Visualizando padrões de movimento em Manipulação Acupuntura

Resumo

Aqui, apresentamos um protocolo para a utilização do Sistema de Educação Acupuntura Manipulation (AMES) no treinamento de habilidades de manipulação de acupuntura usando acupontos fantasmas.

Resumo

Acupuncture manipulation varies widely among practitioners in clinical settings, and it is difficult to teach novice students how to perform acupuncture manipulation techniques skillfully. The Acupuncture Manipulation Education System (AMES) is an open source software system designed to enhance acupuncture manipulation skills using visual feedback. Using a phantom acupoint and motion sensor, our method for acupuncture manipulation training provides visual feedback regarding the actual movement of the student's acupuncture manipulation in addition to the optimal or intended movement, regardless of whether the manipulation skill is lifting, thrusting, or rotating. Our results show that students could enhance their manipulation skills by training using this method. This video shows the process of manufacturing phantom acupoints and discusses several issues that may require the attention of individuals interested in creating phantom acupoints or operating this system.

Introdução

O Sistema de Ensino Acupuntura Manipulation (AMES) foi desenvolvido para melhorar as habilidades de manipulação de acupuntura dos alunos, com o objetivo de ensinar a manipulação de acupuntura através da aprendizagem visuo-motora. Este programa é uma nova abordagem para a formação de acupuntura que utiliza um software de interface gráfica de usuário (GUI). Este sistema permite que os alunos a observar simultaneamente o seu próprio movimento real eo movimento pretendido. Este feedback visual ajuda os alunos a melhorar suas habilidades de manipulação de acupuntura.

Diferentes métodos e ferramentas, tais como, instruções detalhadas escritas ou moldes flexíveis para odontologia, têm sido desenvolvidos para educar os alunos sobre os procedimentos médicos ^1-2. Na acupuntura, textos médicos clássicos incluíram instruções sobre vários métodos de manipulação de acupuntura que têm efeitos diferentes sobre os pacientes. Recentemente, vários estudos propôs um sistema de realidade virtual para treinamento de acupuntura usando um disp estéreo 3Dleigos e haptic feedback realista em tempo real ^3-4. Considerando que muitos dos desenvolvimentos passados ​​focada nas estruturas anatômicas envolvidas em procedimentos médicos ^5-6, desenvolvimentos recentes na formação de acupuntura têm incidido sobre a sensação de agulhamento ou um sistema de realidade virtual usando almofadas de pele artificial para fornecer uma configuração semelhante àquela em que a prática clínica real de agulhamento da acupuntura ocorre ^7-8. Como explicado em estudos anteriores, o novo sistema fornece um sistema de visualização para visualização de manipulação de acupuntura que permite a fácil manipulação da agulha de acupuntura usando ferramentas de baixo custo e portátil com o qual a prática agulhamento ^9. Usando um sensor de movimento projetado para acupuntura ^10, este sistema ajuda a estudantes e jovens médicos a melhorar o seu desempenho manipulação acupuntura usando feedback visual e visuo-motora aprendizagem ^11-12.

Protocolo

Os procedimentos a seguir apresentados foram aprovados pelo Institutional Review Board of Korea University, Seoul, República da Coreia.

1. Construir Fantasma Acupoints

Nota: A criação de um ponto de acupuntura fantasma com uma amplitude de binário semelhante ao de um ponto de acupuntura humana é importante na aplicação deste método porque praticando a manipulação de acupuntura em um ponto de acupuntura fantasma não deve se sentir diferente em qualidade de praticar em um ponto de acupuntura humana. Assim, um processo de desenvolvimento e validação completo é necessário para qualificar um acupoint fantasma como um ponto de acupuntura humana pré-definido. Um gel de agarose a 5% foi mostrado para ter uma amplitude semelhante binário (59,2 ± 4,5 e 58,7 ± 4,6 μNm, respectivamente) para o ponto de acupuntura LI4, que está localizado entre o polegar e o dedo indicador ^13.

