nèi)容在真實(shí)臨床試驗(yàn)中是不可能出現(xiàn)的。同時(shí),臨床試驗(yàn)由于時(shí)間和場(chǎng)地限制,也不會(huì)對(duì)使用場(chǎng)景進(jìn)行完整和系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。但是,二者也有部分關(guān)聯(lián)性,臨床試驗(yàn)中,醫(yī)生作為器械的第一使用人,一定會(huì)發(fā)現(xiàn)一些可用性的問(wèn)題,但二者的任務(wù)目的是完全不同的。
3.2 形成性可用性測(cè)試和總結(jié)性測(cè)試的關(guān)系
形成性可用性測(cè)試是用來(lái)評(píng)價(jià)演化中的設(shè)計(jì),目標(biāo)是識(shí)別設(shè)計(jì)改進(jìn)的機(jī)會(huì),并保證設(shè)計(jì)朝著正確的方向不斷發(fā)展 [18]??傮w來(lái)說(shuō),形成性可用性測(cè)試可以是一種隨意或正式的方式進(jìn)行。而總結(jié)性可用性測(cè)試一定是以正式的方式進(jìn)行的,有一個(gè)周密的、審查好測(cè)試計(jì)畫引導(dǎo),并被持續(xù)管理。同時(shí),在醫(yī)療器械進(jìn)行注冊(cè)申報(bào)時(shí),應(yīng)提交總結(jié)性可用性測(cè)試報(bào)告,二者的區(qū)別見(jiàn)表 2。同時(shí),如果在總結(jié)性測(cè)試就從本質(zhì)上轉(zhuǎn)化成了形成性測(cè)試,同時(shí)產(chǎn)品也需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和重新測(cè)試。

表 2 形成性可用性測(cè)試與總結(jié)性可用性測(cè)試比較
04、結(jié)論
由于醫(yī)療器械功能的不斷增加,以及功能不斷細(xì)化,用于保障使用者安全的可用性測(cè)試越來(lái)越重要??捎眯詼y(cè)試從使用者交互的角度對(duì)使用者介面進(jìn)行調(diào)試,確保發(fā)現(xiàn)使醫(yī)療器械操作更簡(jiǎn)單、更安全有效的機(jī)會(huì)。同時(shí),對(duì)于監(jiān)管方,如果使用者介面設(shè)計(jì)存在缺陷,可能會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)性使用失誤,而可用性測(cè)試可以提高發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷的機(jī)會(huì),從而最終降低產(chǎn)品的使用風(fēng)險(xiǎn)。本文結(jié)合手術(shù)機(jī)器人的特點(diǎn),提出了手術(shù)機(jī)器人可用性測(cè)試的基本流程和基本人員要求,針對(duì)手術(shù)機(jī)器人可用性評(píng)價(jià)的核心功能,可用性測(cè)試涉及的操作規(guī)范,可用性測(cè)試應(yīng)用場(chǎng)景要求,任務(wù)的起點(diǎn)和終點(diǎn)等方面進(jìn)行了討論,希望對(duì)中國(guó)大陸從事手術(shù)機(jī)器人可用性評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)者和醫(yī)療器械廠商有所幫助。
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