Palpation is an important medical procedure that uses the human tactile feedback to identify and diagnose the internal structures of a patient. An important aspect of palpation is detecting and localizing hard lumps in soft tissue which is used to detect subsurface tumors in the breasts and prostate for example. A deeper understanding of the lump detection process will allow for the improvement of current procedures and training, and furthermore aid the development of artificial tactile feedback systems. Thus far the quantification of human sensitivity in lump detection oversimplified the lump detection palpating strategy as an indentation. However, actual palpation strategy of lump detection is an amalgam of haptic exploration strategies more resembling scanning rather than indentation. In this thesis, the human performance in scanning lump detection is evaluated in terms of the minimum indentation depth required for lump detection. Firstly, a psychophysics experiment is conducted using a phantom tissue with a hard inclusion to measure the minimum indentation depth required for detection in scanning and indentation respectively using the method of limits. The psychophysics experiments showed that the scanning can reduce the indentation depth by up to 80% by increasing the lateral motion speed during scanning. Secondly, lump detection sensitivity of scanning is evaluated in terms of lateral forces evolved during scanning under various speeds. Data showed that neither absolute value of the lateral force nor the rate of its change was the cue for lump detection.
촉진은 환자의 의심부위에서의 정보 획득와 진단을 위해서 사람의 손가락 촉감을 활용하는 중요한 의학적 과정이다. 촉진이 중요하게 사용되는 경우는 주로 사람의 생체 조직 내에 존재하는 단단한 종양의 위치를 파악하는 것으로, 주로 피부 밑에 존재하는 유방암과 전립선암의 진단을 그 예로 들 수 있다. 종양 진단에 관한 심도 있는 연구는 현재 촉진 훈련과 진단 방법의 발전을 돕고, 나아가서 사람의 주관적인 판단에 의지하지 않는 기계적인 피드백을 이용한 촉진 시스템의 개발을 선도할 것이다. 기계적 피드백을 이용한 촉진 시스템 개발 연구에서는 현재까지는 사람의 촉진 과정을 단순화하여 수직누름(indentation)을 이용하여 얻을 수 있는 피드백 정보만을 전략으로 삼아왔다. 하지만 실제 종양 존재 여부 파악을 위한 촉진과정은 사람의 촉감을 다양하게 적용시키기 때문에 단순한 수직누름 보다는 수평문지름(scanning)에 가깝다고 볼 수 있다. 이 연구에서는 사람이 종양 인지를 위해 필요한 최소한의 수직누름 깊이에 대응하는 수평문지름 전략의 종양 인지 성능을 평가하였다. 먼저 종양과 사람의 생체조직과 비슷한 형태의 실리콘 팬텀을 제작하여 종양인지에 필요한 최소한의 수직누름과 수평문지름 깊이를 측정하는 정신물리학 실험을 수행하였다. 이 실험 결과는 그림 1과 같이 수평문지름의 경우 수직누름만 사용할 때보다 최대 80%까지 적은 깊이에서 종양 인지가 가능하다는 것을 보였다. 다음으로 다양한 수평문지름 속도에 따른 측방향 힘의 변화를 통하여 사람의 종양 인지 민감도를 평가하였다. 결과로 절대적인 측방향의 힘과 그 힘의 증가속도는 사람의 종양 인지 여부와 상관도가 크지 않은 것으로 나타났다.
