Can handheld micropower impulse radar technology be used to detect pneumothorax? Initial experience in a European trauma centre

BACKGROUND: Pneumothoraces are a common injury pattern in emergency medicine. Rapid and safe identification can reduce morbidity and mortality. A new handheld, battery powered device, the Pneumoscan (CE 561036, PneumoSonics Inc., Cleveland, OH, USA), using micropower impulse radar (MIR) technology, has recently been introduced in Europe for the rapid and reliable detection of PTX. However, this technology has not yet been tested in trauma patients. This is the first quality control evaluation to report on emergency room performance of a new device used in the trauma setting. MATERIAL AND METHODS: This study was performed at a Level I trauma centre in Switzerland. All patients with thoracic trauma and undergoing chest X-ray and CT-scan were eligible for the study. Readings were performed before the chest X-ray and CT scan. The patients had eight lung fields tested (four on each side). All readings with the Pneumoscan were performed by two junior residents in our department who had previously received an instructional tutorial of 15min. The qualitative MIR results were blinded, and stored on the device. We then compared the results of the MIR to those of the clinical examination, chest X-ray and CT-scan. RESULTS: 50 patients were included, with a mean age of 46 (SD 17) years. Seven patients presented with PTX diagnosed by CT; six of these were detected by Pneumoscan, leading to an overall sensitivity of 85.7 (95% confidence interval 42.1-99.6)%. Only two of seven PTX were found during clinical examination and on chest X-ray (sensitivity 28.6 (95% CI 3.7-71.0)%). Of the remaining 43 of 50 patients without PTX, one false-positive PTX was found by the Pneumoscan, resulting in a specificity of 97.7 (95% CI 87.7-99.9)%. DISCUSSION: The Pneumoscan is an easy to use handheld technology with reliable results. In this series, the sensitivity to detect a PTX by the Pneumoscan was higher than by clinical examination and chest X-ray. Further studies with higher case numbers and a prospective study design are needed to confirm our findings.

Konventionelle Laparoskopie versus Handheld Roboter: eine Pelvitrainer Studie zum objektiven und subjektiven Vergleich des Terumo© Kymerax© Precision-Drive Articulating Surgical System mit konventionellen laparoskopischen Instrumenten

EINLEITUNG Anhand eines Pelvitrainer Modells wurde ein sogenannter „Handheld Roboter“ (Kymerax© Precision- Drive Articulating Surgical System von Terumo©) mit konventionellen laparoskopischen Instrumenten verglichen. Das Kymerax© System verfügt über eine Instrumentenspitze, welche durch Knöpfe am Handgriff zusätzlich abgewinkelt und rotiert werden kann. METHODE 45 Probanden wurden in 2 Erfahrungsgruppen aufgeteilt: 20 ExpertInnen (mehr als 50 selbstständig durchgeführte laparoskopische Operationen pro Jahr) und 25 StudentInnen (keine Erfahrung in der Laparoskopie). Sie führten 6 standardisierte Übungen durch, wobei die ersten beiden Übungen jeweils nur der Instrumenteninstruktion dienten und nicht ausgewertet wurden. In den restlichen 4 Übungen wurden Zeit, Fehleranzahl und Präzision erfasst. Es wurde in 2 Gruppen randomisiert. Eine Gruppe führte die Übungen zuerst mit dem konventionellen System und dann mit dem Kymerax© System durch. Bei der anderen Gruppe erfolgten die Übungen in umgekehrter Reihenfolge. Am Ende beantworteten die Teilnehmer Fragen zu den Übungen und den Operationssystemen. Die Daten wurden mittels Varianzanalyse ausgewertet. RESULTATE In allen 4 gemessenen Übungen brauchten die Probanden mit Kymerax© signifikant mehr Zeit (20%-40%). Vorteile des Kymerax© Systems waren eine bessere Nadelkontrolle bei einer auf den Operateur gerichteten Stichrichtung, eine geringere Abweichung beim Schneiden einer graden Linie, sowie ein geringeres Ausfransen der Schnittlinie beim graden wie beim runden Schneiden. Im Gegensatz zu den Experten kamen Studenten, welche das Kymerax© System in der zweiten Runde verwendeten, besser mit diesem zu Recht, als Ihre Studentenkollegen, die das Kymerax© System in der ersten Runde verwendeten. In der Befragung gaben über 90% der Teilnehmer an, dass das Kymerax© System bei der Durchführung der Übungen einen Vorteil bringt. Die Probanden empfanden jedoch die Bedienung als gewöhnungsbedürftig und erschöpften mit dem Kymerax© System schneller. Bemängelt wurde beim Kymerax© System die nicht freie Rotation, die eingeschränkte Abwinklung, die Sichteinschränkung durch den 7mm Schaft sowie die Ergonomie des Handgriffs. DISKUSSION Das Kymerax© System bringt Vorteile bei gewissen komplexen laparoskopischen Aufgaben. Der Preis hierfür ist die langsamere Durchführung der Aufgaben, die längere Angewöhnungszeit an das Instrument sowie die schnellere Ermüdung des Benutzers. Das System zeigt ein grosses Potential für die laparoskopische Chirurgie, jedoch sind weitere Verbesserungen notwendig. Von der Firma Terumo© wurde zwischenzeitlich das Operationssystem vom Markt genommen.

