Summary
Здесь мы приводим протокол для использования системы образования Иглоукалывание Manipulation (Ames) в подготовке акупунктуры навыков манипуляции с использованием фантомных акупунктурных.
Introduction
Была разработана система образования Иглоукалывание Манипуляция (Ames) для повышения манипуляции иглоукалывание навыков студентов с целью обучения манипуляции акупунктуры через зрительно-двигательного обучения. Эта программа представляет собой новый подход к акупунктуре обучения, которая использует программное обеспечение для графического пользовательского интерфейса (GUI). Эта система позволяет студентам одновременно наблюдать за их собственное фактическое движение и предназначенное движение. Эта визуальная обратная связь помогает студентам улучшить свои навыки иглоукалывания манипуляции.
Различные методы и инструменты, такие как подробные, письменные инструкции или гибких форм для стоматологии, были разработаны для обучения студентов о медицинских процедурах 1-2. В акупунктуры, классические медицинские тексты включили инструкции по различным методам манипуляции акупунктуры, которые оказывают различное влияние на пациентов. В последнее время в ряде исследований была предложена система виртуальной реальности для обучения акупунктуры с помощью стерео 3D DISPлежал и реалистичные тактильной обратной связи в режиме реального времени 3-4. В то время как многие из последних разработок сосредоточены на анатомических структур , участвующих в медицинских процедур 5-6, последние события в процессе обучения акупунктуры были сосредоточены на ощущение прошиванием или системы виртуальной реальности с использованием искусственных подушечки кожи , чтобы обеспечить настройку , аналогично тому, в котором фактическая клиническая практика акупунктуры пункция происходит 7-8. Как объяснялось в предыдущих исследованиях, новая система обеспечивает систему отображения для визуализации манипуляции акупунктуры , что позволяет легко монтировать акупунктурной иглы с помощью недорогих и портативных инструментов , с помощью которых на практике пункция 9. Используя датчик движения , предназначенный для акупунктуры 10, эта система помогает студентам и молодым врачам повысить их эффективность манипуляции акупунктуры с помощью визуальных обратной связи и зрительно-двигатель обучения 11-12.
Protocol
Процедуры, представленные ниже, были одобрены Советом по институциональному обзору Корейского университета, Сеул, Республика Корея.
1. Построение Phantom Acupoints
Примечание: Создание фантома Acupoint с аналогичной амплитудой крутящего момента, как у человека Acupoint играет важную роль в применении этого метода, потому что практики манипуляции акупунктуры на фантомной Acupoint не должны чувствовать себя разные по качеству от практики на человеческом Acupoint. Таким образом, тщательный процесс разработки и проверки требуется, чтобы квалифицировать фантомное Acupoint как предопределенная человека Acupoint. Агарозном геле , 5% было показано, имеют аналогичную амплитуду вращающего момента (59,2 ± 4,5 и 58,7 ± 4,6 μNm соответственно) к LI4 Acupoint, который расположен между большим и указательным пальцами 13.
- Добавить 0,75 г агарозы в 15 мл дистиллированной воды и растворяют в агарозном геле; теплый раствор в микроволновой печи в течение 20 секунд до тех пор, пока в агарозном станет прозрачным. Используйте Концентратион 5% (0,75 г) , чтобы сделать фантомные акупунктурных с амплитудой крутящего момента , аналогичных человеческих акупунктурных (например, LI4 Acupoint, рисунок 1).
- Разделите агарозный гель на 2 мл порции и запечатать их в пяти труб. Убедитесь в том, чтобы носить перчатки, чтобы избежать ожогов. Следите, чтобы расположить трубы перпендикулярно при комнатной температуре (25 ° С) в течение 2 часов.
- Оценить степень стимуляции и биомеханической силы вновь созданных фантомных акупунктурных с использованием акупунктуры иглы и датчик движения , специально предназначенные для измерения манипуляции иглоукалыванием 10. Установить акупунктурной иглы в отверстие, расположенное в центре датчика перед началом оценки. Оценить частоту использования мощности в частотной области, рассчитанной с помощью преобразования Фурье.
- Применяют иглоукалывание к фантомным Acupoint. Когда игла 15 мм глубже, чем поверхность геля, повернуть иглу в течение 15 секунд при вращении один полный круг по часовой стрелке и против CLOckwise в 1 сек (1 Гц). Если это возможно, проверить скорость вращения с датчиком движения графика в реальном масштабе времени. Вытащите иглу из геля после манипуляций акупунктуры.
