การพัฒนาหุ่นเต้านมจำลองอัจฉริยะสำหรับการฝึกตรวจคัดกรองมะเร็งเต้านม

Abstract

โครงงานวิศวกรรมนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) ออกแบบและสร้างหุ่นเต้านมจำลองที่มีผิวหนังเสมือน จริง 2) พัฒนาระบบก้อนเนื้อที่มีความหลากหลายด้านผิวสัมผัสและขนาด 3) พัฒนาระบบตอบสนองแบบ ต่อแรงกด 3 ระดับ เรียลไทม์ และ 4) ประเมินประสิทธิภาพการใช้งานในฐานะอุปกรณ์ฝึกทักษะทางการ แพทย์ ผู้จัดทำได้สร้างหุ่นเต้านมจำลองจากซิลิโคนที่ผ่านการคัดเลือกสมบัติเชิงกล พร้อมติดตั้งระบบแจ้ง เตือนแรงกด และนำไปทดสอบการใช้งานจริงโดยกลุ่มตัวอย่างบุคลากรทางการแพทย์ที่มีประสบการณ์ จำนวน 11 คน ประเมินผลผ่านแบบบันทึกผลการตรวจหาก้อนเนื้อและแบบสอบถามความพึงพอใจ ผลการศึกษาพบว่า ด้านระบบเซนเซอร์สามารถตรวจจับแรงกดได้ดีในบริเวณกึ่งกลางของเต้านม จำลอง แต่มีข้อจำกัดในระดับความลึก โดยผู้ใช้งานบางส่วนให้ความเห็นว่าต้องใช้แรงมากกว่าปกติในโหมด ลึก ด้านระยะเวลาในการตรวจมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามระดับแรงกด ซึ่งสะท้อนให้เห็นว่าระบบสัญญาณ ป้อนกลับมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมของผู้ใช้งาน ด้านการตรวจหาก้อนเนื้อ พบว่าก้อนขนาดใหญ่สามารถ ตรวจพบตำแหน่งได้แม่นยำสูง ขณะที่ก้อนขนาดเล็กและอยู่ลึกต้องอาศัยแรงกดระดับกลางถึงลึกจึงจะ ตรวจพบได้ และด้านความพึงพอใจ ผู้ใช้งานประเมินความเสมือนจริงอยู่ในระดับปานกลาง (2.76 ± 0.76) โดยจุดที่ควรพัฒนาคือความแข็งของเนื้อเยื่อไขมัน ขณะที่ระบบตอบสนองต่อแรงกดได้รับความพึงพอใจใน ระดับมาก (3.58 ± 0.93) โดยผู้ใช้งานซึ่งเป็นพยาบาลวิชาชีพและผู้ช่วยพยาบาลให้ความเห็นสอดคล้องกัน ว่าระบบมีศักยภาพในการช่วยสร้างความจำกล้ามเนื้อ (muscle memory) เหมาะแก่การนำไปใช้ฝึก ทักษะจริง โดยได้รับคะแนนความพึงพอใจในประเด็นดังกล่าวในระดับมาก (3.64 ± 0.77) โดยสรุป หุ่นเต้านมจำลองที่พัฒนาขึ้นสามารถใช้เป็นอุปกรณ์ฝึกทักษะการตรวจคัดกรอง เบื้องต้นได้ในระดับหนึ่ง โดยเฉพาะในด้านการระบุตำแหน่งก้อนเนื้อและการควบคุมแรงกด อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อจำกัดด้านความเสมือนจริงของวัสดุ ความครอบคลุมของเซนเซอร์ และความแม่นยำของระดับแรง ซึ่งควรได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความใกล้เคียงกับสภาพจริงในอนาคต

This engineering project aimed to (1) design and fabricate a breast phantom with realistic skin properties, (2) develop a lump system with variations in surface texture and size, (3) implement a real-time force feedback system with three pressure levels, and (4) evaluate its performance as a medical training device. The prototype breast phantom was constructed using silicone materials selected based on their mechanical properties and integrated with a force-feedback alert system. The device was then tested by a sample group of 11 experienced medical personnel, including registered nurses and nurse assistants. Performance was evaluated through lump detection records and user satisfaction questionnaires. The results indicated that the sensor system was most accurate in detecting applied force at the central region of the phantom, although limitations were observed at deeper levels, where some users reported requiring higher-than-normal force to activate the system. Examination time increased with higher pressure levels, suggesting that the feedback system influenced user behavior by promoting more cautious and controlled palpation. In lump detection, larger masses were identified with high positional accuracy, whereas smaller and deeper masses required moderate to high pressure levels for detection. In terms of user satisfaction, the overall realism was rated at a moderate level (2.76 ± 0.76), with the stiffness of the simulated adipose tissue identified as an area for improvement. The force feedback system received a high satisfaction rating (3.58 ± 0.93), and users consistently reported that it effectively supported muscle memory development, making it suitable for practical skill training. This aspect received a high score (3.64 ± 0.77). In conclusion, the developed breast phantom demonstrates potential as a preliminary training device for breast cancer screening, particularly in enhancing lump localization and force control skills. However, limitations remain in terms of material realism, sensor coverage, and force calibration accuracy. Further improvements are required to enhance performance and achieve closer approximation to real clinical conditions.