Use of intraoperative fourier-domain anterior segment optical coherence tomography during descemet stripping endothelial keratoplasty

To evaluate the intraoperative use of handheld Fourier-domain optical coherence tomography (OCT) during Descemet stripping automated endothelial keratoplasty (DSAEK) to assess the donor-host interface.

A Portable Image Overlay Projection Device for Computer-Aided Open Liver Surgery

Image overlay projection is a form of augmented reality that allows surgeons to view underlying anatomical structures directly on the patient surface. It improves intuitiveness of computer-aided surgery by removing the need for sight diversion between the patient and a display screen and has been reported to assist in 3-D understanding of anatomical structures and the identification of target and critical structures. Challenges in the development of image overlay technologies for surgery remain in the projection setup. Calibration, patient registration, view direction, and projection obstruction remain unsolved limitations to image overlay techniques. In this paper, we propose a novel, portable, and handheld-navigated image overlay device based on miniature laser projection technology that allows images of 3-D patient-specific models to be projected directly onto the organ surface intraoperatively without the need for intrusive hardware around the surgical site. The device can be integrated into a navigation system, thereby exploiting existing patient registration and model generation solutions. The position of the device is tracked by the navigation system’s position sensor and used to project geometrically correct images from any position within the workspace of the navigation system. The projector was calibrated using modified camera calibration techniques and images for projection are rendered using a virtual camera defined by the projectors extrinsic parameters. Verification of the device’s projection accuracy concluded a mean projection error of 1.3 mm. Visibility testing of the projection performed on pig liver tissue found the device suitable for the display of anatomical structures on the organ surface. The feasibility of use within the surgical workflow was assessed during open liver surgery. We show that the device could be quickly and unobtrusively deployed within the sterile environment.

Clutter elimination for deep clinical optoacoustic imaging using localised vibration tagging (LOVIT)

This paper investigates a novel method which allows clutter elimination in deep optoacoustic imaging. Clutter significantly limits imaging depth in clinical optoacoustic imaging, when irradiation optics and ultrasound detector are integrated in a handheld probe for flexible imaging of the human body. Strong optoacoustic transients generated at the irradiation site obscure weak signals from deep inside the tissue, either directly by propagating towards the probe, or via acoustic scattering. In this study we demonstrate that signals of interest can be distinguished from clutter by tagging them at the place of origin with localised tissue vibration induced by the acoustic radiation force in a focused ultrasonic beam. We show phantom results where this technique allowed almost full clutter elimination and thus strongly improved contrast for deep imaging. Localised vibration tagging by means of acoustic radiation force is especially promising for integration into ultrasound systems that already have implemented radiation force elastography.

