Human Body Simulation Technology - PhD Study

Medisinsk simuleringsteknologi har kommet langt de siste årene, og fremtiden ser enda mer spennende ut. Laerdal Medicals utstillingsdukker har vært et avgjørende verktøy for læringsapplikasjoner i helsevesenet, og dette doktorgradsprosjektet har utforsket måter å ta dem til neste nivå. Ved å bruke smidige metoder og tverrfaglige verktøy har prosjektet fokusert på å øke realismen og trofastheten til medisinsk simuleringsteknologi. Ved å inkorporere sensorer og kunstig intelligens har prosjektet hatt som mål å simulere spesifikke pasientforhold og gi mer nøyaktig opplæring for medisinsk personell. Prosjektet har tre mål: å utforske nye produktmuligheter, å utforske ny teknologi for å forbedre medisinske opplæringsprodukter, og å forbedre utviklingsmetodikken og kunnskapsgrunnlaget som disse produktene er utviklet på. For å oppnå dette har prosjektet utviklet konseptuelle prototyper som kombinerer nye sensorer, materialer og aktiveringsmidler. Disse prototypene dekker stort sett den menneskelige anatomien fra ansikt, nakke, overkropp, mage og vaskulære og skjelettsystemer. Ved å være fokusert på opplæringsprosedyrer og simulerte scenarier, har utviklet prototyper vist potensialet til å øke treningseffekten til medisinsk personell og muliggjøre opplæring for pasientspesifikke egenskaper. Prosjektet har publisert flere resultater om tidligfase produktutvikling og prototyping. Det har for eksempel sett på brukerinteraksjoner og prototypedrevet utvikling for å sikre at produkter og konsepter løser konkrete brukerbehov og er behjelpelig med opplæring. De har også utforsket hvordan ikke-stive materialer kan være fordelaktige i prototyping-fasene av utviklingen og hvordan økologisk validitet og brukerbehov kan sikres mens de utvikler simuleringsbasert treningsutstyr. Videre har prosjektet undersøkt de fysiske, sosiale og kliniske interaksjonene i medisinsk opplæring. Dette har ført til utviklingen av ny teknologi for å sanse og bidra til treningsscenarier med både summativ og formativ tilbakemelding. Konsepter for å øke realismen og brukervennligheten til simulatorer er også utviklet, inkludert sosiale signaler, anatomisk etterlevelse og taktil realisme. Resultatet av dette prosjektet kan bidra til det pågående arbeidet med å utforske menneske-robot-interaksjon ved bruk av uttrykksfulle og ikke-verbale signaler. I tillegg kan konsepter for endret taktil interaksjon og myk robotføling og aktivering påvirke fremtiden til medisinske simuleringsprodukter.

First and foremost, the findings and technology developed throughout this project can improve the quality of medical training for healthcare professionals. By providing more realistic training scenarios, future medical training mannequins and technology can help healthcare professionals to develop the skills and knowledge they need to provide the best possible care to patients. In addition, advances in medical training mannequins and technology can also help to reduce the cost of medical training. Traditional medical training methods can be expensive, as they often require the use of real patients or other expensive equipment. Medical training mannequins and technology can help to reduce these costs, while still providing a high-quality training experience. Finally, medical training mannequins and technology can also help to improve patient safety. By providing healthcare professionals with realistic training scenarios, they can be better prepared to handle a wide range of medical emergencies, which can ultimately lead to better patient outcomes. These impacts could be supported by the findings of this research project and both developed technology, product opportunity, and development process knowledge (resulting the project) could aid further development of such and improved solutions. 

The project is primarily a Naerings-PhD project where Laerdal Medical dedicates one resource to do a PhD within technologies to be used for human patient simulation and techniques for effective product development. The PhD will be taken at NTNU, Department of Mechanical and Industrial Engineering. The PhD project is a part of a collaboration between NTNU and Laerdal that has been going on for a few years. NTNU will use case examples and tasks from Laerdal R&D challenges in their teaching, including yearly master thesis. The main R&D challenges around human patient simulation is creating realistic interaction between the simulator and the users. The challenges are on interactions such as speech, movement, vision, touch and feel in addition to clinical signs such as ECG, skin color, breathing patterns, sounds etc. By placing a PhD candidate at NTNU, Laerdal will strengthen the scientific competence of the Laerdal company, not only for the PhD candidate but also for other members of the product development function. The project will strengthen Laerdal's R&D competence and capabilities, exploring technologies that can be used for developing patient simulators. The PhD study will be centered around sensors, actuators, materials and mechanical solutions used for simulation of human body functions, in a patient simulation context. This can be movement of limbs, simulation of human skin reactions such as rashes, simulation of chest movement, injections of needles and fluid responses. In addition, the PhD will have a product development methodology dimension. Examples R&D challenges explored through the current cooperation between NTNU TrollLABS and Laerdal are moving and responding eyes (Master Thesis 2017), realistic ultrasound guided injection site of REBOA, realistic chest concerning force and response of CPR manikin (Master Thesis 2018). We expect that specific products will be developed following the research by the PhD candidate and activities at NTNU.