Summary

Suivi tridimensionnel du mouvement des doigts pendant l’aiguilletage: une solution pour l’analyse cinématique de la manipulation de l’acupuncture

Published: October 28, 2021
doi:

Summary

Cette méthode expérimentale décrit une solution pour l’analyse cinématique de la manipulation de l’acupuncture avec la technologie tridimensionnelle de suivi du mouvement des doigts.

Abstract

Le suivi de mouvement tridimensionnel (3D) a été utilisé dans de nombreux domaines, tels que la recherche sur le sport et les compétences médicales. Cette expérience visait à utiliser la technologie de suivi de mouvement 3D pour mesurer les paramètres cinématiques des articulations des doigts lors de la manipulation de l’acupuncture (FA) et établir trois indicateurs techniques « amplitude, vitesse et temps ». Cette méthode peut refléter les caractéristiques de fonctionnement de la FA et fournir des paramètres quantitatifs le long de trois axes d’articulations de plusieurs doigts. Les preuves actuelles montrent que la méthode a un grand potentiel pour des applications futures telles que l’étude de la relation dose-effet de l’acupuncture, l’enseignement et l’apprentissage de la FA, et la mesure et la préservation de la FA des acupuncteurs célèbres.

Introduction

En tant que type des compétences cliniques de la médecine traditionnelle chinoise (MTC) et de la stimulation physique, la manipulation de l’acupuncture (FA) est souvent considérée comme un facteur important qui affecte l’effet thérapeutique de l’acupuncture1,2. De nombreuses études ont confirmé que différents paramètres de stimulation am ou différents paramètres de stimulation (vitesse d’aiguilletage, amplitude, fréquence, etc.) d’une même FA ont entraîné des effets thérapeutiques différents3,4,5,6,7. Par conséquent, la mesure des paramètres cinématiques pertinents de la FA et l’analyse de corrélation avec l’effet thérapeutique peuvent fournir un soutien de données utile et une référence pour le traitement clinique avec l’acupuncture8,9.

La mesure des paramètres cinématiques de l’AM a commencé dans les années 198010. Au début, la technologie de conversion du signal électrique basée sur une résistance variable était principalement utilisée pour convertir le signal de déplacement du corps de l’aiguille en un signal de tension ou de courant pour afficher et enregistrer les données d’amplitude et de fréquence d’AM11. De plus, le célèbre testeur de technique d’acupuncture de médecine chinoise ATP-II (ATP-II) avec cette technologie a actuellement été utilisé par de nombreuses universités de médecine traditionnelle chinoise de Chine12. Après cela, avec le développement continu et l’innovation de la technologie des capteurs, différents types de capteurs ont été utilisés pour collecter les paramètres cinématiques de la FA. Par exemple, le capteur de mouvement électromagnétique à trois axes a été fixé à la poignée de l’aiguille pour acquérir l’amplitude et la vitesse d’aiguilletage13; le capteur de signal bioélectrique a été placé sur la corne dorsale de la moelle épinière de l’animal pour enregistrer la fréquence d’aiguilletage14, etc. Bien que la recherche quantitative de la FA basée sur les deux types de technologies ci-dessus ait achevé l’acquisition de paramètres cinématiques pertinents lors de l’aiguilletage, ses principaux inconvénients sont l’incapacité d’effectuer la mesure non invasive en temps réel et le changement de sensation de fonctionnement causé par la modification du corps de l’aiguille.

Au cours des dernières années, la technologie de suivi de mouvement a été progressivement appliquée à la recherche quantitative de AM15,16. Parce qu’elle est basée sur l’analyse image par image de la vidéo d’aiguilletage, la mesure des paramètres d’acupuncture peut être acquise lors d’un fonctionnement in vivo sans modifier le corps de l’aiguille. Cette technologie a été utilisée pour mesurer les paramètres cinématiques tels que l’amplitude, la vitesse, l’accélération et la fréquence de quatre points de suivi du pouce et de l’index lors de l’aiguille dans un plan bidimensionnel (2D) et a établi la figure correspondante du bâton de doigt15. Certaines études ont également mesuré la plage de changement d’angle de l’articulation interphalangienne (IP) du pouce et de l’index avec une technologie similaire9,17,18. Cependant, les études actuelles sur l’analyse de la FA sont encore principalement limitées au plan de mouvement 2D, et le nombre de points de suivi est relativement faible. Jusqu’à présent, il n’existe pas de méthode complète de mesure et d’analyse cinématique tridimensionnelle (3D) pour la FA, et aucune donnée connexe n’a été publiée.

