捕捉手术精髓：宗和·蔡获得美国国立卫生研究院开拓者基金，开发外科医生自主辅导系统

在篮球运动中，要想投出完美的罚球，就要将视线集中在篮筐上。在棒球运动中，要想投出完美的球，就要盯着捕手的手套。

这就是所谓的“专注眼神”技巧，它要求延长视觉注意力的持续时间，以提高协调性和表现。这是一种经过研究证实的应对高压力时刻的方法，这些时刻需要精确的运动技能。这种技巧不仅在体育竞技中被研究，还在手术室中被研究——在机器人辅助的微创手术中，外科医生的“专注眼神”可以发挥辅助作用。

自2022年起，宗和·晁（Zonghe Chua）担任凯斯工程学院电气、计算机与系统工程系助理教授，他希望进一步加深对这一技巧的了解。他的项目“机器人辅助手术训练的自主注视指导”将获得美国国家卫生研究院（NIH）著名的R21 Trailblazer奖项资助，该计划支持新的和早期职业的研究人员。这笔为期三年的586,000美元资助金将帮助晁捕捉专家的注视，并开发更有效的手术培训。

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有了NIH的资助，晁有了明确的研究重点：“真正像专家一样感知手术场景意味着什么？”

“我们试图将其提炼成算法或计算模型，”他解释道，并指出机器人手术平台很难控制，因为虽然它们可以模仿手部动作，但并不完全是一一对应的——因此，使用这些机器人进行手术需要一段时间才能熟练。他希望缩短这一学习曲线，并在现有证据的基础上继续研究，这些证据表明，教会初级外科医生观看哪里可以帮助他们更好地控制机器人手术平台。

“这个项目真正关注的是捕捉这种专家的视觉，”晁说，“看看我们是否能为仍在学习如何使用机器人的新手外科医生提供一些教学辅助。”

在机器人辅助手术中，外科医生通过内窥镜摄像头观察体内情况，该摄像头使用两个摄像头为外科医生提供患者体内的3D视野。在这种手术工具中，晁计划使用类似于虚拟现实耳机中的注视追踪技术。

他将与大学医院泌尿学研究所合作进行这项研究，该研究涉及三个主要步骤。首先，团队将衡量专家与新手外科医生之间的区别。然后，他们将努力开发一个专家注视的计算模型。最后，他们将测试该系统是否对新手有效，能否提高他们的技能。

“手术专家很少见，”晁说，“这是一种宝贵的资源，但如果你能将这种资源转化为计算模型，然后展示给外科医生，以发展他们的专家注视，那么你就可以提高手术专家的可及性，尤其是在培训期间。”

优化手术方法

专家外科医生的时间往往有限；他们需要在手术室工作，并且急需培养下一代外科医生。

通过量化他们的专业知识并训练计算模型，“某些方面可以实现民主化或更容易获得，甚至对其他机构也是如此，”晁说。自主教练系统也是降低手术教学成本的重要一步。

晁对凯斯西储大学的合作研究环境表示感激。

“[凯斯西储大学]社区是进行生物医学驱动研究的绝佳场所，”他说，“工程学院和整个社区——工程学院内的工程系和电气工程系——那里的专业知识——正是我能够在职业生涯初期取得成功并获得[NIH Trailblazer奖]的真正原因。”