Development of an evidence-based medicine mobile application for the use in medical education

BACKGROUND: Evidence-based medicine (EBM) is a methodology that is being incorporated into more medical school curricula. Boston University School of Medicine was one of early adopters of Evidence Based Medicine in the United States. A growing concern in the medical community was that the complexities of applying EBM might be lost when students enter into their clinical rotations, thus there is a need for development of a tool to help reinforce the EBM principles. METHODS: The research team in collaboration with the designers of the Finding Information Framework, a custom-made EBM finding information tool, worked to develop a mobile application to help reinforce the framework for medical students. The app was designed with both Apple and PC operating systems in mind. Key features that were identified from current literature to provide the most user-friendly mobile application. Thus, the research team specifically utilized iOS and Android platforms as both platforms have a centralized app store, possess the highest volume of medical apps available, and are most widely used in the United States by medical students. RESULTS: The Finding Information Framework was a custom-made tool developed to guide new users of EBM, and help them to apply the principles in practice. The mobile application served an added convenience by allowing easy access and fast utilization of the EBM tools. The app was designed on an Android platform first due to its open-source OS and ease in app development to new programmers. Initially, the user-friendly web-based tool, App Inventor (AI), powered by Massachusetts Institute of Technology was evaluated to program the pilot Android app. Using both the AI Component Designer and the Block Editor, several problems were encountered in AI, such as the simplicity of the program and the lack of freedom in design. This moved the project to create the app natively and with a collaborative effort with the BU's Global App Initiative club. Initially, a wireframe was built using Balsamiq. Subsequently, the Android app was built using Android SDK and the iOS app was built in XCode with Objective C; both platforms had design sections prepared in Sketch, Adobe Photoshop and Illustrator. The last and final step was to obtain Boston University branding privileges for the app. CONCLUSION: The research team identified necessary features based on research to build a user-friendly, professional mobile application of an information mastery framework that can be used off-line. The app is called FIF as it is the title of the information mastery tool designed by BUSM EBM-VIG. With a clear mobile interface, it will be beneficial to the learning and training of medical students in EBM

Comparison of marginal fit of lithium disilicate crowns fabricated with CAD-CAM technology using conventional impressions and two intra-oral digital scanners.

The use of digital impression techniques in dental crown fabrication is increasing. It is important these techniques yield prosthesis of equal or better accuracy compared to conventional techniques. This study compared marginal gap size in crowns fabricated by conventional and digital impression methods. One typodont maxillary right central incisor was prepared for an all-ceramic crown. Ten impressions were made with each method: conventional using polyvinyl siloxane impression material, digital impressions using the Lava C.O.S. (3M ESPE), and iTero (Cadent) intraoral scanning devices. Lithium disilicate crowns were fabricated and marginal gap measured for each using an optical microscope. There was no significant difference between average gap size in all groups. However, though not statistically significant, the conventional group average gap size was about 23µm larger compared to the digital groups. Within the limitations of this study, the digital and conventional impressions were found to produce crown crowns with similar marginal accuracy

Designing Clinical Data Presentation Using Cognitive Task Analysis Methods

Despite the many decades of research on effective use of clinical systems in medicine, the adoption of health information technology to improve patient care continues to be slow especially in ambulatory settings. This applies to dentistry as well, a primary care discipline with approximately 137,000 practicing dentists in the United States. One critical reason is the poor usability of clinical systems, which makes it difficult for providers to navigate through the system and obtain an integrated view of patient data during patient care. Cognitive science methods have shown significant promise to meaningfully inform and formulate the design, development and assessment of clinical information systems. Most of these methods were applied to evaluate the design of systems after they have been developed. Very few studies, on the other hand, have used cognitive engineering methods to inform the design process for a system itself. It is this gap in knowledge – how cognitive engineering methods can be optimally applied to inform the system design process – that this research seeks to address through this project proposal. This project examined the cognitive processes and information management strategies used by dentists during a typical patient exam and used the results to inform the design of an electronic dental record interface. The resulting 'proof of concept' was evaluated to determine the effectiveness and efficiency of such a cognitively engineered and application flow design. The results of this study contribute to designing clinical systems that provide clinicians with better cognitive support during patient care. Such a system will contribute to enhancing the quality and safety of patient care, and potentially to reducing healthcare costs

