A review of epidural simulators: Where are we today?

Thirty-one central neural blockade simulators have been implemented into clinical practice over the last thirty years either commercially or for research. This review aims to provide a detailed evaluation of why we need epidural and spinal simulators in the first instance and then draws comparisons between computer-based and manikin-based simulators. This review covers thirty-one simulators in total; sixteen of which are solely epidural simulators, nine are for epidural plus spinal or lumbar puncture simulation, and six, which are solely lumbar puncture simulators. All hardware and software components of simulators are discussed, including actuators, sensors, graphics, haptics, and virtual reality based simulators. The purpose of this comparative review is to identify the direction for future epidural simulation by outlining necessary improvements to create the ideal epidural simulator. The weaknesses of existing simulators are discussed and their strengths identified so that these can be carried forward. This review aims to provide a foundation for the future creation of advanced simulators to enhance the training of epiduralists, enabling them to comprehensively practice epidural insertion in vitro before training on patients and ultimately reducing the potential risk of harm. © 2013 IPEM

Diseño en tres niveles en el ámbito de la salud. Captura de movimiento para análisis de la marcha en rehabilitación.

En el ámbito de la salud, tecnologías como la captura de movimiento, la dinamometría, o la electromiografía de superficie, entre otras, ofrecen amplias posibilidades para objetivar la capacidad musculoesquelética de los pacientes, favoreciendo el diagnóstico o el seguimiento del proceso de rehabilitación. No obstante, conseguir que estas tecnologías se adapten e integren adecuadamente en el contexto de los servicios sanitarios implica un reto complejo de abordar. En esta tesis se presenta un compendio de publicaciones que dan respuesta a diferentes retos detectados durante el diseño, desarrollo y uso de tecnologías de evaluación del sistema musculoesquelético en el ámbito biosanitario. Particularmente, nos centramos en los sistemas de captura de movimiento; su complejidad a nivel operativo (colocación de diferentes elementos sobre el cuerpo), tecnológico (multitud de dispositivos electrónicos inalámbricos), y de análisis (generación de gran volumen de información) pone de manifiesto la necesidad de abordar esta investigación. - La primera publicación presenta las necesidades que han motivado esta tesis, exponiendo las bases y objetivos de la misma, que se enmarcan en healthcare, biomechanics, y usability. - La segunda introduce la metodología desarrollada Octopus, dirigida a apoyar el diseño de sistemas de captura de movimiento. Esta investigación clasifica y esquematiza los factores que deben considerarse durante el diseño y propone la idea de “Diseño en tres niveles”: servicio, producto y software; que son las principales líneas de trabajo a la hora de desarrollar aplicaciones dirigidas a evaluar el sistema musculoesquelético. Llegados a este punto, y fruto de diferentes colaboraciones del grupo de investigación con hospitales públicos de nuestra comunidad, así como una revisión exhaustiva del estado del arte, los trabajos de investigación se dirigieron hacia un nicho o caso de estudio enmarcado en el contexto de rehabilitación hospitalaria. En concreto, diseñar una prueba clínica de análisis de la marcha basada en captura de movimiento para monitorizar tratamientos de rehabilitación mediante sesiones de medición previas y posteriores a los tratamientos.- Como resultado se elaboró una publicación encuadra en el primer nivel de Octopus, el diseño de servicios. Esta investigación estudia cómo integrar el test de análisis de la marcha en la rehabilitación hospitalaria. Incorporar un micro-servicio (test de análisis de la marcha) en un macro-servicio como es la rehabilitación, no es una tarea sencilla de abordar. Por ello, se propone un enfoque metodológico para evaluar cualitativamente el test de marcha en su contexto, cuya aplicación permitió obtener guías de diseño que proporcionan conocimiento multidisciplinar para integrar el test en la rehabilitación.- Asimismo, se realizó una publicación que responde a otro de los niveles de Octopus, el diseño de producto. Este trabajo presenta un sistema de captura de movimiento llamado Move-Human Sensors (MH) que permite realizar pruebas de análisis de la marcha. Este sistema responde a las necesidades detectadas en el estudio del servicio, e incorpora dos funcionalidades clave: un procedimiento de calibración anatómica que evita las perturbaciones magnéticas las cuales tienen efectos negativos en la captura de movimiento inercial; así como un algoritmo que detecta gait events a partir de los datos de movimiento sin requerir de instrumentación complementaria. - Finalmente, se desarrolla una publicación enmarcada en el último nivel de Octopus, el diseño de software. Este estudio propone un método para gestionar los datos resultantes del test de análisis de la marcha. Dicho método permite comparar las capturas pre- y post-tratamiento para realizar el seguimiento de pacientes en rehabilitación, proporcionando información visual y específica al facultativo que puede apoyar la toma de decisiones clínicas.Esta tesis contribuye al ámbito del diseño, aportando una perspectiva global basada en tres niveles: producto, servicio, y software. En esta línea, se presenta un sistema de captura de movimiento, cuyo diseño y desarrollo recorre los tres niveles y da solución a los retos clave detectados. Conforme se profundiza en el propio caso de estudio de análisis de la marcha, se avanza en wearables, biomecánica, tecnología de captura de movimiento, usabilidad y algoritmos de análisis de datos. Las implicaciones que tiene esta investigación van más allá de las publicaciones descritas, ya que se enmarca en diferentes proyectos más amplios que dan sentido a la unidad temática de los capítulos abordados. En consecuencia, este trabajo está apoyado por otras comunicaciones científicas, desarrollos y colaboraciones que se han elaborado de manera paralela. Asimismo, los resultados de esta investigación están siendo extrapolados a otras áreas relacionadas; tanto en el propio sector sanitario -para la realización pruebas de valoración funcional- como en el sector industrial -para la realización de evaluación ergonómica de puestos de trabajo-, donde esta tecnología puede aportar valor.<br /

Training and evaluation of lumbar punctures in a VR-environment using a 6DOF haptic device

A virtual reality system for the training of the lumbar puncture intervention is presented. We use a haptic device with six degrees of freedom (6DOF) to feedback forces that resist needle insertion and rotation. An improved haptic volume rendering approach is used to calculate the forces and an evaluation component has been developed to rate the success of virtual lumbar punctures to trace the training process of the user and to give feedback about failures