Summary
Hier presenteren we een protocol voor het gebruik van de Acupunctuur Manipulatie Education System (AMES) bij de opleiding van acupunctuur manipulatie vaardigheden met behulp van fantoom acupoints.
Introduction
De Acupunctuur Manipulation Education System (AMES) is ontwikkeld om studenten 'acupunctuur manipulatie vaardigheden te verbeteren, met als doel van het onderwijs acupunctuur manipulatie door middel van visueel-motorisch leren. Dit programma is een nieuwe benadering voor acupunctuur opleiding die een grafische gebruikersinterface (GUI) software gebruikt. Dit systeem maakt het mogelijk studenten om hun eigen werkelijke beweging en de beoogde beweging gelijktijdig te observeren. Deze visuele feedback helpt studenten om hun acupunctuur manipulatie vaardigheden te verbeteren.
Verschillende methoden en instrumenten, zoals gedetailleerde, schriftelijke instructies of flexibele matrijzen voor de tandheelkunde, zijn ontwikkeld om studenten te informeren over medische procedures 1-2. In acupunctuur, zijn klassieke medische teksten opgenomen instructies over verschillende methoden van acupunctuur manipulatie die verschillende effecten op patiënten. Onlangs heeft een aantal studies stelde een virtual-reality-systeem voor acupunctuur training met behulp van een 3D-stereo displag en realistische haptische feedback in real time 3-4. Terwijl veel van de ontwikkelingen in het verleden gericht op de anatomische structuren die betrokken zijn bij medische procedures 5-6, hebben de recente ontwikkelingen in de acupunctuur training gericht op de sensatie van het needling of een virtual-reality-systeem met behulp van kunstmatige huid pads om een instelling vergelijkbaar met die waar de feitelijke klinische praktijk van acupunctuur needling optreedt 7-8. Zoals in eerdere studies, het nieuwe systeem een weergavesysteem voor visualisatie van acupunctuur manipulatie die hantering van de naald maakt gebruik acupunctuur goedkoop en draagbaar gereedschap waarmee oefenen needling 9. Met behulp van een motion sensor ontworpen voor acupunctuur 10, dit systeem helpt studenten en jonge artsen te verbeteren met behulp van visuele feedback en visueel-motorisch leren 11-12 hun acupunctuur manipulatie prestaties.
Protocol
Onderstaande procedures werden goedgekeurd door de Institutional Review Board van de Universiteit van Korea, Seoul, Zuid-Korea.
1. Constructing Phantom Acupunten
Opmerking: Het creëren van een fantoom acupoint met eenzelfde koppel amplitude als die van een mens acupoint belang de toepassing van deze methode omdat oefenen acupunctuur manipulatie een fantoom acupoint niet verschillende kwaliteit voel uit te oefenen op een menselijke acupunt. Aldus wordt een grondige ontwikkeling en validatie benodigde proces een fantoom acupoint kwalificeren als een vooraf bepaalde menselijke acupoint. Een 5% agarosegel werd aangetoond dat een gelijke amplitude koppel (59,2 ± 4,5 en 58,7 ± 4,6 μNm respectievelijk) aan de LI4 acupoint, dat zich tussen de duim en wijsvinger 13 hebben.
- Voeg 0,75 g agarose tot 15 ml gedestilleerd water en los de agarose gel; warm de oplossing in een microgolfoven gedurende 20 seconden totdat de agarose transparant wordt. Gebruik een concentrat(Figuur 1 bijvoorbeeld de LI4 acupoint) ion van 5% (0,75 g) phantom acupunten met koppelomvormer amplitudes gelijk aan die van menselijke acupunten maken.
- Verdeel de agarosegel in 2 ml porties en verzegelen ze in vijf buizen. Zorg ervoor om handschoenen te dragen om brandwonden te voorkomen. Wees voorzichtig om de buizen te positioneren loodrecht op kamertemperatuur (25 ° C) gedurende 2 uur.
- Evalueer de mate van stimulatie en biomechanische kracht van de nieuw gecreëerde fantoom acupoints met behulp van een acupunctuur naald en bewegingssensor speciaal ontworpen om acupunctuur manipulatie 10 te meten. Plaats een acupunctuur naald in een gat in het midden van de sensor voordat de evaluatie. Evalueer de frequentie met behulp van de macht in frequentiedomein berekend door Fourier-transformatie.
