Visualisering bevegelsesmønstre i Akupunktur Manipulasjon

Summary

Her presenterer vi en protokoll for bruk av akupunktur Manipulasjon Education System (Ames) i opplæring av akupunktur manipulasjon ferdigheter ved hjelp av fantomakupunkturpunkter.

Introduction

Den Akupunktur Manipulation Education System (Ames) ble utviklet for å forbedre studentenes akupunktur manipulering ferdigheter, med mål om å lære akupunktur manipulasjon gjennom visuo-motorisk læring. Dette programmet er en ny tilnærming til akupunktur trening som bruker et grafisk brukergrensesnitt (GUI) programvare. Dette systemet tillater elevene å samtidig observere sin egen faktiske bevegelsen og den tiltenkte bevegelse. Denne visuelle tilbakemeldinger hjelper studentene til å forbedre sine akupunktur manipulering ferdigheter.

Ulike metoder og verktøy, for eksempel detaljerte skriftlige instrukser eller fleksible former for tannbehandling, er utviklet for å utdanne studenter om medisinske prosedyrer ^1-2. I akupunktur, har klassiske medisinske tekster inkludert instruksjoner om ulike metoder for akupunktur manipulasjon som har ulik effekt på pasientene. Nylig har flere studier foreslått en virtuell virkelighet system for akupunktur opplæring ved hjelp av en 3D-stereo displå og realistiske haptisk tilbakemelding i sanntid ^3-4. Mens mange av de siste utviklingen fokusert på de anatomiske strukturer som er involvert i medisinske prosedyrer ^5-6, har den siste utviklingen i akupunktur trening fokusert på følelsen av needling eller en virtuell virkelighet system ved hjelp av kunstig hud pads for å gi en innstilling som ligner på den der selve klinisk praksis av akupunktur needling oppstår ^7-8. Som forklart i tidligere studier, gir det nye systemet et display system for visualisering av akupunktur manipulasjon som gir enkel håndtering av akupunktur nål ved hjelp av billig og bærbare verktøy som kan brukes til å øve stikking ^9. Ved hjelp av en bevegelsessensor beregnet for akupunktur ^10, bidrar dette systemet studenter og unge leger forbedre sine akupunktur manipulasjon ytelsen ved hjelp visuell tilbakemelding og visuo-motorisk læring ^11-12.

Protocol

Prosedyrene som presenteres nedenfor ble godkjent av Institutional Review Board of Korea University, Seoul, Sør-Korea.

1. Konstruere Phantom acupoints

Merk: Opprettelsen av et fantom acupoint med en tilsvarende moment amplitude som for en menneskelig acupoint er viktig å bruke denne metoden fordi praktiserer akupunktur manipulasjon på et fantom acupoint må ikke føle seg annerledes i kvalitet fra å praktisere på et menneskelig acupoint. Dermed er en grundig utvikling og validering prosessen som kreves for å kvalifisere en fantom acupoint som en forhåndsdefinert menneskelig acupoint. En 5% agarosegel viste seg å ha en lignende dreiemoment amplitude (59,2 ± 4,5 og 58,7 ± 4,6 μNm, henholdsvis) til LI4 acupoint, som befinner seg mellom tommelen og pekefingeren ^13.

1. Legg til 0,75 g agarose og 15 ml destillert vann og oppløse den agarosegel; varme oppløsning i en mikrobølgeovn i 20 sekunder inntil agarose blir gjennomsiktig. Bruk en Konsentraterion av 5% (0,75 g) for å gjøre fantom akupunkturpunkter med moment amplituder som ligner de til humane akupunkturpunkter (for eksempel den LI4 acupoint; figur 1).
2. Del agarosegel i 2 ml porsjoner og forsegle dem i fem rør. Sørg for å bruke hansker for å unngå brannskader. Vær nøye med å plassere rørene vinkelrett ved romtemperatur (25 ° C) i 2 timer.
3. Vurdere graden av stimulering og biomekaniske kraft nyopprettede fantomakupunkturpunkter ved hjelp av en akupunkturnål og bevegelsessensor spesielt designet for å måle akupunktur manipulasjon ^10. Plasser en akupunkturnål i et hull som ligger i sentrum av sensoren før du starter evalueringen. Vurdere frekvens med makten i frekvensplanet beregnes ved Fourier transformasjon.
4. Påfør akupunktur til fantom acupoint. Når nålen er 15 mm dypere enn gel overflaten, rotere nålen i 15 sekunder mens du roterer en full sirkel med og mot clockwise i ett sekund (1 Hz). Hvis det er mulig, kontrollerer hastigheten til rotasjonen med en bevegelsessensor i sanntid grafen. Trekk kanylen fra gelen etter akupunktur manipulasjon.