Photogrammetry technology in full arch implant-supported rehabilitations: a systematic review

Objective: Perform a Systematic review to compare the accuracy of three methods of impressions on full arch implant-supported rehabilitations: photogrammetry (PG) against conventional (CNV) and intraoral digital scanning (IOS) techniques. Material and Methods: Electronic and manual searches were undertaken in four major databases (ScienceDirect, PubMed, Cochrane, and LILACS), until 8th August 2022. A manual search was made to enlarge the number of articles, complemented by a grey literature search (Google Scholar), and study quality assessed through established methods. Results: Twenty-one articles were retrieved from the search, 10 in vitro and 11 in vivo, based on the selection criteria and subjected to critical appraisal. With only 1 RCT included, a meta-analysis was not performed. Regarding 3D deviation, significant differences in precision, trueness, and overall accuracy in favor of PG were reported by one RCT and in vitro studies. Position and number of implants, and inter-implant angulations did not affect the accuracy of PG, both in clinical and in vitro settings. As reported by one RCT pilot, marginal bone loss was not significantly different across all methods, and PG was reportedly more time-effective, compared to CNV. Conclusions: Most studies reported that PG showed significantly better accuracy in full arch implant impressions, compared to IOS and CNV, and within the clinical acceptance threshold. More clinical studies are needed to develop the technology and validate these claims, preferably with much larger samples, and more standardized protocols. Soft tissue scanning integration in PG would drastically reduce working time and number of procedure steps. Clinical significance: Photogrammetry technology seems to reproduce and transfer implant positions with high accuracy levels, thus improving the overall quality of full arch implant-supported rehabilitations, within a fully digital workflow, when complemented with an intraoral scanner to register soft tissue information.Em reabilitações totais implanto-suportadas, a ausência de passividade entre os implantes e a estrutura reabilitadora tem sido associada a uma taxa de complicações considerável. Entre outros, a reprodução precisa da localização tridimensional (3D) dos implantes ou pilares apresenta-se como o fator mais crítico. Embora a precisão dos scanners intraorais (IOS) seja reconhecida para coroas unitárias e reabilitações parciais até três elementos, as impressões em arcadas totais implanto-suportadas realizadas com estes sistemas não são suficientemente precisas para aplicação clínica. Segundo a literatura, as técnicas convencionais apresentam melhor desempenho. Em 1999, Jemt et al. referiram que a fotogrametria (PG) poderia registar, com sucesso, as posições das réplicas dos implantes na impressão de uma mandíbula edêntula, e que a sua precisão era comparável à da técnica convencional (CNV). A PG utiliza vários pontos de referência em fotografias para fazer medições precisas, transformando esses dados visuais numa lista de coordenadas. Atualmente, vários sistemas fotogramétricos foram projetados e fabricados comercialmente, como a PIC Camera e a ICam4D, que combinam técnicas de fotogrametria com luz estruturada, por via de um sistema integrado de câmaras, projetores e pequenos acessórios que são encaixados na cabeça dos implantes. De acordo com a ISO 5725, exatidão é composta por veracidade e precisão. A primeira expressa o quão próximas as medições obtidas se encontram do valor real, enquanto a segunda corresponde ao grau de proximidade entre as medições obtidas em digitalizações consecutivas. Assim, o objetivo da presente revisão sistemática foi comparar a exatidão (precisão e/ou veracidade) de três métodos de impressão em reabilitações totais fixas implanto-suportadas: fotogrametria, scanners intraorais, e técnica convencional. A sua elaboração seguiu as guidelines PRISMA 