- Solliciteer acupunctuur om het fantoom acupoint. Als de naald is 15 mm dieper dan de gel oppervlak, draai de naald voor 15 sec tijdens het draaien van een volle cirkel met de klok mee en tegen-clockwise in 1 seconde (1 Hz). Als het mogelijk is, controleert de snelheid van de rotatie met een bewegingssensor real-time grafiek. Trek de naald uit de gel na de acupunctuur manipulatie.
2. Uitvoering van de Acupunctuur Manipulatie Education System
- Bereid een 5% agarosegel phantom acupoint (werkwijze beschreven in stap 1.1) dat een koppel amplitude vergelijkbaar met die van een echte menselijke arm, zoals acupoint LI4, die een acupoint gelegen tussen de duim en wijsvinger toont.
- Ontsmetten handen met behulp van een alcohol-based hand sanitizer voordat acupunctuur manipulatie om mogelijke verwondingen of infecties te voorkomen tijdens het beoefenen van acupunctuur manipulatie.
- Praktijk acupunctuur gebruik van dit programma. Dit programma downloaden van de website: http://cmslab.khu.ac.kr/downloads/ames en installeer het programma. Start het programma op de computer en de voorbereiding van de bewegingssensor. Plaats een acupunctuur naald door het gat in het midden van de sensor voor starting de evaluatie. Omdat de acupunctuur naald niet is aangesloten op de sensor, bereid zijn om de naald te verplaatsen door het gat, terwijl de sensor meet de beweging van de naald. Bereid de phantom acupoint te voegen en te manipuleren van de naald.
- U kunt kiezen uit verschillende sjablonen van acupunctuur manipulatie, waaronder diverse frequenties en asymmetrische bewegingen. Voordat de manipulatie, kiezen tillen / duwen of roterende manipulatietechniek door op een van de twee keuzerondjes weergegeven op de grafische gebruikersinterface (GUI) software en dan beslissen of het verkeer van de praktijk volgt het patroon van een 1: 1 verhouding een 1: 2 verhouding, of een 2: 1 verhouding sinusgrafiek.
- Plaats de acupunctuur naald (0,25 x 40 mm) in de bewegingssensor, zodat het klaar is om te worden gemanipuleerd. Plaats het fantoom acupoint onder de naald en de sensor.
- IJk de bewegingssensor behulp van een twee-assige actuator. Plaats de acupunctuur naald met de participmier vinger en druk kalibreren op het scherm. Door de kalibratie, de twee-assen aandrijver herkennen en stel de huidige positie als nulwaarde diepte.
- Manipuleren van een acupunctuur naald op het fantoom acupoint voor ongeveer 1 min, terwijl de werkelijke beweging van acupunctuur manipulatie wordt gemeten. Heeft de deelnemer blik op het scherm terwijl ze de naald te manipuleren om de werkelijke beweging van zijn of haar acupunctuur manipulatie gelijktijdig te bekijken, samen met de beoogde beweging. Doorgegeven werkelijke beweging wordt weergegeven als de groene lijn, en het model van de beoogde beweging wordt gelijktijdig overlapt als de rode lijn.
- Acquire real-time motion wave data (80,3 Hz sampling rate) van de opheffing / stoten methode van de acupunctuur manipulatie met behulp van de bewegingssensor door te klikken op de knop die in de software. De real-time motion wave gegevens kunnen ook worden verkregen met behulp van de rotatie-methode.
- Herhaal dit minstens acht keer naar acupunc verbeterentuur manipulatie vaardigheden.
3. Data Processing
- Filteren de fluctuerende laagfrequente signalen (<0,2 Hz) en hoogfrequente geluid signalen (> 5 Hz) door toepassing van de oneindige impulsrespons (IIR). Gebruik het Butterworth filter, waardoor voor het filteren van informatie in een frequentiesignaal dat ofwel lager is dan 0,2 Hz of hoger dan 5 Hz.
- Scheid de gefilterde signalen van de deelnemers in beweging herhaalde eenheden door het detecteren van lokale maximale en minimale punten.
- Om een patroon template voor elke deelnemer te genereren, normaliseren de duur (lengte van de bemonsterde beweging eenheid) en amplitude (grootte van hef- / stoten of rotatie) in elk bemonsterd unit.
- Bereken de gemiddelde amplitude en duur van een bemonsterd motion eenheid voor elke deelnemer.
