Driedimensionale vingerbewegingstracking tijdens Needling: een oplossing voor de kinematische analyse van acupunctuurmanipulatie
Summary
Deze experimentele methode beschrijft een oplossing voor de kinematische analyse van acupunctuurmanipulatie met driedimensionale vingerbewegingsvolgtechnologie.
Abstract
Driedimensionale (3D) motion tracking is op veel gebieden gebruikt, zoals de onderzoeken naar sport en medische vaardigheden. Dit experiment was gericht op het gebruik van 3D-bewegingsvolgtechnologie om de kinematische parameters van de gewrichten van vingers te meten tijdens acupunctuurmanipulatie (AM) en drie technische indicatoren “amplitude, snelheid en tijd” vast te stellen. Deze methode kan de werkingskenmerken van AM weerspiegelen en kwantitatieve parameters bieden langs drie assen van meerdere vingergewrichten. Het huidige bewijs toont aan dat de methode een groot potentieel heeft voor toekomstige toepassingen, zoals de studie van de dosis-effectrelatie van acupunctuur, het onderwijzen en leren van AM, en het meten en bewaren van de AM van beroemde acupuncturisten.
Introduction
Als een soort van de klinische vaardigheden van de traditionele Chinese geneeskunde (TCM) en fysieke stimulatie, wordt acupunctuurmanipulatie (AM) vaak beschouwd als een belangrijke factor die het therapeutische effect van acupunctuur beïnvloedt1,2. Veel studies hebben bevestigd dat verschillende AM of verschillende stimulatieparameters (needlingsnelheid, amplitude, frequentie, enz.) van dezelfde AM resulteerden in verschillende therapeutische effecten3,4,5,6,7. Daarom kan het meten van relevante kinematische parameters van AM en correlatieanalyse met het therapeutische effect nuttige gegevensondersteuning en referentie bieden voor de klinische behandeling met acupunctuur8,9.
De meting van kinematische parameters van de AM begon in de jaren 198010. In de begindagen werd de elektrische signaalconversietechnologie op basis van variabele weerstand voornamelijk gebruikt om het verplaatsingssignaal van het naaldlichaam om te zetten in een spannings- of stroomsignaal voor het weergeven en registreren van de amplitude- en frequentiegegevens van AM11. Bovendien is de beroemde ATP-II Chinese geneeskunde acupunctuurtechniek tester II (ATP-II) met deze technologie momenteel gebruikt door vele traditionele Chinese geneeskunde universiteiten van China12. Daarna, met de voortdurende ontwikkeling en innovatie van sensortechnologie, werden verschillende soorten sensoren gebruikt om kinematische parameters van AM te verzamelen. De drie assen elektromagnetische bewegingssensor was bijvoorbeeld bevestigd aan de naaldgreep om needling amplitude en snelheid te verkrijgen13; de bio-elektrische signaalsensor werd op de rughoorn van het ruggenmerg van het dier geplaatst om de needlingfrequentie te registreren14, enz. Hoewel het kwantitatieve onderzoek van AM op basis van de bovenstaande twee soorten technologieën de verwerving van relevante kinematische parameters tijdens needling heeft voltooid, zijn de belangrijkste nadelen het onvermogen om de real-time niet-invasieve meting uit te voeren en de verandering van het bedieningsgevoel veroorzaakt door de wijziging van het naaldlichaam.
In de afgelopen jaren werd motion tracking technologie geleidelijk toegepast op het kwantitatieve onderzoek van AM15,16. Omdat het gebaseerd is op de frame-voor-frame analyse van needling video, kan de meting van acupunctuurparameters worden verkregen tijdens in vivo operatie zonder het naaldlichaam te wijzigen. Deze technologie is gebruikt om de kinematische parameters zoals amplitude, snelheid, versnelling en frequentie van vier volgpunten van duim en wijsvinger tijdens needling in een tweedimensionaal (2D) vlak te meten en de bijbehorende vingerprikfiguur vast te stellen15. Sommige studies maten ook het hoekveranderingsbereik van interfalangeale (IP) gewrichten van duim en wijsvinger met vergelijkbare technologie9,17,18. De huidige studies over AM-analyse zijn echter nog steeds voornamelijk beperkt tot het 2D-bewegingsvlak en het aantal volgpunten is relatief klein. Tot nu toe is er geen volledige driedimensionale (3D) kinematica meet- en analysemethode voor AM en zijn er geen gerelateerde gegevens gepubliceerd.
