基于IoMT的骨科手术网络培训框架对医学教育的潜力

i本文的最新情况见最后《医疗器械临床研究报告》第1卷第2期（2018年）128-137页使用下一代互联网技术的基于IoMT的骨科手术网络培训框架J. Cecila，Mr. Pirela，Avinash Guptaa，Miguel Pirela-Cruzb，Parmesh RamanathancaMSCS 219，美国俄克拉荷马州立大学计算机科学系网络物理系统中心，Stillwater，OK，74078b美国埃尔帕索得克萨斯理工健康科学中心整形外科保罗福斯特医学院c美国威斯康星大学麦迪逊分校电气与计算机工程系A R T I C L E I N F O保留字：网络物理系统物联网外科培训远程医疗虚拟现实医疗物联A B S T R A C T基于物联网的方法和框架在改变工程活动的完成方式方面具有巨大的潜力。正在进行的以信息为中心的革命已经成为几个工程和其他领域创新方法和实践设计的催化剂。在本文中，医疗物联网为基础的手术培训框架的下一代框架的更广泛的背景下进行了讨论。阐述了基于网络创新全球环境的网络原则的医疗物联网框架的设计和开发。基于虚拟现实的仿真环境结合了基于触觉的界面，支持来自分布式位置的骨科手术中的专家外科医生和居民之间的协作培训和互动。还研究了使用这种基于医疗物联网的框架对医学教育的影响;结果强调了采用这种基于医疗物联网的方法进行医学教育的潜力。1. 介绍基于物联网（IoT）的框架和方法的出现在设计创新协作方法方面具有巨大潜力，这些方法支持实时协作，同时支持一系列应用的网络物理交互，包括制造[17-关于物联网概念和技术的出现的简要说明是相关的。物联网可以被描述为物理对象或嵌入电子，软件，传感器的“东西”的网络[ 45，46 ]。基于物联网的方法和框架有可能在大量软件和设备之间实现快速响应和集成数据，信息和知识共享。可以在智能手机、平板电脑和瘦客户机上运行的新兴软件应用程序（或“应用程序”）正变得无处不在。随着下一次以信息为中心的革命的开始，基于物联网的方法和技术对工程和非工程活动的影响预计将是变革性的。基于物联网的方法可以使组织更加敏捷地响应不断变化的客户需求或业务和工程的变化他们所处的环境。在医药和医疗保健方面，采用基于物联网医疗物联网（IoMT）可以被视为医疗设备，传感器和应用程序的物联网网络，使用计算机网络连接医疗保健网络和物理资源。使用新兴智能技术的基于IoMT的框架已被公认为在采用远程医疗实践中发挥关键作用[48，60]。随着基于网络和传感器的交互的出现，开发基于智能下一代的医疗技术的潜力触手可及。支持机器对机器通信和网络对机器或传感器交互的医疗设备是IoMT的基础。IoMT设备和应用程序使用云和其他平台协同工作，在这些平台上可以存储和分析相关数据和软件系统（如存储库和模拟器）IoMT也被在医疗培训的背景下，这种网络和物理交互的混合将使住院医生和外科医生能够更好地接受培训，并提供对患者数据和手术治疗能力的在线访问。本文讨论了基于IoMT的方法的设计，以支持骨科住院医师的网络培训。*Correspondent author.电子邮件地址：j.cecil@ okstate.edu（J. Cecil），avinash.gupta@ okstate.edu（A. Gupta），Miguel. ttuhsc.edu（M. Pirela-Cruz），parmesh. wisc.edu（P. Ramanathan）.https://doi.org/10.1016/j.imu.2018.05.002接收日期：2018年2月1日;接收日期：2018年4月28日;接受日期：2018年5月11日2018年1月1日至4日期间的一次评估2352-9148/©2018PublisheddbyElsevierLtd.这是一个不可避免的问题，因为CCBY-NC-NDLicense（http：//creativecommons.org/licenses/BY-NC-ND/4。0/）。