- Extraheer de hoofdfrequentie van de werkelijke beweging via een Fourier transformatie, zodat de fout tussen de belangrijkste frequentie en de frequentie van de intended beweging wordt getoond op het scherm programma na de deelnemer eindigt op 1 minuut trainingssessie.
- Analyseer de genormaliseerde motie eenheden voor elke deelnemer met behulp van een methode 9 veralgemeend additief gemengd model (TAMM).
Opmerking: In GAMM, model één manipulatie beweging (M) voor een deelnemer als de som van gladde functie in de tijd (t) en willekeurige onderschept afzonderlijke eenheden (u). Met andere woorden, model M = s (t) + b (u), waarbij M de ontwerp deelnemer s (t) is een gladde functie in de tijd, en b (u) is willekeurig onderschept individuele eenheden. Onze eerdere studie legde de GAMM model en de berekening van de gemiddelde kwadratische fout (MSE) in detail 9. - Bereken de gemiddelde kwadratische fout (MSE) tussen de beoogde verplaatsing en de geëxtraheerde bewegingspatroon van de werkelijke beweging van de deelnemer tussen de eerste en de laatste proef van acupunctuur manipulatie 9.
- Analyseer gegevens van de eerste en de laatste proef met twee sample t-test om veranderingen in acupunctuur manipulatie na visuele feedback identificeren.
Representative Results
De Acupunctuur Manipulation Education System (AMES) is een onderwijssysteem dat de draaiende manipulatie of heffen visualiseert / duwend methode van acupunctuur behandeling. Hier tonen we een voorbeeld golfvorm ruwe data van beweging en koppel amplitude tijdens een 1-Hz roterende manipulatie (figuur 1). Zoals getoond in figuur 2A, het programma gelijktijdig visualiseert de werkelijke beweging en de voorgenomen verplaatsing met verschillende kleur lijnen, waardoor een visueel-motorisch leren. Daarnaast zijn er diverse sjablonen voor draaien en heffen / duw bewegingen volgens de symmetrie en frequentie van verschillende bewegingen (figuur 2B). Na het voltooien van de deelnemers acupunctuur manipulatie, worden de ruwe gegevens van het real-time motion verwerkt om een geëxtraheerde monster beweging van elke deelnemer werkelijke acupunctuur manipulatie te produceren. De bemonsterde beweging wordt gebruikt om de fout te berekenentussen de voorgenomen verplaatsing en de werkelijke beweging na verwerking (figuur 3). Bij de analyse worden de bewegingspatronen van acupunctuur manipulatie tijdens het complex tillen / duwen sessie verbeterd. De geschatte bewegingspatroon regressiekrommen dichter bij de beweging template in de post-training-test vergeleken met de pre-training-test (Figuur 4A). Daarnaast is er een belangrijke fout vorm verlaging van de complexe tillen / duwen zitting na training (Figuur 4B).
Figuur 1. Voorbeelden van Waveform Raw Data of Motion Amplitude en Torque tijdens een 1 Hz Roterende Manipulatie (Links: Human Acupoint, Rechts: Phantom Acupoint). Een concentratie van 5% (0,75 g) agarose werd gebruikt om phantom acupoints met koppelomvormer amplitudes creëren gelijk aan die van menselijke acupoints (bijvoorbeeld de LI4 acupoint). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2. Overzicht van het Programma. A) Een screenshot van het programma. Doorgegeven werkelijke beweging van de bewegingssensor wordt weergegeven als de groene lijn, en het model van de beoogde beweging wordt gelijktijdig overlapt, verschijnen als de rode lijn. B) Diverse templates van acupunctuur manipulatie beweging. Dit educatief programma voor acupunctuur ondersteunt training voor zowel de roterende en de opheffing / duwende bewegingen van de acupunctuur naald. Verschillende templates worden aan verschillende frequenties en asymmetrische bewegingen leren. Ple ase klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3. Extractie van het monster Motion van de deelnemer over Data Processing and Error Berekeningen. (A) Raw beweging gegevens in een proces, (b) geïdentificeerd bemonsterd motion-eenheid, (c) normalisatie met geresampled van het aantal waargenomen gegevens naar een bepaald aantal (50), (d) normalisering met herschalen van de opheffing / duwende amplitude tussen 0 en 1, en (e) het berekenen van de gemiddelde gekwadrateerde fout tussen individuele beweging en template vorm. klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
3fig4.jpg "/>
Figuur 4. Data-analyse voor en na de training. A) Vergelijking van bewegingspatronen tussen pre-training en na de training trials. Acht training onderzoeken werden uitgevoerd tussen de pre- en post-training. Één beweging eenheden (blauwe stippellijn), de aangepaste model (rode lijn) door middel van een algemene additief gemengd model (TAMM), en het model van de beoogde beweging (zwarte lijn) voor en na de training worden weergegeven. B) Box en whisker plot van MSE-waarden. De gemiddelde kwadratische fout (MSE) werd vergeleken tussen de vooropleiding en de post-training trial. Te zien is dat deze deelnemer een significant lagere MSE waarde in de post-trainingsproef dan in de pre-trainingsproef na het gebruik van dit programma. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te zien.