2. Внедрение системы образования Manipulation Иглоукалывание
- Приготовьте 5% -ном агарозном геле с фантомным Acupoint (процесс описано в шаге 1.1), который показывает амплитуду крутящего момента, подобную реальной человеческой руки, такие как Acupoint LI4, который является Acupoint расположен между большим и указательным пальцами.
- Санируйте руки с помощью рук на спиртовой основе дезинфицирующее, прежде чем манипуляции акупунктуры, чтобы избежать возможных ран или инфекции во время практики манипуляций иглоукалыванием.
- Практика акупунктуры с помощью этой программы. Скачать эту программу с веб-сайта: http://cmslab.khu.ac.kr/downloads/ames и установить программу. Запустите программу на компьютере и подготовить датчик движения. Поместите акупунктурной иглы через отверстие, расположенное в центре датчика перед ГНАrting оценку. Поскольку игла иглоукалывания не прилагается к датчику, быть готовым, чтобы переместить иглу через отверстие в то время как датчик измеряет движение иглы. Подготовьте фантомное Acupoint для вставки и манипулирования иглы.
- Выберите из различных шаблонов манипуляции акупунктуры, в том числе различных частот и асимметричных движений. Перед началом манипуляций, выбрать из подъема / толкая или вращающаяся технику манипуляции, нажав на одну из двух кнопок радио, отображаемых на пользователя (GUI) программного обеспечения графического пользовательского интерфейса и решить, следует ли предполагаемое движение на практике образец в соотношении 1: 1 , в соотношении 1: 2 или 2: 1 отношение график синуса.
- Поместите акупунктурной иглой (0,25 × 40 мм) в датчик движения таким образом, что она готова манипулировать. Поместите фантом Acupoint под иглой и датчиком.
- Калибровка датчика движения с помощью привода двухосного. Поместите иглоукалывание иглу с participпалец муравья и нажмите Калибровка на экране. Посредством калибровки, привод двухосный будет распознавать и корректировать текущую позицию в качестве нулевого значения в глубину.
- Манипулирование акупунктуры иглы на фантоме Acupoint в течение приблизительно 1 мин в то время как фактическое движение манипуляции акупунктуры измеряется. Попросите участника смотреть на экран, как они манипулируют иглу, чтобы просмотреть фактическое перемещение его или ее иглоукалывания манипуляции одновременно, наряду с предполагаемым движением. Переданный фактическое движение отображается в виде зеленой линии, а шаблон предполагаемого движения одновременно перекрываются в красной линии.
- Приобретать данные в реальном времени движения волны (частота дискретизации 80,3 Гц) способа подъема / колющего манипуляции акупунктуры с помощью датчика движения, нажав на кнопку, представленную в программном обеспечении. Данные волнового движения в режиме реального времени также может быть получена с помощью метода вращения.
- Повторите это по крайней мере восемь раз, чтобы усилить acupuncTURE навыки манипулирования.
3. Обработка данных
- Фильтр из колеблющиеся низкочастотных сигналов (<0,2 Гц) и сигналов высокочастотный шум (> 5 Гц) путем применения бесконечной импульсной характеристикой (IIR). С помощью фильтра Баттерворта, который позволяет для фильтрации информации, содержащейся в сигнале частот, который либо ниже 0,2 Гц или выше, чем 5 Гц.
- Отделить отфильтрованные сигналы участников в повторяющихся единиц движения путем определения локального максимума и точек минимума.
- Для создания шаблона шаблон для каждого участника, нормализовать длительность (продолжительность единицы выборки движения) и амплитуду (величину подъема / колющего или вращения) в каждом единицы выборки.
- Вычислить среднюю амплитуду и длительность единицы выборки движения для каждого участника.
- Извлечение главную частоту фактического движения с использованием преобразования Фурье, так что ошибка между основной частотой и частотой intended движение отображается на экране программы после того, как участник заканчивает 1-минутную тренировку.
- Анализ нормированные единицы движения для каждого участника , используя метод 9 Обобщенная аддитивная смешанная модель (GAMM).
Примечание: В GAMM, модель единое движение манипуляции (M) для участника в виде суммы гладкой функции во времени (Т) и случайных перехватывает для отдельных единиц (U). Другими словами, модель M = s (т) + Ь (и), где М представляет собой движение для участника, S (T) является гладкой функцией времени, и Ь (и) случайные перехватывает для отдельных единиц. Наше предыдущее исследование объясняет модель GAMM и вычисление среднего квадрата ошибки (MSE) в деталях 9. - Рассчитывают среднюю квадратичную ошибку (MSE) между предполагаемым движением и извлеченным шаблоном движения фактического перемещения участником между первым и последним испытании акупунктуры манипуляций 9.
