Tredimensionel fingerbevægelsessporing under needling: En løsning til kinematisk analyse af akupunkturmanipulation
Summary
Denne eksperimentelle metode beskriver en løsning til kinematisk analyse af akupunkturmanipulation med tredimensionel fingerbevægelsessporingsteknologi.
Abstract
Tre-dimensionelle (3D) motion tracking er blevet brugt på mange områder, såsom forskning i sport og medicinske færdigheder. Dette eksperiment havde til formål at bruge 3D-bevægelsessporingsteknologi til at måle de kinematiske parametre for leddene i fingrene under akupunkturmanipulation (AM) og etablere tre tekniske indikatorer “amplitud, hastighed og tid”. Denne metode kan afspejle funktionen af AM og give kvantitative parametre langs tre akser af flere finger samlinger. Den nuværende dokumentation viser, at metoden har et stort potentiale for fremtidige anvendelser såsom studiet af dosis-effekt forholdet mellem akupunktur, undervisning og læring af AM, og måling og bevarelse af berømte akupunktører ‘AM.
Introduction
Som en slags kliniske færdigheder af traditionel kinesisk medicin (TCM) og fysisk stimulation, akupunktur manipulation (AM) er ofte betragtes som en vigtig faktor, der påvirker den terapeutiske virkning af akupunktur1,2. Mange undersøgelser har bekræftet, at forskellige AM eller forskellige stimulation parametre (needling hastighed, amplitud, frekvens, etc.) af samme AM resulterede i forskellige terapeutiske virkninger3,4,5,6,7. Derfor kan målingen af relevante kinematiske parametre for AM og korrelationsanalyse med den terapeutiske virkning give nyttig datastøtte og reference til den kliniske behandling med akupunktur8,9.
Målingen af kinematiske parametre for AM begyndte i 1980’erne10. I de tidlige dage blev den elektriske signalkonverteringsteknologi baseret på variabel modstand hovedsagelig brugt til at konvertere forskydningssignalet på nålekroppen til et spændings- eller strømsignal til visning og registrering af AMPLitude- og frekvensdata fra AM11. Desuden er den berømte ATP-II kinesiske medicin akupunktur teknik tester II (ATP-II) med denne teknologi i øjeblikket blevet brugt af mange traditionelle kinesiske medicin universiteter i Kina12. Derefter blev forskellige typer sensorer med den fortsatte udvikling og innovation af sensorteknologi brugt til at indsamle kinemtiske parametre for AM. For eksempel blev de tre akser elektromagnetisk bevægelsesføler fastgjort til nålehåndtaget for at erhverve needling amplitude og hastighed13; den bioelektriske signalsensor blev placeret på ryghornet i dyrets rygmarv for at registrere needling frequency14 osv. Selv om den kvantitative forskning i AM baseret på ovennævnte to typer teknologier har afsluttet erhvervelsen af relevante kinematiske parametre under needling, er dens største ulemper manglende evne til at udføre den ikke-invasive måling i realtid og ændringen af driftsfornemmelsen forårsaget af modifikationen af nålekroppen.
I de senere år blev bevægelsessporingsteknologi gradvist anvendt på den kvantitative forskning i AM15,16. Fordi det er baseret på frame-by-frame analyse af needling video, måling af akupunktur parametre kan erhverves under in vivo drift uden at ændre nålen kroppen. Denne teknologi er blevet brugt til at måle de kinematiske parametre såsom amplitud, hastighed, acceleration og hyppighed af fire sporingspunkter af tommelfinger og pegefinger under needling i en to-dimensionel (2D) plan og etableret den tilsvarende finger tændstik figur15. Nogle undersøgelser målte også vinkelændringsområdet for interphalangeal (IP) samling af tommelfinger og pegefinger med lignende teknologi9,17,18. De nuværende undersøgelser af AM-analyse er dog stadig hovedsageligt begrænset til 2D-bevægelsesplanet, og antallet af sporingspunkter er relativt lille. Indtil videre er der ingen komplet tredimensionel (3D) kinematikmålings- og analysemetode for AM, og der blev ikke offentliggjort relaterede data.
For at løse ovenstående problemer vil denne undersøgelse bruge 3D-bevægelsessporingsteknologi til at måle de kinematiske parametre for de syv sporingspunkter under needling. Denne protokol har til formål at tilvejebringe en komplet teknisk løsning til kinematisk analyse af AM samt den videre undersøgelse af dosiseffektkorrelationen af akupunktur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne undersøgelse etablerede målemetoden for de kinematiske parametre for AM in vivo og opnåede data om bevægelse amplitud, hastighed og driftstid for de seks vigtige sporingspunkter på tommelfingeren og pegefingeren langs tre akser. I mellemtiden, baseret på 3D kalibrering rammen, en 3D stick view og tilsvarende animation af tommelfingeren og pegefinger under needling blev genereret. TOMMELFINGERen og pegefinger bevægelse af AM kan fuldt ud vises med den synkrone afspilning af kinematisk parameter kurve…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev støttet af 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).