1. Adicionar 0,75 g de agarose a 15 ml de água destilada e dissolve-se o gel de agarose; aquecer a solução num forno de microondas durante 20 segundos até que a agarose torna-se transparente. Use um concentratião de 5% (0,75 g) para fazer acupontos fantasmas com amplitudes de binário semelhantes aos dos pontos de acupuntura humanos (por exemplo, o ponto de acupuntura LI4; Figura 1).
2. Divida o gel de agarose em porções de 2 ml e selá-los em cinco tubos. Certifique-se de usar luvas para evitar queimaduras. Ter cuidado para posicionar os tubos perpendicularmente à temperatura ambiente (25 ° C) durante 2 horas.
3. Avaliar o grau de estimulação e da força biomecânica da acupontos fantasmas recém-criados usando uma agulha de acupuntura e sensor de movimento projetado especificamente para medir a manipulação de acupuntura ^10. Posicionar uma agulha de acupunctura dentro de um furo situado no centro do sensor, antes de iniciar a avaliação. Avaliar a frequência usando a energia no domínio da freqüência calculado pela transformação de Fourier.
4. Aplicar a acupuntura para o acupoint fantasma. Quando a agulha é de 15 mm mais profundo do que a superfície do gel, rodar a agulha durante 15 seg durante a rotação no sentido horário um círculo completo e contra-Clockwise em 1 segundo (1 Hz). Se possível, verificar a velocidade de rotação com um gráfico em tempo real do sensor de movimento. Retire a agulha do gel após a manipulação acupuntura.

2. Implementação do Sistema de Educação Manipulação Acupuntura

1. Prepara-se uma 5% de gel de agarose de pontos de acupuntura fantasma (processo explicado no passo 1.1) que apresenta uma amplitude do binário semelhante ao de um braço humano real, tais como LI4 ponto de acupunctura, que é um ponto de acupuntura localizado entre o polegar e o dedo indicador.
2. Higienizar as mãos usando um à base de álcool desinfetante para as mãos antes da manipulação acupuntura para evitar possíveis ferimentos ou infecções durante a prática de manipulação de acupuntura.
3. acupuntura prática com este programa. Faça o download deste programa a partir do site: http://cmslab.khu.ac.kr/downloads/ames e instalar o programa. Inicie o programa no computador e preparar o sensor de movimento. Posicionar uma agulha de acupunctura através do orifício localizado no centro do sensor antes STArting a avaliação. Uma vez que a agulha de acupunctura não está ligado ao sensor, ser preparado para mover a agulha através do furo, enquanto o sensor mede o movimento da agulha. Prepare o acupoint phantom para inserir e manipular a agulha.
4. Escolha a partir de vários modelos de manipulação de acupuntura, incluindo várias frequências e movimentos assimétricos. Antes de iniciar a manipulação, escolha de levantar / empurrando ou a técnica de manipulação de rotação pressionando um dos dois botões de rádio apresentados no software interface gráfica de usuário (GUI) e decidir se o movimento pretendido para a prática segue o padrão de uma proporção de 1: 1 , uma proporção de 1: 2, ou 2: gráfico de seno uma proporção.
5. Posicionar a agulha de acupunctura (0,25 x 40 mm) no sensor de movimento, de modo que está pronta para ser manipulada. Coloque o ponto de acupuntura fantasma sob a agulha eo sensor.
6. Calibre o sensor de movimento usando um atuador de dois eixos. Posicionar a agulha de acupuntura com a participO dedo de formiga e pressione Calibrar na tela. Através da calibração, o atuador de dois eixos irá reconhecer e ajustar a posição atual como um valor diferente de zero em profundidade.
7. Manipular uma agulha de acupunctura no ponto de acupuntura fantasma durante cerca de 1 min, enquanto o movimento de manipulação real acupuntura está sendo medido. Ter o olhar participante na tela como eles manipulam a agulha para ver o movimento real do seu acupuntura manipulação simultaneamente, juntamente com o movimento pretendido. movimento real transmitida é apresentado como a linha verde, e o modelo do movimento pretendido é simultaneamente sobrepostas como a linha vermelha.
8. Adquirir dados de ondas de movimento em tempo real (taxa de amostragem de 80,3 Hz) do método de elevação / empurrão de manipulação de acupuntura usando o sensor de movimento, clicando no botão apresentado no software. Os dados de onda de movimento em tempo real também pode ser adquirido usando o método de rotação.
9. Repita este procedimento pelo menos oito vezes para melhorar acupuncture habilidades de manipulação.