- Анализ данных из первого и последнего процесса с использованием Т-теста два образца для выявления изменений в манипуляции акупунктуры после визуальной обратной связи.
Representative Results
Система образования Иглоукалывание Манипуляция (Ames) является система образования, которая визуализирует вращающийся манипуляции или подъем / метод лечения иглоукалыванием толкая. Здесь мы покажем пример формы сигнала необработанных данных движения и амплитуды крутящего момента во вращающейся манипуляции 1 Гц (рисунок 1). Как показано на рисунке 2А, программа одновременно визуализирует фактическое перемещение и предназначенное движение с использованием различных цветовых линий, что позволяет для обучения зрительно-двигательной. Кроме того, существуют различные шаблоны для вращения и подъема / толкая движения в соответствии с симметрией и частотой различных движений (рис 2В). После того, как участники завершить манипуляции иглоукалывание, необработанные данные движения в режиме реального времени обрабатываются для получения экстракционной движения образца фактического манипулирования акупунктуры каждого участника. Отобранная движения используется для вычисления ошибкимежду предполагаемым движением и фактического движения после обработки (рисунок 3). При анализе, закономерности движения манипуляции акупунктуры во время сложного подъема / колющего сессии улучшаются. Расчетные кривые модели движения регрессии ближе к шаблону движения в тесте после обучения по сравнению с испытанием предварительной подготовки (рис 4а). Кроме того, существует значительное снижение погрешности формы в комплексной подъема / толкая сессии следующие тренировки (фиг.4В).
Рисунок 1. Примеры Waveform исходных данных Motion Amplitude и вращающего момента при 1 Гц Вращающийся Манипуляция (Слева: Human Acupoint, справа: фантом Acupoint). Концентрация 5% (0,75 г) агарозы был использован для создания фантомных акупунктурных с амплитудой крутящего момента аналогичны человеческим Acupoints (например, LI4 Acupoint). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 2. Обзор программы. A) Скриншот программы. Переданный фактическое движение от датчика движения отображается в виде зеленой линии, а шаблон предполагаемого движения одновременно перекрываются, появляется в красной линии. B) Различные шаблоны движения манипуляции иглоукалывание. Эта образовательная программа для акупунктуры поддерживает обучение как вращающаяся и подъема / толкая движения акупунктуры иглы. Различные шаблоны предназначены , чтобы узнать различные частоты и асимметричные движения. Пле аза нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 3. Извлечение образца движения Участника посредством обработки данных и ошибок вычислений. (А) Исходные данные движения в суде, (б) блок определил выборку движения, (с) нормализацию с повторную выборку из числа наблюдаемых данных к определенное число (50), (d) нормализация с перемасштабирования амплитуды подъема / колющего между 0 и 1, и (е) вычисление среднеквадратической ошибки между индивидуальным движением и формой шаблона. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
3fig4.jpg "/>
Рисунок 4. Анализ данных до и после тренировки. A) Сравнение моделей движения между предварительной подготовки и последующей подготовки испытаний. Восемь учебных испытаний были проведены между до и после тренировки. Отображаются единицы движения (Single синяя пунктирная линия), подобранной модели (красная линия) через обобщенной аддитивной модели смешанной (GAMM), а также шаблон предполагаемого движения (черная линия) до и после тренировки. B) и Box усов график значений СКО. Сравнивали среднее значение квадрата ошибки (MSE) между предварительной подготовки и после обучения суда. Можно видеть , что этот участник показал значительно более низкое значение СКО в пост-тренировочного суда , чем в предпроектной подготовки проб после использования этой программы. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Discussion
Настоящая процедура отслеживает процесс манипулирования иглоукалывание образования от создания фантомных акупунктурных и применения программы Эймса к анализу данных, полученных от участников испытаний. Phantom акупунктурных генерируются из агарозного геля, и раствор необходимо тщательно регулировать, чтобы походить на движение и крутящего момента амплитуды человека акупунктурных. Мы разработали различные типы фантомных акупунктурных с крутящим моментом амплитуд, которые были аналогичны другим акупунктурных; они могут быть применены к более комплексной протокола учебной манипуляции иглоукалывание, такие как один с использованием акупунктурных с различных анатомических характеристик 13. Кроме того, использование датчика движения позволяет количественно оценить манипуляции иглой в терминах паттернов движения и сил 10. Использование фантомные акупунктурных и акупунктурные иглы, эта программа может быть применена к подготовке различных видов манипуляции акупунктуры путем изменения его режима от тон вращающимся или подъема / метод толкая и путем изменения частоты и паттерна. Кроме того, путем извлечения движения образца участника путем обработки данных, участник может видеть их движение манипуляции иглоукалывание и мгновенно сравнить разницу между фактическими и предполагаемых движений. Кроме того, GAMM, основанный на методе обобщенной аддитивной модели (GAM), позволяет спецификации гладких функций в смешанной модели структуры. Путем сравнения моделей движения до и после тренировки, участники могут получать информацию об улучшениях в манипуляции акупунктуры в результате обучения.