Om de bovenstaande problemen op te lossen, zal deze studie 3D motion tracking-technologie gebruiken om de kinematische parameters van de zeven volgpunten van de hand tijdens needling te meten. Dit protocol heeft tot doel een complete technische oplossing te bieden voor de kinematische analyse op AM, evenals de verdere studie naar de dosis-effectcorrelatie van acupunctuur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Deze studie stelde de meetmethode van de kinematische parameters van AM in vivo vast en verkreeg de gegevens van bewegingsamplitude, snelheid en bedrijfstijd van de zes belangrijke volgpunten op duim en wijsvinger langs drie assen. Ondertussen werden op basis van het 3D-kalibratieframe een 3D-stickweergave en bijbehorende animatie van duim en wijsvinger tijdens needling gegenereerd. De duim- en wijsvingerbeweging van AM kan volledig worden weergegeven met de synchrone weergave van kinematische parametercurve en …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (Grant Number. 82174506).
Materials
| 3D calibration frame | Any brand | 15 x 15 x 15 cm | |
| Acupuncture needles | Suzhou Medical Appliance Factory | 0.35 x 40 mm | |
| Double-sided tape | Any brand | Round, 1 cm-diameter | |
| Reflective balls | Simi Reality Motion Systems GmbH | 6.5 mm-diameter | |
| SD card | Western Digital Corporation | SDXC UHS-I | |
| SD card reader | UGREEN Group Limited | USB 3.0 | |
| Simi Motion | Simi Reality Motion Systems GmbH | Ver.8.5.15 | |
| Swab | Any brand | The volume fraction of ethanol is 70%-80% | |
| Three cameras | Victor Company of Japan, Limited | JVC GC-PX100BAC | |
| Three tripods | Any brand |
Riferimenti
- Xu, G., et al. Effect of different twirling and rotating acupuncture manipulation techniques on the blood flow perfusion at acupoints. Journal of Traditional Chinese Medicine. 39 (5), 730-739 (2019).
- Lan, K. C., et al. Effects of the New Lift-Thrust Operation in Laser Acupuncture Investigated by Thermal Imaging. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2019 (2), 1-8 (2019).
- Zhang, L., et al. Effects of acupuncture with needle manipulation at different frequencies for patients with hypertension: Result of a 24- week clinical observation. Complementary Therapies in Medicine. 45, 142-148 (2019).
- Sun, N., et al. Correlation between acupuncture dose and effectiveness in the treatment of knee osteoarthritis: a systematic review. Acupuncture in Medicine. 37 (5), 261-267 (2019).
- Choi, Y. J., Lee, J. E., Moon, W. K., Cho, S. H. Does the effect of acupuncture depend on needling sensation and manipulation. Complementary Therapies in Medicine. 21 (3), 207-214 (2013).
- Park, Y. J., Lee, J. M. Effect of acupuncture intervention and manipulation types on poststroke dysarthria: A systematic review and meta-analysis. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2020, 4981945 (2020).
- Yang, N. N., Ma, S. M., Yang, J. W., Li, T. R., Liu, C. Z. Standardizing therapeutic parameters of acupuncture in vascular dementia rats. Brain and Behavior. 10 (10), 01781 (2020).
- Lyu, R., Gao, M., Yang, H., Wen, Z., Tang, W. Stimulation parameters of manual acupuncture and their measurement. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2019, 1725936 (2019).
- Li, J., Grierson, L. E., Wu, M. X., Breuer, R., Carnahan, H. Perceptual motor features of expert acupuncture lifting-thrusting skills. Acupuncture in Medicine. 31 (2), 172-177 (2013).
- Xuemin, S., et al. Application of Twirling Replenishing and Reducing Technique and Its Quantitative Concept. Chinese Medical Journal. 05, 16-17 (1987).
- Guxing, Development of teaching test apparatus for acupuncture manipulations in TCM. Chinese Acupuncture & Moxibustion. 21 (4), 229 (2001).
- Liu, T. Y., Yang, H. Y., Li, X. J., Kuai, L., Gao, M. Exploitation and application of acupuncture manipulation information analysis system. Zhen Ci Yan Jiu. 33 (5), 330-333 (2008).
- Leow, M. Q., Cao, T., Cui, S. L., Tay, S. C. Quantifying needle motion during acupuncture: implications for education and future research. Acupuncture in Medicine. 34 (6), 482-484 (2016).