2020, tendo sido registada na plataforma PROSPERO com o número CRD42022351669. A questão-problema foi elaborada usando o formato PICO: Em reabilitações totais implanto-suportadas, quais são as diferenças de exatidão entre fotogrametria, técnica convencional e scanners intraorais? Além disso, o resultado clínico, a satisfação do paciente e do médico-dentista e a duração do procedimento foram considerados outcomes secundários. A pesquisa bibliográfica foi realizada em quatro das principais bases de dados, selecionando artigos publicados nos últimos dez anos, tendo sido alargada por uma pesquisa manual e complementada com uma pesquisa na literatura cinzenta de acordo com critérios previamente estabelecidos. Os principais critérios de inclusão foram os seguintes: (P) pacientes edêntulos com reabilitações totais fixas implanto-suportadas como plano de tratamento, ou pacientes reabilitados com este tipo de restauração; (I) estudos cuja intervenção sejam impressões da posição dos implantes/análogos ou seus pilares, com sistema fotogramétrico; (C) estudos que comparem a técnica de fotogrametria com métodos convencionais, ou impressões com scanner intraoral; e (O) estudos que considerem como desfechos a exatidão (precisão e/ou veracidade) expressa como desvio 3D geral (diferença média; média ± desvio-padrão, DP; ou root mean square, RMS), desvios angulares ou lineares, tempo de trabalho (min.), satisfação do médico- dentista e/ou do paciente (escala visual analógica, EVA), ou avaliação clínica/duração de follow-up. Quanto aos principais critérios de exclusão: estudos com zero implantes colocados (critério a); apenas reabilitações parciais ou coroas unitárias (critério b), ou intervenção/tecnologia utilizada errada (critério c). Os títulos e resumos de todos os artigos identificados através de busca eletrónica foram lidos de forma independente por dois autores (DB e DM). Para as avaliações de qualidade e risco de viés (RoB), diferentes ferramentas de avaliação foram utilizadas. Quaisquer discordâncias foram resolvidas através de discussão entre os avaliadores. A extração de dados foi realizada e transcrita para uma folha de cálculo online, a qual foi utilizada para gerir todos os dados mencionados. Os autores dos respetivos artigos foram contactados, em caso de falta de alguns destes dados. Em relação ao risco de viés, os autores consideraram que todos os estudos in vitro apresentaram algumas preocupações, com a exceção de um, tendo sido classificado como baixo risco de viés. Na maioria dos casos, os principais problemas dessas publicações estiveram relacionados com a ausência de cálculo do tamanho da amostra (critério A) e/ou a sequência de alocação, aleatorização e ocultação (critério F). Nos estudos in vivo, todos os casos clínicos, bem como a série de casos clínicos, foram considerados de qualidade “preocupante”. O ensaio clínico aleatorizado piloto incluído apresentou “baixo risco” de viés. No que diz respeito aos ensaios clínicos não-aleatorizados, um deles foi considerado como tendo “baixo risco” de viés, enquanto o outro apresentou um “sério risco” de viés. Por fim, o estudo de teste diagnóstico incluído foi considerado como tendo um 'baixo risco' de viés. Todos os estudos, à exceção de dois in vitro, relataram diferenças significativas de exatidão entre PG e as restantes técnicas, quando a avaliação foi realizada a nível tridimensional. Em relação aos desvios lineares e angulares para diferentes distâncias entre implantes (IID), os resultados diferiram, com um artigo demonstrando diferenças significativas nos desvios lineares em dois intervalos específicos de IID, enquanto outro concluiu que a precisão não foi afetada pela IID. Um ensaio clínico não-aleatorizado publicado em 2022, reunindo 120 implantes divididos em dois grupos (PG: 17 e IOS: 9 participantes) avaliou o impacto que a posição e o número de implantes teria na exatidão. Os autores não encontraram uma correlação significativa entre a posição e número dos implantes com a precisão