3. Processamento de Dados

1. Filtrar as sinais de baixa frequência flutuantes (<0,2 Hz) e sinais de ruído de alta frequência (> 5 Hz), aplicando a resposta de impulso infinito (IIR). Usar o filtro Butterworth, que permite a filtragem de informação de um sinal de frequência que seja menor do que 0,2 Hz ou superior a 5 Hz.
2. Separar os sinais filtrados de participantes em unidades de movimento repetidas através da detecção de pontos mínimos e máximos local e.
3. Para gerar um modelo padrão para cada participante, normalizar a duração (comprimento da unidade de movimento amostrados) e amplitude (magnitude da elevação / empurrão ou rotação) em cada unidade amostrada.
4. Calcula-se a amplitude média e a duração de uma unidade de movimento amostrados para cada participante.
5. Extrai-se a frequência principal do movimento real usando uma transformação de Fourier, de modo que o erro entre a frequência principal e a frequência da intended movimento é mostrado na tela do programa depois de o participante termina uma sessão de treinamento de 1 minuto.
6. Analisar as unidades de movimento normalizados para cada participante usando um método generalizado modelo misto aditivo (AGMM) ^9.
   Nota: Em AGMM, modelo de um único movimento de manipulação (M) para um participante como a soma da função suave no tempo (t) e intercepta aleatórias para as unidades individuais (U). Em outras palavras, Modelo M = S (t) + b (u), onde M é o movimento para um participante, s (t) é uma função suave no tempo, e b (L) é intercepta aleatórios de unidades individuais. Nosso estudo anterior explicou o modelo AGMM e o cálculo do erro médio quadrático (MSE) em detalhe ^9.
7. Calcular o erro médio quadrático (MSE) entre o movimento a que se destina e do padrão de movimento extraído do movimento real pelo participante entre o primeiro eo último julgamento de manipulação acupuntura ^9.
8. Analisar os dados do primeiro e do último ensaio usando uma de duas amostras t-teste para identificar mudanças na manipulação de acupuntura após o feedback visual.

Resultados

O Sistema de Ensino Acupuntura Manipulation (AMES) é um sistema educacional que visualiza a manipulação de rotação ou de elevação / método de tratamento de acupuntura empurrando. Aqui, mostramos um exemplo de dados em bruto de forma de onda de amplitude de movimento e de binário durante a manipulação rotativa 1-Hz (Figura 1). Como mostrado na Figura 2A, o programa simultaneamente visualiza o movimento real e o movimento pretendido utilizando diferentes linhas de cor, permitindo uma aprendizagem viso-motora. Além disso, há vários modelos para a rotação e de elevação / empurrando movimentos de acordo com a simetria e a frequência dos movimentos diferentes (Figura 2B). Depois que os participantes completam a manipulação acupuntura, os dados brutos do movimento em tempo real são processados ​​para produzir um movimento amostra extraída da manipulação acupuntura real de cada participante. O movimento amostrado é usada para calcular o erroentre o movimento pretendido e o movimento real após a transformação (Figura 3). Após a análise, os padrões de movimento de manipulação de acupuntura durante o complexo sessão de elevação / empurrão são melhoradas. As curvas padrão de movimento de regressão estimados estão mais próximos do modelo de movimento no teste pós-formação, em comparação com o teste de pré-treinamento (Figura 4A). Além disso, há uma redução significativa na forma de erro de elevação complexo / empurrando sessão seguinte de formação (Figura 4B).

Figura 1. Exemplos de Forma de Onda de dados Raw of Motion Amplitude e Torque durante uma manipulação de giro 1 Hz (esquerda: Acupoint humano, direito: Phantom Acupoint). A concentração de agarose a 5% (0,75 g) foi usada para criar pontos de acupuntura fantasmas com amplitudes de torque semelhantes aos de pontos de acupuntura humanoss (por exemplo, o ponto de acupuntura LI4). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2. Visão geral do Programa. A) Uma captura de tela do programa. Movimento real transmitido a partir do sensor de movimento é exibido como a linha verde, e o modelo do movimento pretendido é simultaneamente sobrepostas, aparecendo como a linha vermelha. B) Os vários modelos de movimento de manipulação de acupuntura. Este programa de educação para a acupuntura apoia a formação, tanto para a rotação ea elevação / empurrando movimentos da agulha de acupuntura. Vários modelos são fornecidos para aprender várias frequências e movimentos assimétricos. Ple ase clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3. Extracção do Movimento Amostra do participante através de cálculos de Processamento de Dados e erro. (A) dados de movimento crus em um julgamento, (b) unidade identificada movimento amostrado, (c) a normalização com resampled do número de dados observados a um número específico (50), (d) a normalização com redimensionamento da amplitude de elevação / estocadas entre 0 e 1, e (e) cálculo do erro quadrado médio entre o movimento individual e forma do modelo. por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 4. Análise de dados antes e após o treinamento. A) A comparação dos padrões de movimento entre o pré-treinamento e testes de pós-formação. Oito estudos de treinamento foram realizadas entre o pré e pós-treinamento. Unidades único movimento (linha azul pontilhada), o modelo ajustado (linha vermelha) através de um modelo generalizado aditivo misto (AGMM), e o modelo do movimento pretendido (linha preta)-formação pré e pós são exibidos. B) Box e plot suiça de valores MSE. O erro médio quadrático (MSE) foi comparado entre o pré-treinamento e do julgamento pós-treinamento. Pode ser visto que este participante apresentou um valor significativamente menor MSE no julgamento de pós-formação do que no ensaio de pré-formação depois de usar este programa. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Discussão