2. Gjennomføring av akupunktur Manipulation Education System

1. Fremstille en 5% agarosegel fantom acupoint (fremgangsmåte beskrevet i trinn 1.1) som viser en moment amplitude lik som en ekte humant arm, slik som acupoint LI4, som er en acupoint som befinner seg mellom tommelen og pekefingeren.
2. Desinfisere hendene ved hjelp av en alkohol-basert rensemiddel før akupunktur manipulasjon for å unngå mulige sår eller infeksjon mens praktisere akupunktur manipulasjon.
3. Øv akupunktur bruker dette programmet. Last ned dette programmet fra nettsiden: http://cmslab.khu.ac.kr/downloads/ames og installere programmet. Start programmet på datamaskinen og forberede bevegelsessensor. Plasser en akupunktur nål gjennom hullet ligger i sentrum av sensoren før starting evalueringen. Fordi akupunktur nålen ikke er festet til føleren, være klare for å bevege nålen gjennom hullet mens sensoren måler bevegelsen av nålen. Forbered phantom acupoint å sette inn og manipulere nålen.
4. Velg mellom ulike maler av akupunktur manipulasjon, inkludert ulike frekvenser og asymmetriske bevegelser. Før du starter manipulasjon velge fra løfting / stakk eller den roterende manipulasjon teknikk ved å trykke på en av de to radioknapper som vises på det grafiske brukergrensesnittet (GUI) programvare og avgjøre om det er ment bevegelsen for praksis følger mønsteret av en 1: 1-forhold et 1: 2 forhold, eller et 2: 1 forhold sinus grafen.
5. Plasser akupunkturnål (0,25 × 40 mm) i bevegelsessensor slik at den er klar til å bli manipulert. Plasser fantom acupoint under nålen og sensoren.
6. Kalibrer bevegelsessensoren ved hjelp av en to-akse aktuator. Plasser akupunkturnål med participmaur finger og trykk på Kalibrer på skjermen. Gjennom kalibrerings, vil de to akser aktuator gjenkjenne og justere den gjeldende posisjon som en nullverdi i dybden.
7. Manipulere en akupunktur nål på fantom acupoint i ca 1 min mens selve bevegelsen av akupunktur manipulasjon blir målt. Har deltakeren se på skjermen som de manipulerer nålen for å vise den faktiske bevegelsen av hans eller hennes akupunktur manipulasjon samtidig, sammen med den tiltenkte bevegelse. Overføres faktiske bevegelsen vises som den grønne linjen, og malen for den tiltenkte bevegelse samtidig overlappes som den røde linjen.
8. Acquire sanntid bevegelse bølgedata (80,3 Hz sampling rate) på løfte- / stakk metoden for akupunktur manipulasjon med bevegelsessensoren ved å klikke på knappen presentert i programvaren. Sanntids bevegelse bølge data kan også fremskaffes med rotasjon metoden.
9. Gjenta dette minst åtte ganger for å forbedre acupuncture manipulering ferdigheter.

