Palpation and Prevention: Development of a Breast Cancer Palpation Trainer

Abstract

Verdens helseorganisasjon anslår at omtrent 685 000 kvinner over hele verden døde av brystkreft i 2020, hvorav en uforholdsmessig del var kvinner i utviklingsland. En stor del av disse dødsfallene kan forebygges gitt økt bevissthet og tidlig diagnose.

Denne masteroppgaven presenterer utviklingsprosessen for en prototype av en palpasjonstrener basert på det nye haptiske grensesnittkonseptet av ferrogranulære partikler. Denne prosessen inkluder utforskning, prototyping og testing. Palpasjon er den medisinske undersøkelsesprosessen som involverer medisinsk personell som bruker hendene og følesansen for å undersøke den underliggende kroppsdelen. De ser etter uregelmessigheter og taktile forskjeller som endringer i hardhet, tekstur og smerterespons.

Treningsapparatene som brukes i det medisinske feltet i dag tilbyr ikke fleksibiliteten og justerbarheten som kreves for å levere et varig og overførbart ferdighetssett. Derfor utviklet jeg en adaptiv palpasjonstrener basert på konseptet granulære partikler, brakt fra feltet myk robotikk til feltet medisinsk simulering. En justerbar pumpe brukes til å trekke et vakuum i et forseglet kammer fylt med det magnetiske granulatet. Granulatet kan plasseres fritt ved hjelp av en magnet, og brukeren har full kontroll over formene som lages. Den resulterende overflaten kan ha forskjellige tekstur- og hardhetsegenskaper.

Det gjennomføres et eksperiment med 6 deltakere for å teste konseptets evner. Eksperimentet vurderer deltakernes evne til å korrekt lokalisere og beskrive de konstruerte uregelmessighetene. Resultatene fra eksperimentet indikerer prototypens evne til å gjenskape former med høy presisjon, simulere dybde og lære nybegynnere palpasjonsferdigheter.

The World Health Organisation estimates that approximately 685 000 women worldwide died from breast cancer in 2020, with a disproportional part of which were women in developing countries. A great number of these deaths are preventable given raised awareness and early-stage diagnosis.

This master's thesis presents the development process of a palpation trainer prototype based on the novel haptic interface concept of ferrogranular jamming, including research, exploration, prototyping, and testing. Palpation is the medical examination process involving the medical professional using their hands and sense of touch to examine the underlying body part. They look for irregularities and clues such as changes in hardness, texture, and pain points.

The training devices used in the medical field today do not offer the flexibility and adjustability required to deliver a lasting and transferable skill set. Therefore, I developed an adaptive palpation trainer based on the concept of granular jamming, brought from the field of soft robotics to the field of medical simulation. An adjustable pump is used to draw a vacuum in a sealed chamber filled with the magnetic granulate. The granulate can be freely positioned using a magnet, and the user is in total control of the shapes created. The resulting surface can have different texture and hardness characteristics.

An experiment is conducted with 6 participants to test the capabilities of the concept. The experiment assesses the participants' abilities to correctly locate and describe the irregularities constructed. The results from the experiment indicate the prototype's ability to recreate high-fidelity shapes, simulate depth, and teach novices the skills of palpation.