目录可在ScienceDirect医学信息学杂志主页：www.elsevier.com/locate/imu《医疗器械临床研究报告》第1卷第2期（2018年）128-137页塞西尔等人129在这种医疗保健和医疗背景下，我们提出了一个先进的IoMT框架的设计(a) 使用分布式资源和智能技术接口的基于网络的外科手术培训，(b) 提供基于物联网的远程医疗服务，包括远程手术和远程医疗，包括手术规划、手术本身和对患者的术后治疗。Thrust（a）涉及为来自分布式位置的医学生和居民设计基于物联网的网络培训方法。这种培训活动可以纯粹利用网络资源（如基于虚拟现实的模拟器）进行手术培训，也可以涉及网络物理模拟器。使用下一代网络原理和技术，这种基于物联网的框架可以使骨科手术中的住院医生能够使用分布式资源以及与专家外科医生（可能位于其他位置）的协作交互进行培训这个基于物联网的医疗框架中的推力（b）涉及使用基于物联网的远程医疗框架提供医疗手术服务。在这个背景框架中，外科医生可以提供手术服务，同时利用基于物联网的技术为远程位置的患者或当外科医生在远程位置时提供手术服务。这种方法可以涵盖手术计划，核心手术过程本身和提供术后治疗服务。在本文中，讨论的重点是推力（a），这是一个基于IoMT的网络培训框架的骨科手术过程的设计;一个IoMT框架，以培训居民在骨科手术过程中称为微创稳定系统（LISS）钢板手术，这是在手术过程中使用，以治疗股骨骨折。这个先进的IoMT框架使用物联网原理和技术，支持使用VR和触觉技术和界面的个人和协作培训2. 相关工作近年来，在医学领域使用VR模拟器培训学生变得越来越普遍[52]。传统的训练方法包括使用尸体，动物和合成模型进行训练[53]。用尸体训练可能会造成感染。使用动物进行外科手术实践是不被社会接受的，随着社会规范的变化，不鼓励使用动物进行外科手术训练。用于训练的合成模型，如合成骨骼，价格昂贵，并且不是患者/人类专用的[54，55]。其他方法涉及居民学习，首先观察由专家外科医生进行的手术过程，然后慢慢进展到协助手术。使用基于虚拟现实的模拟器进行手术培训的主要好处是便于骨科住院医生以及初出茅庐的外科医生练习他们在不同外科手术中的技能。这种培训的技能可以转移到手术室[64]。虚拟现实模拟器也有助于评估住院医师的技能，并早期识别住院医师的缺陷[66，67]。已使用前后测试方法评估使用VR模拟器进行输尿管镜检查[70]、颞骨手术[71]和内窥镜检查[72]培训应用在心脏、腹腔镜手术[33-41 ]以及骨科手术[ 1-8 ]的医疗模拟器领域已经有了相当多的工作还提出了具有触觉反馈的钻井模拟器[2，16]。还研究了髋关节手术过程[3，7]、骨锯切过程[4]和骨固定[13其他论文讨论了外科医生对基于VR的模拟器的作用及其在手术中作为培训和规划工具的使用的态度[9-12 ]。触觉技术允许用户在与虚拟或模拟环境交互时体验触觉。其他研究成果强调，在手术模拟器中使用触觉接口的重要性[4，6，13]。Morris等人[26]描述了一种用于颞骨手术的基于协作VR的环境，该环境使用专用千兆以太网接口，仅通过网络发送钻孔位置/力的修改，而模型在两个位置都可用Chebbi等人[ 27 ]设计并实现了一种具有触觉界面的协作手术系统，其中用户可以在两个不同位置独立使用虚拟工具模拟手术过程。Paiva等人[28]描述了SimCEC，这是一种用于外科教育的基于云的协作虚拟环境。他们讨论了这种环境的理论和实际应用，以及为外科教育领域带来的新的可能性中间件平台已经被开发用于使用一系列网络管理方法（例如服务管理、协作机制、各种变形模型等）的高效协作[29]。人们对探索基于IoMT的方法越来越感兴趣，因为它可以提供各种服务，例如慢性病患者的持续医疗监督，远程医疗监督，这反过来可以改善偏远和农村地区患者的医疗保健[42，43，60，64]。Catarinucci等人[44]提出了一种新颖的物联网感知智能架构，用于自动监控和跟踪医院和护理机构内的患者，人员和生物医学设备。物联网在医疗保健中的应用范围包括使用物联网技术设计机器人设备为老年人提供步态康复[61]，以开发基于物联网的系统来收集，整合和呈现患者数据以支持医疗紧急情况[50];研究人员还调查了基于物联网的系统在各种医疗领域的使用，例如糖尿病患者[51]和骨科[64]。