Pour résoudre les problèmes ci-dessus, cette étude utilisera la technologie de suivi de mouvement 3D pour mesurer les paramètres cinématiques des sept points de suivi de la main lors de l’aiguilletage. Ce protocole vise à fournir une solution technique complète pour l’analyse cinématique sur la FA, ainsi que pour la poursuite de l’étude sur la corrélation dose-effet de l’acupuncture.

Protocol

Cette étude a été approuvée par le comité d’éthique de l’hôpital Yueyang, affilié à l’Université de médecine traditionnelle chinoise de Shanghai (référence n° 2021-062), et chaque participant a signé un formulaire de consentement éclairé. 1. Préparations expérimentales Paramètres de l’appareil photo : Placez trois trépieds devant la table d’opération et connectez-les avec trois caméras. Réglez les paramètres de pr…

Representative Results

Après avoir établi cette méthode expérimentale, les compétences de levage-poussée et de virevoltage de base de la FA de dix-neuf professeurs d’acupuncture de l’École d’acupuncture-moxibustion et de Tuina de l’Université de MTC de Shanghai ont été mesurées à l’aide du suivi de mouvement 3D. Selon la définition d’un système de coordonnées articulaires (JCS) pour l’épaule, le coude, le poignet et la main proposée par le Comité de normalisation et de terminologie (STC) de la<…

Discussion

Cette étude a établi la méthode de mesure des paramètres cinématiques de la FA in vivo et a obtenu les données d’amplitude de mouvement, de vitesse et de temps de fonctionnement des six points de suivi importants sur le pouce et l’index le long de trois axes. Pendant ce temps, sur la base du cadre d’étalonnage 3D, une vue de bâton 3D et une animation correspondante du pouce et de l’index pendant l’aiguilletage ont été générées. Le mouvement du pouce et de l’index de la FA peut être enti…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (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

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Xuemin, S., et al. Application of Twirling Replenishing and Reducing Technique and Its Quantitative Concept. Chinese Medical Journal. 05, 16-17 (1987).
  11. Guxing, Development of teaching test apparatus for acupuncture manipulations in TCM. Chinese Acupuncture & Moxibustion. 21 (4), 229 (2001).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Sun, L. . Research on Acupuncture Information Transmission and Quantification System. , (2005).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Wang, F. C., Ma, T. M. . Acupuncture and Moxibustion Techniques and Manipulations, 4 end. , 31-34 (2016).
  20. . Acupuncture Manipulation Analysis (AMA) Version 1.1 Available from: https://github.com/SHUTCM-tcme/AMA (2021)
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. Asadipour, A., Debattista, K., Chalmers, A. Visuohaptic augmented feedback for enhancing motor skills acquisition. The Visual Computer. 33 (4), 401-411 (2017).
  26. Ozkaya, G., et al. Three-dimensional motion capture data during repetitive overarm throwing practice. Scientific Data. 5, 180272 (2018).
  27. 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).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. Zhenzhu, L., et al. Feasibility study of the low-cost motion tracking system for assessing endoscope holding skills. World Neurosurgery. 140, 312-319 (2020).
  33. 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).
  34. 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).
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Cite This Article
Xu, L., Wang, F., Yang, H., Tang, W. Three-Dimensional Finger Motion Tracking during Needling: A Solution for the Kinematic Analysis of Acupuncture Manipulation. J. Vis. Exp. (176), e62750, doi:10.3791/62750 (2021).

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