Discussion
De huidige procedure volgt het proces van acupunctuur manipulatie onderwijs vanaf de schepping van fantoom acupunctuurpunten en de toepassing van het AMES programma om de analyse van de gegevens verkregen uit studies van de deelnemers. Phantom acupunten worden gegenereerd uit agarose gel en de oplossing moet zorgvuldig worden aangepast om de beweging en koppel amplitudes van menselijke lijken acupunten. Wij ontwikkelden verschillende fantoom acupunten met koppelomvormer amplitudes die overeenkomen met die van andere acupunten waren; deze kunnen worden toegepast op een bredere acupunctuur manipulatie scholingsprotocol zoals één gebruikt acupunten met verschillende anatomische kenmerken 13. Bovendien, het gebruik van een bewegingssensor maakt de kwantificering van naald manipulatie qua beweging en kracht patronen 10. Met behulp van fantoom acupunctuurpunten en acupunctuur naalden, kan dit programma worden toegepast op de opleiding van de verschillende types van acupunctuur manipulatie door het veranderen van de modi tHij roteren of optillen / stoten werkwijze en doordat de frequentie en patroon. Bovendien, door het extraheren van het monster beweging van de deelnemer over gegevensverwerking, kan de deelnemer de acupunctuur manipulatie beweging zien en direct vergelijken het verschil tussen de werkelijke en beoogde bewegingen. Bovendien GAMM, gebaseerd op de methode gegeneraliseerde additieve model (GAM), maakt de specificatie van gladde functies in een gemengd model raamwerk. Door vergelijking van de bewegingspatronen voor en na de training kunnen de deelnemers informaties verbeteringen in acupunctuur manipulatie als gevolg van opleiding.
Er zijn verschillende methoden en instrumenten voor het opleiden en het reguleren van medische procedures. Een daarvan is een uitgebreide, schriftelijke instructie te stellen, zoals een standaard procedure (SOP). Het doel van deze aanpak is om uniformiteit te bereiken bij de uitvoering van een specifieke functie om de doelstellingen van Good Clinical Practice voldoen 1 2 omvat. Een eerdere studie gebruikt force feedback voor het trainen met een epidurale injectie simulator om cerebrospinale vloeistof 14 te verkrijgen. Een fantoom acupoint is nuttig in een fantoom-gebaseerde educatieve programma dat studenten opleidt tot acupunctuur manipulaties uit te voeren. Dit is een belangrijke stap vooruit in educatieve programma's in verband met medische procedures, met inbegrip van acupunctuur. Anderzijds vanwege het gebrek aan kwantitatieve en objectieve informatie over naald manipulatie bewegingsparameters, is het moeilijk om de verfijnde beweging van acupunctuur manipulatie leren. Om dit probleem op te lossen, Davis et al. Ontwikkelde een beweging en kracht sensor aan verschillende needling beweging en kracht patronen te kwantificeren voor twee verschillende acupunctuur technieken 10.
Sensomotorische leren is gebaseerd op sensorische feedback, dat tot doel heeft d vermindereniscrepancies tussen de gewenste en de werkelijke bewegingen. Mensen kunnen schatten de fout hellingen van elke component van hun beweging en hun prestaties door middel van iteratieve correcties op basis van de beweging fout te verbeteren. Visuele feedback tijdens een isometrisch target-acquisitie taak werd aangetoond dat de prestaties op twee verschillende manieren te verbeteren: gelijktijdige visuele feedback verbeterde motorprestaties door middel van automatische herijking van visueel-motor mapping, terwijl na het proces visuele feedback geïnduceerde verbeteringen met behulp van een cognitieve strategie. AMES presenteert acupunctuur manipulatie in de vorm van een oscillatie die voortdurend verschuift overeenkomstig de beweging van de deelnemer, zodat de deelnemer om een antwoord te verkrijgen en diens manipulatietechniek wijzigen.