其他应用集中在基于物联网的可穿戴设备上，这些设备为用户提供健康相关的警告[62]并跟踪老年人的身体活动[63]。虽然当前的互联网在支持新的社会和商业用途方面已经变得无处不在，但它最初从未被设计用于如此广泛的应用[30]。到目前为止，解决这些问题的解决方案可以被视为短期的“补丁”;此外，应用程序的范围需要数百个附加协议和扩展，这使得其管理越来越复杂。它还在安全性、移动性、异构性和复杂性方面提出了苛刻的技术和政策挑战[30]。由于这些原因，美国、欧洲[31]、日本和其他国家[31]的一些倡议已经启动了下一代互联网的发展。在 全球网络创新环境（GENI）是由美国国家科学基金会领导的一项计划，专注于基于先进网络特性的下一代互联网框架的设计，这些特性包括多千兆带宽，低延迟，软件定义的网络和/或对资源地理位置的控制。开发的虚拟手术环境（VSE）是IoMT框架的一部分，其培训范围仅限于称为LISS接骨板手术的骨科手术过程，该手术过程可解决股骨骨折问题。LISS接骨板手术概述如下。在进行LISS接骨板手术之前，进行术前计划。随后，根据骨折的类型和强度选择所需的植入物。使用特定的复位方法将骨折部分放置到其自然位置。然后在插入导向器的帮助下将LISS接骨板插入适当位置。手术的下一个也是最重要的步骤是使用不同类型的外科螺钉将LISS钢板拧到骨上。在股骨上正确放置LISS接骨板后，分离插入导向器。最后一步是关闭手术切口。这些步骤中的每一个都被建模为VSE中的培训模块，并在第4.1节中进行了解释。在手术模拟器和训练环境的背景《医疗器械临床研究报告》第1卷第2期（2018年）128-137页塞西尔等人130这种网络可以使分布式合作伙伴能够从远程位置进行交互，包括协作培训;基于GENI的下一代技术采用软件定义网络（SDN）原则，不仅降低了当今网络的复杂性，而且还帮助云服务提供商托管数百万个虚拟网络，而无需使用常见的分离/隔离方法。根据所进行的文献综述，需要认识到以下几个方面：(a) 先前的研究尚未探索基于IoMT的技术的开发以支持手术培训。据报道，我们在本文中概述的方法是第一个基于IoMT的手术培训框架(b) 虚拟手术模拟器和环境中的先前研究尚未探索包括云技术原理在内的下一代互联网技术。本文中讨论的基于IoMT的框架已经探索并采用了云计算、软件定义网络（SDN）技术以及新兴的下一代网络技术，例如涉及GENI计划的技术（将在第2节中讨论）。解决上述问题是本文研究的主要贡献。这种网络物理培训方法的初步设计重点是仅为其中一种SIXLISS接骨板手术过程提供手术培训[68];这种早期设计在培训活动期间没有纳入触觉界面支持。在本文中，设计和实施的范围已大幅扩大，以涵盖所有六个LISS接骨板步骤，包括LISS组装、LISS插入、位置培训、骨折复位、螺钉插入和导向器取出。此外，当前的基于IoMT的框架支持触觉接口的使用，同时引入了基于化身的训练支持（先前未合并）。在第3节中，概述了物联网框架的架构，包括基于下一代GENI的联网方法。第4节提供了VSE模拟器的详细设计以及6个培训模块。第5节提供了为阐明使用此类基于IoMT的培训活动的影响而进行的学习研究的结果。第5节还提供了结果和网络测试3. 基于GENI的IoMT框架3.1. 框架中数据和信息流的信息中心模型这个IoMT框架中的数据交互相当复杂。创建了一个以信息为中心的模型，以映射/识别该IoMT中的网络和物理实体之间的各种数据和信息交换信息模型软件系统的创建已经被制造和网络物理框架的研究人员探索[65，75]。在以信息为中心的模型中，我们使用了一种称为企业工程建模语言（eEML）的建模语言;能够描述诸如信息输入、约束、机制和结果的主要元素之间的关系的任何信息建模语言都可以用于开发设计和开发软件系统所需的信息模型。使用eEML创建了一个以信息为中心的模型，并在参考文献[5]中进行了图1提供了该IoMT框架中网络物理接口VSE模拟器是IoMT框架的一部分，其中住院医生可以远程访问模拟资源并单独或协作地使用培训设备;在后者的情况下，住院医生可以访问基于IoMT的协作框架，并通过与位于其他位置的专家外科医生的交互会话使用下一代互联网技术进行培训。