3. Behandling av data

1. Filtrere ut den varierende lavfrekvente signaler (<0,2 Hz) og høyfrekvente støysignaler (> 5 Hz) ved å bruke uendelig impulsrespons (IIR). Bruke Butterworth-filter, som gjør det mulig for filtrering av informasjon i et frekvenssignal som enten er lavere enn 0.2 Hz eller høyere enn 5 Hz.
2. Skill de filtrerte signalene fra deltakerne inn gjentatte bevegelses enheter ved å oppdage lokale maksimums- og minimumspunkter.
3. For å generere et mønster mal for hver deltaker, normal varigheten (lengden av samplet bevegelse enhet) og amplitude (omfanget av løft / skyving eller rotasjon) i hver samplet enhet.
4. Beregne gjennomsnittlig amplitude og varighet av en samplet bevegelse enhet for hver deltaker.
5. Ekstraher hovedfrekvensen fra den faktiske bevegelse ved hjelp av en Fourier-transformasjon, slik at feilen mellom hoved frekvens og frekvensen av det intended bevegelse vises på programmet skjermen etter at deltakeren har fullført en 1-minutters treningsøkt.
6. Analyser de normaliserte bevegelses enheter for hver deltaker ved hjelp av en generalisert additiv blandet modell (Gamm) -metoden ^9.
   Merk: I gamm, modell en enkelt manipulering bevegelse (M) for en deltaker som summen av jevn funksjon i tid (t) og vilkårlige skjæringspunkter for de enkelte enheter (U). Med andre ord, modell M = s (t) + b (u), hvor M er bevegelsen for en deltaker, s (t) er en jevn funksjon i tid, og b (u) er vilkårlige skjæringspunkter for de enkelte enheter. Vår tidligere studie forklarte Gamm modell og beregning av middelkvadratfeil (MSE) i detalj ^9.
7. Beregn den midlere kvadratfeil (MSE) mellom den beregnede bevegelsen, og den ble ekstrahert bevegelsesmønsteret for den faktiske bevegelse av deltakeren mellom den første og den siste prøve av akupunktur manipulasjon ^9.
8. Analysere data fra den første og den siste rettssaken ved hjelp av en to-utvalgs t-test for å identifisere endringer i akupunktur manipulasjon etter visuell tilbakemelding.

Representative Results

Den Akupunktur Manipulation Education System (Ames) er et utdanningssystem som visualiserer den roterende manipulasjon eller løfting / stakk metode for akupunkturbehandling. Her viser vi et eksempel på bølgeform rådata for bevegelse og dreiemoment amplitude i løpet av en 1-Hz roterende manipulering (figur 1). Som vist i figur 2A, vil programmet samtidig visualiserer selve bevegelsen og den tilsiktede bevegelse ved hjelp av forskjellige fargelinjer, slik at for en visuo-motor læring. I tillegg er det en rekke maler for å rotere og løfte / stakk bevegelser i henhold til symmetri og hyppighet av forskjellige bevegelser (figur 2B). Etter at deltakerne fullakupunktur manipulasjon, blir de rå data for real-time bevegelse behandlet for å frembringe en ekstrahert prøve bevegelse av hver deltakers faktiske manipulasjon akupunktur. Det samplede bevegelse blir brukt til å beregne feilenmellom den tilsiktede bevegelse og den faktiske bevegelse etter behandling (figur 3). Ved analyse, er bevegelsesmønstre akupunktur manipulasjon under komplekset løfte / stakk økten forbedret. De estimerte bevegelsesmønster regresjonskurver er nærmere bevegelse malen i den post-trening test sammenlignet med pre-trening test (Figur 4A). I tillegg er det en betydelig reduksjon av spenningsprofilfeilen i det komplekse løfte / stakk sesjon følgende trening (figur 4B).

Figur 1. Eksempler på Waveform Rådata of Motion Amplitude og dreiemoment under en 1 Hz Roterende Manipulation (Venstre: Menneskelig Acupoint, Høyre: Phantom Acupoint). En konsentrasjon på 5% (0,75 g) agarose ble brukt til å lage fantomakupunkturpunkter med moment amplituder lik de av human acupoints (for eksempel den LI4 acupoint). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2. Oversikt over programmet. A) En skjermdump av programmet. Overføres faktiske bevegelsen fra bevegelsessensoren vises som den grønne linjen, og malen for den tiltenkte bevegelse er samtidig overlappes, som vises som den røde linjen. B) Ulike maler av akupunktur manipulasjon bevegelse. Dette opplæringsprogrammet for akupunktur støtter opplæring for både roterende og løfte / stakk bevegelser av akupunktur nål. Ulike maler er gitt for å lære ulike frekvenser og asymmetriske bevegelser. Ple ase klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3. Utvinning av prøve Motion for deltakeren gjennom data Processing og feilberegninger. (A) Rå bevegelsesdata i en rettssak, (b) identifisert samplet bevegelse enhet, (c) normalisering med resampled over antall observerte data til en bestemt antall (50), (d) normalisering med oppskalering av løfte / stakk amplitude mellom 0 og 1, og (e) beregning av gjennomsnittlig kvadratisk feil mellom individ bevegelse og mal form. klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