Zur interindividuellen Variabilität affektiver Reaktionen im Verlauf von Freizeit- und Gesundheitssportprogrammen

Positive Effekte sportlicher Aktivität auf das aktuelle Befinden sind meta-analytisch gut dokumentiert. Eine Generalisierung der Befunde wird dadurch eingeschränkt, dass zunehmend eine hohe interindividuelle Variabilität beobachtet wird und Prozesse während der Aktivität defizitär berücksichtigt wurden. Dieser Beitrag geht den Fragen nach, wie groß das Ausmaß interindividueller Variabilität affektiver Reaktionen im Verlauf von gruppenbasierten Freizeit- und Gesundheitssportaktivitäten ist und welchen Einfluss personale Voraussetzungen (Fitnesszustand) und Faktoren der Auseinandersetzung mit der Aktivität (Beanspruchungserleben, Kompetenzwahrnehmung, positives Gruppenerleben) nehmen. Speziell interessiert, inwieweit affektive Reaktionen in Abhängigkeit vom Zeitpunkt sowie in Abhängigkeit der Intensität von unterschiedlichen Faktoren beeinflusst werden. Dazu wurden 110 Universitätsangestellte (M = 49.5 Jahre) wiederholt im Rahmen von mehrwöchigen Programmen befragt. An insgesamt sechs Terminen wurden Handheld-PC-Befragungen vor, zweimal während und nach der Kursstunde durchgeführt, mit denen das aktuelle Befinden und mögliche Einflussfaktoren erfasst wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Variabilität affektiver Reaktionen im ersten Abschnitt der Sportprogramme am größten ist, während die Reaktionen am Ende der Kursstunde insgesamt positiver und homogener ausfallen. Im ersten Abschnitt sind personale Voraussetzungen noch wichtige Einflussfaktoren, während die Bedeutung der wahrgenommenen Kompetenz und des positiven Gruppenerlebens im Verlauf der Sportaktivität größer wird. Im Einklang mit der Dual Mode Theory weist die Kompetenzwahrnehmung bei anstrengender Intensität im Vergleich zu moderater Intensität einen größeren Zusammenhang mit dem Befinden auf.

Recognition of activities of daily living in healthy subjects using two ad-hoc classifiers

Activities of daily living (ADL) are important for quality of life. They are indicators of cognitive health status and their assessment is a measure of independence in everyday living. ADL are difficult to reliably assess using questionnaires due to self-reporting biases. Various sensor-based (wearable, in-home, intrusive) systems have been proposed to successfully recognize and quantify ADL without relying on self-reporting. New classifiers required to classify sensor data are on the rise. We propose two ad-hoc classifiers that are based only on non-intrusive sensor data. METHODS: A wireless sensor system with ten sensor boxes was installed in the home of ten healthy subjects to collect ambient data over a duration of 20 consecutive days. A handheld protocol device and a paper logbook were also provided to the subjects. Eight ADL were selected for recognition. We developed two ad-hoc ADL classifiers, namely the rule based forward chaining inference engine (RBI) classifier and the circadian activity rhythm (CAR) classifier. The RBI classifier finds facts in data and matches them against the rules. The CAR classifier works within a framework to automatically rate routine activities to detect regular repeating patterns of behavior. For comparison, two state-of-the-art [Naïves Bayes (NB), Random Forest (RF)] classifiers have also been used. All classifiers were validated with the collected data sets for classification and recognition of the eight specific ADL. RESULTS: Out of a total of 1,373 ADL, the RBI classifier correctly determined 1,264, while missing 109 and the CAR determined 1,305 while missing 68 ADL. The RBI and CAR classifier recognized activities with an average sensitivity of 91.27 and 94.36%, respectively, outperforming both RF and NB. CONCLUSIONS: The performance of the classifiers varied significantly and shows that the classifier plays an important role in ADL recognition. Both RBI and CAR classifier performed better than existing state-of-the-art (NB, RF) on all ADL. Of the two ad-hoc classifiers, the CAR classifier was more accurate and is likely to be better suited than the RBI for distinguishing and recognizing complex ADL.