一个在本节中提供了这种基于分布式交互式GENI的体系结构和方法的概述。3.2. 基于GENI的框架为了支持这种分布式培训方法，手术培训应用程序使用名为Unity的3D虚拟现实引擎构建。培训模拟器中使用的Unity引擎是一个流行且易于使用的模拟和其他游戏应用平台。由于基于Unity的体系结构易受US（Unity服务器）单点故障的影响，如果US故障和/或与US的网络连接故障，则整个系统将出现故障，所有UC（Unity客户端）将被注销并断开连接。这在其他多参与者应用的背景下可能是可接受的，但鉴于手术培训应用的敏感性质，在外科应用背景下，参与者是外科医生和受训者。它们也可以被称为医疗模拟客户端（MSC）。只有一个MSC具有用于修改状态的“令牌“（例如，执行手术步骤）;其他位置的其他MSC可以观察到“具有令牌的MSC”所做的改变。在交互期间，令牌可以从一个客户端传递到另一个客户端。由于Unity不是一个开源平台，因此无法修改其库以支持针对医疗模拟服务器（MSS）连接故障的弹性。 由于这种支持在远程医疗应用中很重要，因此软件定义网络（SDN）原则已用于增加对MSS故障的弹性。SDN将网络控制和转发功能分离，使网络控制能够直接编程，这使其成为当今动态和高带宽应用的理想选择。SDN的一些好处是它是直接可编程的，敏捷的，集中管理的，基于开放标准的和供应商中立的[57]。图2显示了我们手术应用的SDN集成架构。在该体系结构中有r个冗余MSS。在这种网络架构中，可以无缝地容忍连接到r-1 MSS的失败。为了实现这一点，MSC不直接连接到MSS。相反，每个MSC通过由SDN交换机实现的代理（通过OpenFlow实现）连接到MSS; OpenFlow是允许网络控制器决定交换机网络上的网络路径分组的SDN标准如果存在m个开放流代理（OFP），则MSC被划分为m个组，并且每个组通过OFP中的一个连接到MSS。OFP在提供故障弹性而不引入太多延迟方面发挥着至关重要的作用。4. IoMT框架一般来说，基于UML的类和通信图可以用来提供软件系统的概述。类图在描述系统内部的类和对象以及它们之间的关系时很有用[58]。通信图是用于对程序中各种软件组件之间的基本关系进行建模的设计图[59]。通信图用于帮助设计VSE模拟器和IoMT框架的各种培训和接口模块为了简洁起见，图3中仅示出了描绘训练交互的通信图的部分视图;VSE中的各种训练模块由名为“管理器”的软件实体协调其他模块有助于促进IoMT框架的各种网络物理组件之间的数据和信息交换，包括在训练期间使用触觉设备完成的基于触觉的交互（图4）。IoMT培训经理（网络组件）协调基于模拟的整体培训活动。它与培训模块管理器和其他模块交互，以确保《医疗器械临床研究报告》第1卷第2期（2018年）128-137页塞西尔等人131图1. 基于IoMT的框架中的网络和物理组件以及交互培训活动顺利完成。培训模块管理器在培训活动期间在GENI网络管理器的帮助下保持控制并监督用户与IoMT框架中的各种培训模块之间的触觉设备具有多个控制按钮，允许个体住院医生完成一系列活动，包括抓握手术工具以执行插入/放置任务，以及在基于模拟的训练环境中进行更高级的钻孔活动的使用C#和JavaScript实现了各种仿真模块和管理器组件。4.1. 开发培训环境基于IoMT的训练框架中基于模拟的训练环境（如前所述）是使用Unity 3D游戏引擎开发的。各种骨骼、外科植入物（如图2. 远程医疗手术应用的架构（MSS是医疗模拟服务器，MSC是医疗模拟客户端，OFP是基于OpenFlow交换机的代理）。《医疗器械临床研究报告》第1卷第2期（2018年）128-137页塞西尔等人132图3.第三章。在VSE设计阶段制定的通信图见图4。Geomagic Touch Haptic设备。在与专家外科医生协商研究患者骨骼的MRI图像后，使用Solidworks™构建了培训环境中的LISS板、支撑物）和手术工具、桌子和其他物体;鉴于该方法基于VR的功能，创建了成人和儿童骨骼模型以支持培训过程。还向住院医师提供了基于文本的说明，这使得培训过程更具互动性。住院医生可以选择关闭虚拟形象和基于文本的说明，并在没有任何指导的情况下练习手术步骤。