Существуют различные методы и средства обучения и регулирования медицинских процедур. Одним из них является подробный, написанный набор инструкций, таких как стандартная процедура (СОП). Цель этого подхода заключается в том, чтобы добиться единообразия в выполнении определенной функции для достижения целей надлежащей клинической практики 1 2. Предыдущее исследование используется силовой обратной связи для обучения с эпидуральной инъекции тренажера для получения спинномозговой жидкости 14. Фантом Acupoint полезен в фантомной на основе учебной программы, которая готовит студентов для выполнения акупунктуры манипуляций. Это важный шаг вперед в образовательных программах, связанных с медицинскими процедурами, в том числе акупунктуры. С другой стороны, из-за отсутствия количественной и объективной информации о параметрах движения манипулирования иглой, трудно изучить сложные движения манипуляции акупунктуры. Чтобы решить эту проблему, Дэвис и др. Разработали датчик движения и силы для количественной оценки различных моделей движения пункция и силы для двух различных методов акупунктуры 10.
обучение Сенсомоторная основывается на сенсорной обратной связи, которая стремится уменьшить дiscrepancies между желаемым и реальным движениями. Люди могут оценить градиенты ошибки каждого компонента их движения и повысить их эффективность за счет итеративных исправления ошибок на основе движения. Визуальная обратная связь во время изометрической задачи целевой приобретение было показано для повышения производительности в двух различных направлениях: одновременной визуальной обратной связи повышается производительность двигателя за счет автоматической повторной калибровки отображения зрительно-моторной, тогда как послесудебной Визуальная обратная связь индуцированных улучшений с использованием когнитивной стратегии. Эймс представляет манипуляции иглоукалывание в виде колебаний, который постоянно движется в соответствии с движением участника, что позволяет участнику получить обратную связь и изменить его или ее технику манипуляции.
Важным шагом в этом протоколе, чтобы отрегулировать положение акупунктуры иглы, так что не слишком глубоко и не слишком неглубоко в фантомной Acupoint, так что программа будет распознавать положение иглы, как баСелине и показать движение на том же уровне, что и в шаблоне на экране. Участник должен проверить экран и положение Acupoint тщательно, прежде чем начать движение манипуляции.
При модуляции частоты, амплитуды и отношение синусоиды, то визуализаций предполагаемого движения и фактическое движение манипуляции акупунктуры обеспечивают обратную связь с участником. Это в режиме реального времени обратной связи для участника позволяет минимизировать ошибки манипуляции. Визуализация в данной программе позволяет изображение изменения в интервале времени или в скорости вращения и подъема / колющего движения манипуляции акупунктуры, а также в структуре движения. Например, режим подъема / колющего может быть в соотношении 1: 1, 2: 1 или 1: 2, и режим поворачиваются по часовой стрелке / против может быть на уровне 0,5, 1 или 2 Гц. Для усиления эффекта в режиме реального времени визуальную обратную связь и позволяют студентам понять ошибку движения,эта программа предоставляет информацию о разнице между предполагаемой и фактической движений , издаваемые участника после суда с использованием обратной связи ошибок на основе количественного измерения 12.
Стандартизация акупунктуры образования затруднено из-за сложных манипуляций акупунктурных игл, участвующих в этой практике. Различные формы движения должны визуализировать различные методы акупунктуры, такие как тонизирующим и восстанавливающих методы движения подъема / колющего. Недавние исследования были сосредоточены на системах отображения для улучшения визуализации структур организма во время медицинских процедур, а также о моделировании инструментов и методов , используемых в медицинских процедурах, таких как модели фантомных 10-11. Путем визуального представления модели движения движений рук, выполняемых во время манипуляций акупунктуры, эта система помогает студентам и молодым врачам улучшить их производительность сложных движений руктребуется для манипулирования акупунктуры иглы. Поэтому наша программа предлагает новую форму обучения акупунктуры, что может дать стандартизированную практику акупунктуры с легкой и эффективной подготовки. Кроме того, эта программа предоставляет широкие данные о акупунктуры пункция в исполнении участников, которые могут быть использованы для обеспечения обучения зрительно-моторную образования в акупунктуре.