3fig4.jpg "/>
Figur 4. Data Analysis før og etter trening. A) Sammenligning av bevegelsesmønstre mellom pre-trening og etter trening prøvelser. Åtte treningsforsøk ble utført mellom før og etter trening. Enkel bevegelses enheter (blå stiplet linje), den tilpassede modellen (rød linje) gjennom en generalisert additiv blandet modell (Gamm), og malen for den tiltenkte bevegelse (svart linje) før og etter trening vises. B) Box og whisker plott av MSE verdier. Den midlere kvadratfeil (MSE) ble sammenlignet mellom pre-trening og etter trening rettssaken. Det kan sees at denne deltakeren viste en betydelig lavere MSE verdi i post-trening rettssak enn i pre-trening rettssaken etter bruk av dette programmet. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Den foreliggende fremgangsmåte spor fremgangs akupunktur manipulasjon utdannelse fra etableringen av fantom akupunkturpunkter og anvendelse av AMES programmet til analyse av data ervervet fra deltakernes forsøk. Fantomakupunkturpunkter genereres fra agarosegel, og oppløsningen må være nøye justert for å ligne bevegelses og moment amplitudene til humane akupunkturpunkter. Vi utviklet forskjellige typer av stiplede akupunkturpunkter med moment amplituder som var lik de andre akupunkturpunkter; disse kan anvendes på en mer omfattende akupunktur manipulasjon trening protokoll, slik som en ved hjelp av akupunkturpunkter med forskjellige anatomiske karakteristika ^13. I tillegg bruk av en bevegelsessensor gjør at kvantifisering av nålen manipulasjon i form av bevegelse og kraft mønstre ^10. Ved hjelp av fantom acupoints og akupunktur nåler, kan dette programmet brukes til å trene ulike typer akupunktur manipulasjon ved å endre modus fra than roterende eller løfte / stakk metode og ved å endre frekvensen og mønsteret. I tillegg, ved å ekstrahere prøven bevegelse av deltakeren gjennom databehandling, kan deltakeren se deres akupunktur manipulering bevegelse og umiddelbart sammenligne forskjellen mellom de faktiske og forut bevegelser. Videre gamm, basert på den generaliserte additive modellen (GAM) metoden, gjør det mulig for spesifisering av glatte funksjoner i et blandet modell rammeverk. Ved å sammenligne de bevegelsesmønstre før og etter trening, kan deltakerne få informasjon om forbedringer i akupunktur manipulasjon som følge av trening.

Det finnes ulike metoder og verktøy for å utdanne og regulere medisinske prosedyrer. Den ene er en detaljert skrevet instruksjonssett, for eksempel en standard prosedyre (SOP). Målet med denne tilnærmingen er å oppnå ensartethet i utførelsen av en spesifikk funksjon for å oppfylle målene for god klinisk praksis ^en 2. En tidligere studie som brukes force feedback for trening med en epidural injeksjon simulator for å få cerebrospinalvæsken ^14. En fantom acupoint er nyttig i en fantom-basert pedagogisk program som lærer elevene å utføre akupunktur manipulasjoner. Dette er et viktig fremskritt i pedagogiske programmer knyttet til medisinske prosedyrer, herunder akupunktur. På den annen side, på grunn av mangel på kvantitativ og objektiv informasjon vedrørende nål manipulasjon bevegelsesparametre, er det vanskelig å lære de sofistikerte bevegelser av akupunktur manipulasjon. For å løse dette problemet, Davis et al. Utviklet en bevegelse og kraftsensor for å kvantifisere ulike nåling bevegelse og kraft mønstre for to ulike akupunkturteknikker ^10.

Sensorimotor læring er basert på sensorisk feedback, som søker å redusere discrepancies mellom ønsket og faktisk bevegelser. Mennesker kan anslå feil graderinger av hver komponent i deres bevegelse og forbedre sine prestasjoner gjennom iterative korreksjoner basert på bevegelsen feil. Visuell tilbakemelding i løpet av en isometrisk target-oppkjøpet oppgave ble vist seg å forbedre ytelsen på to forskjellige måter: samtidige visuell tilbakemelding forbedret motorytelse gjennom automatisk rekalibrering av visuo-motorisk kartlegging, mens post-rettssaken visuell tilbakemelding indusert forbedringer ved hjelp av en kognitiv strategi. AMES presenterer akupunktur manipulasjon i form av en svingning som stadig beveger seg i henhold til deltakerens bevegelse, slik at deltakeren å få tilbakemelding og endre hans eller hennes manipulasjon teknikk.