图5示出了其中一个训练模块（LISS组装训练模块）的全屏视图;可以看出，它具有多个视图和化身，以使居民能够以交互方式更有效地练习除了鼠标和键盘之外，主要的交互界面是一个基于触觉的界面，它是使用Geomagic Touch™触觉设备提供的（图1）。 4）;这使得住院医生和用户能够更直观地触摸、握住各种培训对象、手术工具和模拟环境并与之交互。基于IoMT的模拟器框架由六个培训模块组成，包括LISS组件图5. LISS组装培训模块的视图，显示3D头像和基于文本的说明。模块、LISS插入模块、LISS定位模块、骨折复位模块、螺钉插入模块和导向器取出模块。图 6提供了六个培训模块的快照。六个培训单元的概要（包括培训活动的具体目标和范围）如下：1. LISS装配培训模块本模块的目的是使用户了解并练习使用插入导向器和其他组件组装LISS接骨板。用户使用触觉装置与该模块进行交互，将固定螺栓插入插入导向器，以便将LISS接骨板连接到导向器上（图6）。用户还将稳定螺栓插入导向器中，以获得更稳定的固定。《医疗器械临床研究报告》第1卷第2期（2018年）128-137页塞西尔等人133见图6。六个培训模块的快照2. LISS插入培训模块本模块的目的是使用户了解并练习将组装好的LISS接骨板插入患者腿部。使用触觉装置，用户将LISS接骨板插入股外侧肌和骨膜肌肉之间（图6）。然后，用户插入克氏针，并执行相关活动，包括稳定任务（使用插入套管）以及学习取出穿刺器。3. 岗位培训模块在本模块中，用户练习将组装好的LISS板放置在正确的位置和方向。使用红色、绿色和黄色灯的组合（图6），模拟环境在训练会话期间提供警告和提示，以帮助用户提高他们在上述过程中的放置和定向技能4. 骨折复位培训模块在本模块中，用户练习使用拉力复位装置将骨折碎片重新定位在其原始位置。用户创建穿刺切口，并使用穿刺器重新插入套管。后来。他们插入牵引复位器械，最后取出动力工具以复位骨折（图6）。所有这些活动都是使用触觉设备执行的5. 螺钉插入培训模块本模块的目的是使用户了解并练习插入螺钉，以便将LISS接骨板连接到骨折骨上。用户使用触觉使能动力工具（图6）完成螺钉插入活动。他们创建穿刺切口并使用套管针插入套管随后，用户将螺钉连接到触觉使能驱动器并拧紧它们。6. 导引导管移除培训模块培训环境的重点是为住院医师提供实践手术后取出导向器;这是通过使用虚拟形象和基于文本的提示来实现的;用户练习移除插入套管和稳定螺栓，然后最终移除插入引导件（图6）以及固定螺栓。5. 学习评估和相关讨论通过与德克萨斯州埃尔帕索的德克萨斯理工大学健康科学中心保罗福斯特医学院的外科医生和住院医生的互动，研究了使用基于IoMT的网络培训方法培训住院医生的有用性和影响。学习研究在几年内分几个阶段进行参考文献[69]报告了涉及11名参与者的初步研究结果(1)居民和学生远程访问基于云的VSE和（2）居民和学生通过与专家外科医生的互动 随着模拟模块开发的进展，专家外科医生提供了反馈，包括对每个模拟模块内各种培训细节的修改;这是为了验证与基于模拟的培训场景相关的手术细节的内容和正确性;这些变化在基于物联网的模拟环境中实施。在实施并验证这些变更后，使用基于IoMT的网络培训框架对骨科住院医师和学生的学习活动进行了评估。在这两个主题中，首先对参与者进行预测试，以评估他们与LISS手术程序相关的知识/技能。预测试后，参与者与模拟器互动，并使用它来练习和学习LISS接骨板手术过程。随后，通过后测试对参与者进行了评估。推力1的试验前后结果如图7所示，图2中示出了推力。第八章前测和后测中的一些问题包括以下内容：如何确保板与固定装置对齐？• 在手术室中，什么器械可以正确定位肢体·《医疗器械临床研究报告》第1卷第2期（2018年）128-137页塞西尔等人134桌子？图7. 独立触觉模拟器的测试前和测试后结果。• 指定初始在手术过程中，什么样的X光片是最重要的描述如果LISS钢板定位太远的潜在并发症？插入螺钉。在导轨拆卸过程中，最后一个螺栓是哪个？X为什么。图8.协作式触觉模拟器的前测试和后测试结果。