O presente procedimento acompanha o processo de educação manipulação acupuntura desde a criação de pontos de acupuntura fantasmas ea aplicação do programa AMES para a análise dos dados adquiridos com as experiências dos participantes. acupontos fantasmas são gerados a partir de gel de agarose, ea solução deve ser cuidadosamente ajustado para assemelhar-se o movimento e torque amplitudes de pontos de acupuntura humanos. Desenvolvemos diferentes tipos de pontos de acupuntura fantasmas de torque com amplitudes que eram semelhantes aos de outros pontos de acupuntura; estes podem ser aplicados a um protocolo mais abrangente formação manipulação acupuntura, tal como um utilizando acupontos com diferentes características anatómica ^13. Além disso, o uso de um sensor de movimento permite a quantificação da manipulação de agulhas em termos de movimento e força ¹⁰ padrões. Usando acupontos fantasmas e agulhas de acupuntura, este programa pode ser aplicado para treinar diferentes tipos de manipulação de acupuntura, alterando seus modos de tele girar ou levantar / método de empurrar e alterando a frequência e o padrão. Além disso, através da extracção da amostra de movimento do participante através do processamento de dados, o participante pode ver o seu movimento de manipulação e de acupuntura instantaneamente comparar a diferença entre os movimentos reais e destinados. Além disso, AGMM, com base no método do modelo aditivo generalizado (GAM), permite a especificação de funções suaves dentro de um modelo misto. Ao comparar os padrões de movimento antes e após o treinamento, os participantes podem receber informações sobre melhorias na manipulação de acupuntura, como resultado da formação.

Existem diferentes métodos e ferramentas para educar e regula os procedimentos médicos. Um deles é um instruções detalhadas, por escrito definido, como um procedimento operacional padrão (SOP). O objetivo dessa abordagem é conseguir uniformidade no desempenho de uma função específica para cumprir as metas de Boas Práticas Clínicas ¹ . Outra abordagem, semelhante ao nosso método fantasma de pontos de acupuntura, é encontrado em modelos dentários, que incluem moldes flexíveis ^2. Um estudo anterior usou force feedback para o treinamento com um simulador de injeção peridural para obter líquido cefalorraquidiano ^14. A acupoint phantom é útil em um programa educacional baseado em fantasma que treina estudantes para realizar manipulações de acupuntura. Este é um importante avanço em programas educativos relacionados com procedimentos médicos, incluindo acupuntura. Por outro lado, devido à falta de informações quantitativas e objectivas relativas a parâmetros de movimento de manipulação de agulha, é difícil aprender os movimentos sofisticados de manipulação de acupuntura. Para resolver este problema, Davis et al. Desenvolveram um sensor de movimento e força para quantificar diferentes padrões de movimento agulhamento e força por duas diferentes técnicas de acupuntura ^10.

aprendizagem sensório-motor é baseado no feedback sensorial, que visa reduzir discrepancies entre os movimentos desejados e reais. Os seres humanos podem estimar os gradientes de erro de cada componente do seu movimento e melhorar o seu desempenho através de correções interativas com base em erro movimento. feedback visual durante uma tarefa aquisição de alvos isométrica foi mostrado para melhorar o desempenho de duas maneiras diferentes: um feedback melhor performance motora visual simultânea através de recalibração automática de mapeamento visuo-motora, enquanto pós-julgamento feedback visual induzida melhorias usando uma estratégia cognitiva. AMES apresenta manipulação acupuntura sob a forma de uma oscilação que se move constantemente em função do movimento do participante, permitindo que o participante para se obter feedback e modificar a sua técnica de manipulação.