De kritische stap in dit protocol is om de positie van acupunctuur naald aan te passen, zodat het niet te diep of te ondiep in het fantoom acupoint, zodat het programma de positie van de naald als de ba zal herkennenseline en bewegen om op hetzelfde niveau als de matrijs op het scherm. De deelnemer moet het scherm en de positie van de acupoint zorgvuldig te controleren voordat de manipulatie beweging.
Door het moduleren van de frequentie, de amplitude, en de verhouding van de sinus, de visualisaties van de beoogde beweging en de werkelijke beweging van de acupunctuur manipulatie feedback te geven aan de deelnemer. Deze real-time feedback aan de deelnemer maakt minimalisering van manipulatie fout. De visualisatie programma maakt weergave van veranderingen gedurende de tijd of de snelheid van de rotatie en hef- / stotende beweging van acupunctuur manipulatie, evenals in het patroon van de beweging. Zo kan de wijze van hef- / stoten in de verhouding 1: 1, 2: 1 of 1: 2, en de wijze van roterende klok mee / tegen de klok kan worden op 0,5, 1, of 2 Hz. Om het effect van de real-time visuele feedback te verbeteren en studenten in staat stellen de beweging fout te begrijpen,Dit programma geeft informatie over het verschil tussen de beoogde en werkelijke bewegingen van de deelnemer vastgesteld na de proef met het foutterugkoppeling basis van een kwantitatieve meting 12.
Standaardisatie van acupunctuur het onderwijs is moeilijk te wijten aan de ingewikkelde manipulaties van acupunctuurnaalden die betrokken zijn bij deze praktijk. Verschillende bewegingsvormen moeten verschillende methoden van acupunctuur, zoals hun versterkend en reductiemethoden de hef- / duwende beweging visualiseren. Recente studies hebben zich geconcentreerd op displaysystemen voor het verbeteren visualisatie van anatomische eigenschappen tijdens medische procedures en op simulaties van de instrumenten en methoden van medische procedures, zoals het fantoom modellen 10-11. Door visueel presentatie van de bewegingspatronen van de handbewegingen uitgevoerd tijdens acupunctuur manipulatie, dit systeem helpt studenten en jonge artsen hun prestaties te verbeteren van de verfijnde handbewegingendie nodig zijn voor acupunctuurnaald manipulatie. Daarom is ons programma stelt een nieuwe vorm van acupunctuur opleiding die gestandaardiseerde acupunctuur praktijk kan opleveren met gemakkelijke en efficiënte voorbereiding. Bovendien, dit programma biedt voldoende gegevens over de acupunctuur needling uitgevoerd door deelnemers, die kan worden gebruikt om visueel-motorisch leren voor acupunctuur onderwijs.
De beperkingen van de hier gepresenteerde techniek zijn als volgt. Eerst wordt de mal curve voor manipulatie kunstmatig opgewekte, wat betekent dat het kan verschillen van de manipulatie beweging in een werkelijke omgeving. Ten tweede, de informatie over de rotatie werkwijzen verschaft door trilling niet intuïtief duidelijk, als de richting van de klok mee en tegen de klok beweging niet goed vertegenwoordigd in de visualisatie. Tenslotte ons protocol geen programma dat scholing in de combinatie vaardigheden van roterende en heffen / elkaar stoten omvatten, wat een andere acupuncture manipulatie vaardigheid. In onze toekomstige studie, zullen wij templates van geschoolde artsen dat de combinatie vaardigheden van draaien en te tillen / duwen om een aantal van deze beperkingen te overwinnen bevat.
Kortom, onze nieuw ontwikkelde programma voor acupunctuur training maakt gebruik van visuele feedback en biedt een nieuwe methode voor acupunctuur onderwijs, het gebruik van een apparaat dat eenvoudig gebruik van acupunctuur naalden en nauwkeurige meting van acupunctuur beweging mogelijk maakt. Het is ook een kosteneffectief instrument waarmee acupunctuur needling oefenen. Bewegen voorbij een visualisatiesysteem lichaamsdelen tijdens medische procedures, programma gebruikt grafieken om een visualisatie van de medische procedure zelf leveren. Ons programma stelt een nieuwe werkwijze voor acupunctuur opleiding die eenvoudig en efficiënt en resulteert in gestandaardiseerde werkwijzen en gegevens over acupunctuur 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 |
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.
- 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).