- Sun, L. . Research on Acupuncture Information Transmission and Quantification System. , (2005).
- Tang, W. C., Yang, H. Y., Liu, T. Y., Gao, M., Xu, G. Motion video-based quantitative analysis of the ‘lifting-thrusting’ method: a comparison between teachers and students of acupuncture. Acupuncture in Medicine. 36 (1), 21-28 (2018).
- Zhang, A., Yan, X. K., Liu, A. G. An Introduction to a newly-developed “Acupuncture Needle Manipulation Training-evaluation System” based on optical motion capture technique. Acupuncture Research. 41 (6), 556-559 (2016).
- Zhang, A., Yan, X. K., Liu, A. G. An Introduction to A Newly-developed “Acupuncture Needle Manipulation Training-evaluation System” [Based on Optical Motion Capture Techniqu]. Zhen Ci Yan Jiu. 41 (6), 556-559 (2016).
- Yang, P., Sun, X. W., Ma, Y. K., Zhang, C. X., Zhang, W. G. Quantitative research on acupuncture manipulation based on video motion capture. Medical Biomechanics. 31 (2), 154-159 (2016).
- Wang, F. C., Ma, T. M. . Acupuncture and Moxibustion Techniques and Manipulations, 4 end. , 31-34 (2016).
- . Acupuncture Manipulation Analysis (AMA) Version 1.1 Available from: https://github.com/SHUTCM-tcme/AMA (2021)
- Wu, G., et al. ISB recommendation on definitions of joint coordinate systems of various joints for the reporting of human joint motion–Part II: shoulder, elbow, wrist and hand. Journal of Biomechanics. 38 (5), 981-992 (2005).
- Metcalf, C. D., Notley, S. V., Chappell, P. H., Burridge, J. H., Yule, V. T. Validation and application of a computational model for wrist and hand movements using surface markers. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 55 (3), 1199-1210 (2008).
- Ganguly, A., Rashidi, G., Mombaur, K. Comparison of the performance of the leap motion controller(tm) with a standard marker-based motion capture system. Sensors (Basel). 21 (5), (2021).
- Cecilio-Fernandes, D., Cnossen, F., Coster, J., Jaarsma, A. D. C., Tio, R. A. The effects of expert and augmented feedback on learning a complex medical skill. Perceptual and Motor Skills. 127 (4), 766-784 (2020).
- Asadipour, A., Debattista, K., Chalmers, A. Visuohaptic augmented feedback for enhancing motor skills acquisition. The Visual Computer. 33 (4), 401-411 (2017).
- Ozkaya, G., et al. Three-dimensional motion capture data during repetitive overarm throwing practice. Scientific Data. 5, 180272 (2018).
- Maidhof, C., Kastner, T., Makkonen, T. Combining EEG, MIDI, and motion capture techniques for investigating musical performance. Behavior Research Methods. 46 (1), 185-195 (2014).
- Turner, C., Visentin, P., Oye, D., Rathwell, S., Shan, G. Pursuing artful movement science in music performance: single subject motor analysis with two elite pianists. Perceptual and Motor Skills. 128 (3), 1252-1274 (2021).
- Holden, M. S., et al. Objective assessment of colonoscope manipulation skills in colonoscopy training. International Journal for Computer Assisted Radiology and Surgery. 13 (1), 105-114 (2018).
- Oquendo, Y. A., Riddle, E. W., Hiller, D., Blinman, T. A., Kuchenbecker, K. J. Automatically rating trainee skill at a pediatric laparoscopic suturing task. Surgical Endoscopy. 32 (4), 1840-1857 (2018).
- Kwak, J. M., et al. Improvement of arthroscopic surgical performance using a new wide-angle arthroscope in the surgical training. PLoS One. 14 (3), 0203578 (2019).
- Zhenzhu, L., et al. Feasibility study of the low-cost motion tracking system for assessing endoscope holding skills. World Neurosurgery. 140, 312-319 (2020).
- Sakakura, Y., et al. Biomechanical profiles of tracheal intubation: a mannequin-based study to make an objective assessment of clinical skills by expert anesthesiologists and novice residents. BMC Medical Education. 18 (1), 293 (2018).
- Hunukumbure, A. D., Smith, S. F., Das, S. Holistic feedback approach with video and peer discussion under teacher supervision. BMC Medical Education. 17 (1), 179 (2017).
