Применение оптических меток в аттестации и обучении базовым эндохирургическим навыкам на лапароскопических бокс-тренажерах

Abstract

Реферат. Объективная оценка эндохирургических навыков может проводиться на традиционных лапароскопических бокс-тренажерах без привлечения экзаменатора. Это стало возможным благодаря системам трекинга действий и измерения силы. Используемые для этого технологии могут быть оптическими, механическими, электромагнитными или ультразвуковыми. Однако это существенные и громоздкие модификации бокс-тренажера, нивелирующие преимущества в портативности и цене. Целью исследования было предложить нетривиальный подход к оценке эндохирургических навыков с использованием оптических меток в упражнениях реальной среды обучения. Предлагаемый метод основан на программном считывании оптических меток «положительные» и «ошибочные». В качестве меток применялись разновидности штрих-кодов и QR кода. Оборудование не потребовало каких-либо сенсоров, кроме двух стандартных USB-камер. В соответствии с базовыми эндохирургическими навыками мы разработали 6 упражнений для тестирования предложенного метода. Штрих-коды создавались и считывались собственным программным продуктом, написанным в Java с задействованием открытых библиотек Zxing and Sarxos. Приложение позволяет работать как с линейными, так и с двухмерными штрих-кодами. В зависимости от специфики упражнений мы применяли QR code, Code 128 или Circular Code 128. Метки помещались на физические объекты, такие как кубик в упражнении «бимануальная координация». Технология ориентирована на то, чтобы открыть возможность создания простых и валидных инструментов оценки на бокс-тренажерах. Упражнения с оптическими метками просты и дешевы при создании, что может быть ценным для дальнейшего совершенствования и валидации. Бокс-тренажер, оснащенный USB-камерами и считывающим приложением, подходит для объективной оценки и самооценки обучающихся. Данная технология делает простой бокс-тренажер способным обеспечить объективную оценку базовых эндохирургических навыков без привлечения наблюдателя.

Objective assessment of endosurgical skills can be carried out on traditional box-trainers without involving a supervisor. That is possible thanks to the force and motion tracking systems. The technologies may be optical, mechanical, electromagnetic, or ultrasound. These are usually significant and bulky modifications of the box-trainer, which negate its important advantages of portability and cost. This study aims to present a peculiar approach to assess endosurgical skills using optical marks in real environment tasks. The proposed method of skill assessment is based on the program reading of optical marks, “positive” and “error.” The barcode and QR code varieties were used as optical marks. The equipment did not require any sensors except two standard USB cameras. Following the basic endosurgical skills, we have developed 6 special tasks for the testing of our method. We have used Zxing and Sarxos opensource libraries for barcode creation and decoding in the custom software written in Java. The app allows dealing with both linear barcodes and two-dimensional barcodes. We utilized QR code, Code 128, and Circular Code 128 as marks, depending on the specifics of the tasks. Marks were applied to physical objects, such as dice in the task of “bimanual coordination”. The technology is focused on opening up the scope for easy creation of valid assessing tools on BT-platforms. Tasks with optical marks are easy and cheap to make, which can be valuable for further improvement and validation. Box-trainer, equipped with USB cameras and custom mark-reading software, is suitable for objective assessment and selfassessment of trainees. The proposed approach makes the simple box-trainer able to provide an objective assessment of basic endosurgical skills without involving observers.