Ограничения методики, представленные здесь следующим образом. Во-первых, кривая шаблон для манипулирования искусственно генерируется, что означает, что он может отличаться от движения манипулирования в реальной обстановке. Во-вторых, информация о методах ротации, предусмотренному колебанием, интуитивно не очевидна, так как направление по часовой стрелке и движение против часовой стрелки, не очень хорошо представлены в визуализации. И, наконец, наш протокол не включает в себя программы, которые обеспечивают подготовку в комбинации навыков вращения и подъема / толкая вместе, что является еще одним acupunctuповторно манипуляции мастерство. В нашем исследовании в будущем, мы будем предоставлять шаблоны из квалифицированных врачей, которые включают в себя сочетание навыков вращения и подъема / толкая, чтобы преодолеть некоторые из этих ограничений.
Таким образом, наша недавно разработанная программа для обучения акупунктуры использует визуальную обратную связь и обеспечивает новый метод акупунктуры образования, используя устройство, которое позволяет легко монтировать акупунктурные иглы и точного измерения движения акупунктуры. Он также является экономически эффективным инструментом, с помощью которого на практике акупунктуры пункция. Перемещение за пределы системы визуализации частей тела во время медицинских процедур, эта программа использует графики, чтобы обеспечить визуализацию самой медицинской процедуры. Наша программа предлагает новый метод акупунктуры обучения, который является простым и эффективным, а результаты в стандартизированных методов и данных о акупунктуры пункция.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Agarose | Lonza | 50002 | |
| Safe-Lock Tube | Eppendorf | T2795-1000EA | |
| motion and force sensor | Stromatec | Acusensor | www.stromatec.com |
| acupuncture needle | Seirin | J Type Japanese needle |
References
- Thompson, C., et al. Effects of a clinical-practice guideline and practice-based education on detection and outcome of depression in primary care: Hampshire Depression Project randomised controlled trial. Lancet. 355 (9199), 185-191 (2000).
- Dental teaching model. U.S. Patent No. Moore, D. J., Drisko, C. L. , 5,120,229 (1992).
- Heng, P. A., et al. Intelligent inferencing and haptic simulation for Chinese acupuncture learning and training. IEEE Trans Inf Technol Biomed. 10, 28-41 (2006).
- Leung, K. M., Heng, P. A., Sun, H., Wong, T. T. A haptic needle manipulation simulator for Chinese acupuncture. Stud Health Technol Inform. 94, 187-189 (2003).
- Wang, H. S., Yan, Z. G., Cheng, Z., Shao, S. J., Zhuang, T. G. Study on force feedback of acupuncture manipulation at Jianliao (TE 14) based on VOXEL-MAN. Zhongguo Zhen Jiu. 29, 745-748 (2009).
- Li, J., Grierson, L. E., Wu, M. X., Breuer, R., Carnahan, H. Perceptual motor features of expert acupuncture lifting-thrusting skills. Acupunct Med. 31, 172-177 (2013).
- Display system for enhancing visualization of body structures during medical procedures. U.S. Patent. Dumoulin, C. L., Darrow, R. D., Adams, W. J. , 5,526,812 (1996).
- Method for carrying out a medical procedure using a three-dimensional tracking and imaging system. U.S. Patent. Vesely, I., Smith, W. , 5,797,849 (1998).
- Seo, Y. J., et al. Motion patterns in acupuncture manipulation. Acupunct Med. 32 (5), 394-399 (2014).
- Davis, R. T., Churchill, D. L., Badger, G. J., Dunn, J., Langevin, H. M. A new method for quantifying the needling component of acupuncture treatments. Acupunct Med. 30 (2), 113-119 (2012).
- Lee, I. S., Lee, Y. S., Park, H. J., Lee, H., Chae, Y. Evaluation of phantom-based education system for acupuncture manipulation. PLoS One. 10 (2), e0117992 (2015).
- Jung, W. M., et al. Sensorimotor learning of acupuncture needle manipulation using visual feedback. PLoS One. 10 (9), e0139340 (2015).
- Lee, I. S., et al. Haptic Simulation for Acupuncture Needle Manipulation. J Altern Complement Med. 20 (8), 654-660 (2014).
- Dang, T., Annaswamy, T. M., Srinivasan, M. A. Development and evaluation of an epidural injection simulator with force feedback for medical training. Stud Health Technol Inform. 81, 97-102 (2001).