da impressão para a técnica PG, enquanto no grupo IOS foi encontrada uma correlação positiva fraca. Além disso, considerando 150 µm como o limite estabelecido para esta revisão para resultados clínicos aceitáveis, a exatidão da PG relatada pelos artigos incluídos está dentro desse intervalo, uma vez que o seu erro variou entre 20 e 77,6 µm. Apenas um ensaio clínico aleatorizado piloto avaliou o tempo de trabalho necessário para a realização das impressões. Quando comparado com a CNV, a técnica PG foi significativamente (p<0,001) inferior. Além disso, o mesmo artigo relatou resultados referentes à satisfação, tanto dos participantes como dos médicos-dentistas. Os valores médios de satisfação ± desvio padrão foram superiores em impressões com PG, quando comparados com o método convencional, revelando-se estatisticamente significativos (p=0,028 e p=0,030, respetivamente). Através do exame clínico, a avaliação do sucesso do tratamento baseou-se principalmente na verificação de um ajuste passivo das restaurações, imagens radiográficas, conforto do paciente e ausência de complicações no follow-up. Todos relataram que as estruturas baseadas na técnica PG eram comparáveis ao método de referência na sua passividade, que foi alcançada em todos os casos clínicos. Além disso, apenas um RCT piloto avaliou clinicamente a perda marginal óssea em 18 pacientes reabilitados com reabilitações fixas implanto-suportadas sem regeneração óssea, comparando as técnicas de PG e CNV. Ambos os grupos obtiveram resultados dentro do limite aceite pela literatura e sem diferenças estatísticas entre si. Os sistemas fotogramétricos são, neste momento, incapazes de reproduzir os tecidos moles de forma precisa. Assim, uma segunda impressão destes tecidos com scanner intraoral ou por métodos convencionais é necessária para complementar a informação da posição dos implantes. Desta forma, alguns dos erros do IOS poderão ser adicionados à impressão, reduzindo a precisão geral do arquivo. No entanto, todos os estudos incluídos descreveram a realização de uma segunda impressão, seja com métodos convencionais ou com diferentes sistemas IOS, ainda que nenhum dos artigos in vitro tenha simulado as condições intraorais, especialmente com CNV, onde a contração do material desempenha um papel importante na adição de erros. Embora as técnicas de DSLR tenham sido usadas em estudos in vitro, a sua aplicação a nível clínico é difícil, pois é necessária uma quantidade elevada de padronização para garantir níveis adequados de precisão. No entanto, mesmo com a necessidade de uma segunda impressão para registar os tecidos moles, as técnicas fotogramétricas oferecem tempos de trabalho mais curtos. Apesar da sua alta exatidão, ainda é necessário um maior desenvolvimento da tecnologia PG, a fim de permitir uma utilização diária favorável dentro de um fluxo de trabalho simplificado. Como descrito por Forlani et al., a resolução do dispositivo de captura é capaz de influenciar a precisão desses sistemas, pelo que sensores e processadores aprimorados melhorarão a aquisição de imagem, fornecendo resultados mais precisos. Além disso, a integração da digitalização de tecidos moles no mesmo dispositivo eliminaria a necessidade de uma impressão adicional, reduzindo assim o erro e o tempo de trabalho. Por fim, uma redução no custo tornaria a tecnologia mais acessível aos médicos, permitindo também melhorias ao nível do software. Dentro das limitações detetadas na presente revisão, foi possível constatar que a maioria dos estudos relatou que a PG mostrou uma precisão significativamente superior em impressões para reabilitação total com implantes, em comparação com IOS e CNV. A posição e o número de implantes e as angulações entre implantes não afetaram a precisão da tecnologia PG. No entanto, as distâncias entre implantes pareceram afetar a precisão. São necessários mais estudos clínicos para desenvolver a tecnologia e validar essas alegações, de preferência com amostras maiores e protocolos padronizados