O passo crítico neste protocolo é para ajustar a posição da agulha de acupuntura para que ele não é nem muito profundo, nem muito raso dentro do acupoint phantom para que o programa irá reconhecer a posição da agulha como o baSeline e mostra movimento no mesmo nível que o molde na tela. O participante deve verificar se o ecrã ea posição do acupoint cuidadosamente antes de iniciar o movimento manipulação.

Através da modulação da frequência, amplitude, e a razão da onda sinusoidal, as visualizações do movimento pretendido e o movimento efectivo da manipulação acupuntura fornecer feedback para o participante. Este feedback em tempo real para o participante permite minimização de erros de manipulação. A visualização neste programa permite descrição de alterações no intervalo de tempo ou na velocidade de rotação e do movimento de elevação / impulsionamento de manipulação de acupuntura, bem como no padrão de movimento. Por exemplo, o modo de elevação / empurrar pode ser na proporção de 1: 1, 2: 1, ou 1: 2, e o modo de rotação dos ponteiros do relógio / sentido anti-horário podem ser de 0,5, 1, ou 2 Hz. Para aumentar o efeito de feedback visual em tempo real e capacitar os alunos a compreender o erro de movimento,este programa fornece informações sobre a diferença entre os movimentos pretendidos e reais promulgadas pelo participante após o julgamento usando o feedback de erro baseado em uma medida quantificada ^12.

Padronização da educação acupuntura é difícil devido às manipulações complicadas de agulhas de acupuntura envolvidos nessa prática. Diferentes formas de movimento são necessários para visualizar diferentes métodos de acupuntura, tais como o tonificante e métodos redutores do movimento de elevação / impulsionamento. Estudos recentes têm-se centrado em sistemas de visualização para melhorar a visualização de estruturas corporais durante procedimentos médicos, bem como em simulações de as ferramentas e os métodos utilizados em procedimentos médicos, tais como modelos de fantasmas ^10-11. Ao apresentar visualmente os padrões de movimento dos movimentos da mão realizados durante a manipulação acupuntura, este sistema ajuda a estudantes e jovens médicos a melhorar o seu desempenho dos movimentos da mão sofisticadosnecessário para a manipulação das agulhas de acupuntura. Portanto, o nosso programa propõe uma nova forma de formação de acupuntura que pode render prática da acupuntura padronizado com a preparação fácil e eficiente. Além disso, este programa apresenta amplos dados sobre a agulhagem acupuntura realizada pelos participantes, que pode ser usado para fornecer a aprendizagem viso-motora no ensino acupunctura.

As limitações da técnica apresentada aqui são os seguintes. Em primeiro lugar, a curva modelo para manipulação é gerado artificialmente, o que significa que ele pode ser diferente do movimento de manipulação em um ambiente real. Em segundo lugar, as informações sobre os métodos de rotação fornecidos por oscilação não é intuitivamente óbvio, como o sentido dos ponteiros do relógio e o movimento para a esquerda não é bem representada na visualização. Finalmente, o nosso protocolo não inclui programas que oferecem treinamento em habilidades de combinação de rotação e de elevação / empurrando juntos, o que é outra acupuncture habilidade manipulação. Em nosso estudo futuro, vamos fornecer modelos de médicos qualificados que incluem as habilidades de combinação de rotação e elevação / empurrando para superar algumas destas limitações.

Em resumo, o nosso programa recentemente desenvolvido para a formação de acupuntura utiliza feedback visual e fornece um novo método para a educação acupuntura, empregando um dispositivo que permite fácil manuseio de agulhas de acupuntura e medição precisa do movimento de acupuntura. É também uma ferramenta eficaz com o qual a praticar acupuntura agulhamento. Movendo-se para além de um sistema de visualização de partes do corpo durante procedimentos médicos, este programa usa gráficos para fornecer uma visualização do próprio procedimento médico. Nosso programa propõe um novo método para a formação de acupuntura que é simples e eficiente e resulta em práticas padronizadas e dados sobre a inserção de agulhas de acupuntura.

Materiais

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