···《医疗器械临床研究报告》第1卷第2期（2018年）128-137页塞西尔等人135表1定性分析调查的结果标准平均分他们对LISS钢板手术过程的理解。从他们那里获得的反馈表明，所有参与者都对IoMT框架中模拟器的性能感到具有最小的延迟问题。六个参与者中有两个显示1.Haptic Interface 2.模拟器的可用性程度3.基于文本的交互的有用程度。4.基于3D化身的交互的有用程度。5.在模拟环境中导航的便利性。6.E：为了完成训练，你必须集中注意力吗？（1：低，10：高）7。挫折感：当您尝试完成培训中的手术步骤时，您有多沮丧（1：低，10：高）8。心理需求：培训对心理需求有多大？（1：低，10：高）9.体能需求：训练对体能的要求有多高？（1：低，10：高）10。时间需求：你在训练中有多匆忙？（1：低，10：高）8.38.47.38.17.73.92.72.12.81.8专家外科医生将改善归类为显著改善（指改善40分或以上）。4名参与者表现出10 - 40分的中度改善。5.2. 测试前后数据在学习研究完成后，收集来自测试后和测试前评估的数据;进行Welcht检验以比较测试前和测试后的结果（从0到100分进行评分）;使用配对样本t检验，因为它被设计用于重复测量，因为测试前和测试后由相同的参与者进行，这是一种重复测量测试。分析测试1：通过IoMT框架（前测和后测），基于住院医师在独立培训模式下练习前后的评估分数进行。t的绝对计算值超过临界值（6.716>2.064），得出平均值差异具有统计学显著性的结论。可以进一步得出结论，学生考试成绩的提高是由于与基于IoMT的模拟器培训方法的相互作用。分析测试2：这是根据住院医师在通过IoMT框架进行协作培训模式实践前后的评估分数进行的。t的绝对计算值超过了临界值（4.83> 2.365），这证明了如何确保LISS板与固定装置对齐？洞是怎么编号的？(proX近端至远端或远端至近端x近端）指定C形臂进入的方向什么器械可以将肢体正确放置在手术台上？如果关节的关节面没有适当复位，会出现什么问题？5.1. 学习研究推力1的试验前和试验后结果如图7所示。每个参与者的分数在Y轴上以0到100的标度表示（在X轴上表示）。可以注意到，24名参与者中有20名表现出对LISS接骨板手术过程的理解有所改善;所显示的改善分为两组：显著或中度。如果参与者表现出40分或以上的改善，则参与研究的首席外科医生10 - 40分的改善范围被称为“中度”。如图7所示，在表现出进步的20名学生中，11名学生表现出显著进步，9名学生表现出中等进步。这些结果强调了使用基于IoMT框架的培训对提高骨科手术过程理解的影响。反馈也获得了有关的触觉接口和教学化身在基于模拟器的环境中使用的有用性。对于第2阶段，6名参与者使用IoMT框架与模拟器进行协作交互;这些实验和交互涉及来自不同位置的用户参与。Pirela-Cruz担任了外科医生专家的角色，当参与者需要指导时，他能够通过GENI网络与参与者交互使用VSE。前后测试的结果如图所示。第八章6x名参与者在以下方面表现出改善：学生是由于与基于IoMT的VSE模拟器的学习交互。5.3. 定性分析除了前测和后测分析外，还进行了定性分析调查。我们之前在参考文献[ 49 ]中对不同的参与者进行了这项调查。20名用户（包括10名医学生和10名居民）参与了本次调查。在这项调查中，用户根据各种标准对模拟器进行了评级，例如实用性、用户友好性等（如表1所示）。第7至12项标准基于NASA任务负荷指数（TLX）[73]。该指数是衡量从飞机驾驶舱、指挥、控制和通信（C3）工作站到实验室环境等各种应用中用户工作量的领先标准之一。总共为用户提供了1小时的时间来回答调查中的标准。在定性分析调查中收到了用户的积极反馈。在触觉界面的有用性方面，用户提供了一个分数，8.4关于模拟器的可用性。如从表1所见，当与基于文本的指令相比在导航方便性方面，平均在与模拟器交互时需要中度聚焦（3.9/10），并且据报告挫折水平较低（2.7）。心理需求和身体需求的平均得分分别为2.1和2.8。在与模拟器的互动中，用户并没有太过匆忙在这些基于IoMT的学习/训练会话期间，基于GENI的网络关于延迟的性能也使用互联网控制消息协议（VoIP）ping来测量。