מעקב אחר תנועת אצבע תלת מימדית במהלך הצורך: פתרון לניתוח קינמטי של מניפולציה בדיקור סיני
Summary
שיטה ניסיונית זו מתארת פתרון לניתוח קינמטי של מניפולציה בדיקור סיני עם טכנולוגיית מעקב אחר תנועות אצבע תלת ממדית.
Abstract
מעקב תנועה תלת מימדי (3D) שימש בתחומים רבים, כגון מחקרים של ספורט וכישורים רפואיים. ניסוי זה נועד להשתמש בטכנולוגיית מעקב תנועה תלת-ממדית כדי למדוד את הפרמטרים הקינמטיים של מפרקי האצבעות במהלך מניפולציה של דיקור סיני (AM) ולהקים שלושה אינדיקטורים טכניים “משרעת, מהירות וזמן”. שיטה זו יכולה לשקף את מאפייני הפעולה של AM ולספק פרמטרים כמותיים לאורך שלושה צירים של מפרקי אצבע מרובים. הראיות הנוכחיות מראות כי לשיטה יש פוטנציאל גדול ליישומים עתידיים כגון חקר מערכת היחסים של דיקור סיני, הוראה ולמידה של AM, ומדידה ושימור של AM של דיקור סיני מפורסם.
Introduction
כסוג של מיומנויות קליניות של הרפואה הסינית המסורתית (TCM) וגירוי פיזי, מניפולציה דיקור סיני (AM) נחשב לעתים קרובות כגורם חשוב המשפיע על ההשפעה הטיפולית של דיקור סיני1,2. מחקרים רבים אישרו כי AM שונים או פרמטרים שונים גירוי (מהירות צורך, משרעת, תדירות, וכו ‘) של אותו AM הביא השפעות טיפוליות שונות3,4,5,5,6,7. לכן, המדידה של הפרמטרים הקינמטיים הרלוונטיים של AM וניתוח מתאם עם האפקט הטיפולי יכול לספק תמיכה נתונים שימושית התייחסות לטיפול הקליני עם דיקור סיני8,9.
מדידת הפרמטרים הקינמטיים של AM החלה בשנות השמונים. בימים הראשונים, טכנולוגיית המרת האות החשמלי המבוססת על התנגדות משתנה שימשה בעיקר להמרת אות ההעתקה של גוף המחט לאות מתח או זרם להצגה ותיעוד של נתוני המשרעת והתדירות של AM11. יתר על כן, ATP-II המפורסם של הרפואה הסינית דיקור סיני בוחן II (ATP-II) עם טכנולוגיה זו שימש כיום על ידי אוניברסיטאות רבות לרפואה סינית מסורתית של סין12. לאחר מכן, עם הפיתוח המתמשך והחדשנות של טכנולוגיית החיישנים, נעשה שימוש בסוגים שונים של חיישנים לאיסוף פרמטרים קינמטיים של AM. לדוגמה, חיישן התנועה האלקטרומגנטית של שלושת הצירים חובר לידית המחט כדי לרכוש משרעת ומהירות נחוצות13; חיישן האות הביואלקטרי הונח על קרן הגב של חוט השדרה של החיה כדי לתעד תדר נחוץ14 וכו ‘. למרות שהמחקר הכמותי של AM המבוסס על שני סוגי הטכנולוגיות הנ”ל השלים את רכישת הפרמטרים הקינמטיים הרלוונטיים במהלך הצורך, החסרונות העיקריים שלה הם חוסר היכולת לבצע את המדידה הלא פולשנית בזמן אמת ואת השינוי בתחושת ההפעלה הנגרמת על ידי שינוי גוף המחט.
בשנים האחרונות, טכנולוגיית מעקב תנועה הוחלה בהדרגה על המחקר הכמותי של AM15,16. מכיוון שהוא מבוסס על ניתוח פריים אחר פריים של וידאו נחוץ, ניתן לרכוש את מדידת הפרמטרים של דיקור סיני במהלך פעולת vivo מבלי לשנות את גוף המחט. טכנולוגיה זו שימשה למדידת הפרמטרים הקינמטיים כגון משרעת, מהירות, תאוצה ותדירות של ארבע נקודות מעקב של אגודל ואצבע במהלך הצורך במישור דו-ממדי (דו-ממדי) והקימה את דמות מקל האצבעות המתאימה15. מחקרים מסוימים מדדו גם את טווח שינוי הזווית של מפרק הבין-פלנג’י (IP) של האגודל והאצבע עם טכנולוגיה דומה9,17,18. עם זאת, המחקרים הנוכחיים על ניתוח AM עדיין מוגבלים בעיקר למישור התנועה הדו-ממדי, ומספר נקודות המעקב קטן יחסית. עד כה, אין שיטת מדידה וניתוח קינמטית תלת-ממדית מלאה (3D) עבור AM, ולא פורסמו נתונים קשורים.
כדי לפתור את הבעיות הנ”ל, מחקר זה ישתמש בטכנולוגיית מעקב תנועה תלת-ממדית כדי למדוד את הפרמטרים הקינמיטיים של שבע נקודות המעקב של היד במהלך הצורך. פרוטוקול זה נועד לספק פתרון טכני מלא לניתוח kinematic על AM, כמו גם את המחקר הנוסף על מתאם אפקט המינון של דיקור סיני.
Protocol
Representative Results
Discussion
מחקר זה ביסס את שיטת המדידה של הפרמטרים הקינמטיים של AM in vivo וקיבל את הנתונים של משרעת תנועה, מהירות וזמן פעולה של שש נקודות המעקב החשובות על האגודל והאצבע לאורך שלושה צירים. בינתיים, בהתבסס על מסגרת הכיול התלת-ממדית, נוצרו תצוגת מקל תלת-ממדית ואנימציה מתאימה של האגודל והאצבע במהלך הצור…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מספר מענק. 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 |
References
- 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).