XR, music and neurodiversity: design and application of new mixed reality technologies that facilitate musical intervention for children with autism spectrum conditions

This thesis, accompanied by the practice outputs,investigates sensory integration, social interaction and creativity through a newly developed VR-musical interface designed exclusively for children with a high-functioning autism spectrum condition (ASC).The results aim to contribute to the limited expanse of literature and research surrounding Virtual Reality (VR) musical interventions and Immersive Virtual Environments (IVEs) designed to support individuals with neurodevelopmental conditions. The author has developed bespoke hardware, software and a new methodology to conduct field investigations. These outputs include a Virtual Immersive Musical Reality Intervention (ViMRI) protocol, a Supplemental Personalised, immersive Musical Experience(SPiME) programme, the Assisted Real-time Three-dimensional Immersive Musical Intervention System’ (ARTIMIS) and a bespoke (and fully configurable) ‘Creative immersive interactive Musical Software’ application (CiiMS). The outputs are each implemented within a series of institutional investigations of 18 autistic child participants. Four groups are evaluated using newly developed virtual assessment and scoring mechanisms devised exclusively from long-established rating scales. Key quantitative indicators from the datasets demonstrate consistent findings and significant improvements for individual preferences (likes), fear reduction efficacy, and social interaction. Six individual case studies present positive qualitative results demonstrating improved decision-making and sensorimotor processing. The preliminary research trials further indicate that using this virtual-reality music technology system and newly developed protocols produces notable improvements for participants with an ASC. More significantly, there is evidence that the supplemental technology facilitates a reduction in psychological anxiety and improvements in dexterity. The virtual music composition and improvisation system presented here require further extensive testing in different spheres for proof of concept

IMPACT UMaine Research, February 2022

Celebrate UMaine\u27s new ranking as a top-tier research institution! Featured stories include: UMaine ascends to highest tier of national research universities; 2021 Annual Research Report for the University of Maine; Graduate School sets records for Academic Year 2021; UMaine Portland Gateway announced CONVERGE Maine seed grant winners; NSF CAREER award to support research on teaching and learning of geometry using VR and AR technology; Abedi provides written testimony in legislative committee hearing; Researching the prevention of adolescent suicide; the IMRC Center expands support for research innovation

How a Diverse Research Ecosystem Has Generated New Rehabilitation Technologies: Review of NIDILRR’s Rehabilitation Engineering Research Centers

Over 50 million United States citizens (1 in 6 people in the US) have a developmental, acquired, or degenerative disability. The average US citizen can expect to live 20% of his or her life with a disability. Rehabilitation technologies play a major role in improving the quality of life for people with a disability, yet widespread and highly challenging needs remain. Within the US, a major effort aimed at the creation and evaluation of rehabilitation technology has been the Rehabilitation Engineering Research Centers (RERCs) sponsored by the National Institute on Disability, Independent Living, and Rehabilitation Research. As envisioned at their conception by a panel of the National Academy of Science in 1970, these centers were intended to take a “total approach to rehabilitation”, combining medicine, engineering, and related science, to improve the quality of life of individuals with a disability. Here, we review the scope, achievements, and ongoing projects of an unbiased sample of 19 currently active or recently terminated RERCs. Specifically, for each center, we briefly explain the needs it targets, summarize key historical advances, identify emerging innovations, and consider future directions. Our assessment from this review is that the RERC program indeed involves a multidisciplinary approach, with 36 professional fields involved, although 70% of research and development staff are in engineering fields, 23% in clinical fields, and only 7% in basic science fields; significantly, 11% of the professional staff have a disability related to their research. We observe that the RERC program has substantially diversified the scope of its work since the 1970’s, addressing more types of disabilities using more technologies, and, in particular, often now focusing on information technologies. RERC work also now often views users as integrated into an interdependent society through technologies that both people with and without disabilities co-use (such as the internet, wireless communication, and architecture). In addition, RERC research has evolved to view users as able at improving outcomes through learning, exercise, and plasticity (rather than being static), which can be optimally timed. We provide examples of rehabilitation technology innovation produced by the RERCs that illustrate this increasingly diversifying scope and evolving perspective. We conclude by discussing growth opportunities and possible future directions of the RERC program