发现延迟稳定在46 ms左右，这是可接受的[5]。这些网络实验表明了基于GENI的整体联网方法在医疗手术培训课程期间支持基于IoMT的分布式交互的可行性。更多的实验正在继续增加与来自多个地点的专家外科医生互动的居民数量。·····《医疗器械临床研究报告》第1卷第2期（2018年）128-137页塞西尔等人1365.4. 今后工作本文讨论的主要焦点是基于IoMT的网络培训框架的设计，该框架适用于称为LISS接骨板的骨科过程;目前，我们正在扩大手术培训活动的范围，并使用新兴技术（如Hololens ™和Vive ™）创建基于VR的模拟器。为了研究技能从一个系统到另一个系统的可转移性，一些研究人员还进行了转移有效性研究[56，74]。转移有效性研究测试在使用VR模拟器的培训期间学习的技能是否可转移到物理模拟器。我们计划在该项目的下一阶段进行此类转移有效性研究。6. 结论基于IoMT的方法和框架有可能影响从工程到医疗保健的广泛领域。本文提出了拟议的框架侧重于支持网络培训活动，使用触觉使能VR环境的个人和协作培训使用下一代互联网技术和原则。在该网络培训框架中，手术培训的范围仅限于称为LISS接骨板手术（用于解决股骨骨折）的骨科手术过程。讨论了模拟环境的详细设计以及基于GENI的网络技术在支持赛博训练活动中的作用作为可行性研究的一部分，一所医科大学的骨科住院医师使用这种基于IoMT的框架进行培训活动;进行的评估研究对在外科教育中采用这种基于IoMT的框架的潜力进行了低估。这些网络培训活动可以被视为更广泛的基于IoMT的远程医疗框架内的长期计划的一部分，该框架强调医学中的下一阶段的研究将调查远程医疗方法的设计，这些方法可以帮助医生使用医疗机器人、一系列基于IoMT的传感器和一系列网络组件提供手术服务。致谢本材料基于国家科学基金会支持的工作[授权号CNS 1257803]。本材料中表达的任何观点、发现、结论或建议均为作者的观点，不一定代表美国国家科学基金会（NSF）的观点。附录A. 补充数据与 本 文 相 关 的 补 充 数 据 可 以 在 http ： //dx 上 找 到 。doi.org/10.1016/j.imu.2018.05.002。引用[1] 蔡博士，刘庆成，刘惠英，谢女士，蔡FC。基于CT横断切片的虚拟现实面部轮廓整形手术模拟器。生物信息学与生物医学工程，（iCBBE）2011年 第五届 国际会议。IEEE;2011年5月。p. 一比四[2] 杨文龙，李晓梅，李晓梅，李晓梅. 骨科基本技能的虚拟现实模拟器：设计和验证研究。J Biomed Inf2010;43（5）：661-8.[3] BlythP，Stott NS，Anderson IA.髋部骨折模拟训练系统在医院环境中使用。 损伤2007;38（10）：1197-203。[4] 林毅，王X，吴芳，陈X，王C，沈G. 具触觉回馈之骨锯技能学习手术训练模拟器之开发与验证。J Biomed Inf 2014;48：122[5] 吴晓波，李晓波.骨科手术训练的分布式协同仿真环境。 系统会议（SysCon），2017年度IEEE国际。IEEE; 2017年4月。p. 一比八[6] Morris D，Sewell C，Blevins N，Barbagli F，Salisbury K.颞骨手术仿真的协同虚拟环境。医学影像计算与计算机辅助介入国际会议。Springer BerlinHeidelberg; 2004，September. p. 319比27[7] [10]张文辉，张文辉. 使用体积触觉接口模拟患者特定的颈椎髋部骨折手术。IEEE（Inst Electr Electron Eng）Trans Biomed Eng2008;55（4）：1255-65。[8] [10] 杨文， 杨文.严肃 的膝关 节置换手术 程序教育和 培训游戏。Proc Soc BehavSci2010;2（2）：3483-8.[9] CitakM，Gardner MJ，KendoP. 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