Den kritiske trinn i denne protokollen er å justere plasseringen av akupunktur nål så det er verken for dypt eller for grunt i fantom acupoint slik at programmet vil gjenkjenne posisjonen nålen som baSeline og viser bevegelse på samme nivå som malen på skjermen. Deltakeren må sjekke skjermen og posisjonen til acupoint nøye før du starter manipulasjon bevegelse.

Ved å modulere frekvensen, amplituden, og forholdet mellom den sinuskurve med den visualiseringer av den tiltenkte bevegelse og den faktiske bevegelse av akupunktur manipulasjon gi tilbakemelding til deltakeren. Dette tilbakemelding i sanntid til deltakeren tillater minimering av manipulasjon feil. Visualiseringen i dette programmet gjør det mulig for fremstilling av endringer i tidsintervall eller i hastigheten av rotasjonen og løfte / stakk bevegelse av akupunktur manipulasjon, samt i mønsteret av bevegelsen. For eksempel kan den modus for løfting / skyving være i et forhold på 1: 1, 2: 1, eller 1: 2, og modusen for medurs / moturs kan være ved 0,5, 1, eller 2 Hz. For å forsterke effekten av sanntids visuell tilbakemelding og sette studentene i stand til å forstå bevegelsen feil,Dette programmet gir informasjon om forskjellen mellom de tiltenkte og faktiske bevegelser vedtatt av deltakeren etter bruk av feil tilbakemeldinger basert på en kvantifisert måling ¹² rettssaken.

Standardisering av akupunktur utdanning er vanskelig på grunn av de kompliserte manipulasjoner av akupunkturnåler som er involvert i denne praksisen. Forskjellige former for bevegelse er nødvendig for å visualisere forskjellige metoder for akupunktur, slik som tonifying og reduksjonsmetoder i løfte / skyvebevegelse. Nyere studier har fokusert på displaysystemer for å øke visualisering av kroppens strukturer under medisinske prosedyrer, samt på simuleringer av de verktøy og metoder som brukes i medisinske prosedyrer, for eksempel fantom modeller ^10-11. Ved å visuelt presentere bevegelsesmønstre håndbevegelser utføres i løpet av akupunktur manipulasjon, dette systemet hjelper studenter og unge leger forbedre resultatene av de avanserte håndbevegelsernødvendig for akupunkturnål manipulasjon. Derfor foreslår programmet vårt en ny form for akupunktur trening som kan gi standardisert akupunktur praksis med enkel og effektiv tilberedning. I tillegg gir dette programmet rikelig data på akupunktur needling utføres av deltakerne, som kan brukes til å gi visuo-motorisk læring i akupunktur utdanning.

Begrensningene av den teknikk som presenteres her, er som følger. Først blir malen kurven for manipulering kunstig generert, noe som betyr at det kan være forskjellig fra den manipulasjon bevegelse i en faktisk setting. For det andre, informasjon om rotasjonsmetoder som tilbys av svingning er ikke intuitivt opplagt, som i retning av klokken og mot klokken bevegelse er ikke godt representert i visualisering. Til slutt, ikke vår protokoll ikke inkluderer programmer som gir opplæring i kombinasjon ferdigheter innen roterende og løfting / stakk sammen, som er en annen akupure manipulasjon dyktighet. I vår fremtidige studier, vil vi gi maler fra dyktige leger som inkluderer kombinasjons ferdigheter innen roterende og løfte / stakk å overvinne noen av disse begrensningene.

I sammendraget, bruker vår nyutviklede programmet for akupunktur trening visuell tilbakemelding og gir en ny metode for akupunktur utdannelse, ansette en enhet som gir enkel håndtering av akupunkturnåler og nøyaktig måling av akupunktur bevegelse. Det er også et kostnadseffektivt verktøy for å praktisere akupunktur needling. Flytte utover en visualisering system av kroppsdeler i løpet av medisinske prosedyrer, bruker dette programmet grafer for å gi en visualisering av den medisinske prosedyren selv. Vårt program foreslår en ny metode for akupunktur trening som er enkel og effektiv, og resultatene i standardiserte rutiner og data om akupunktur needling.

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