Tredimensjonal fingerbevegelsessporing under needling: En løsning for kinematisk analyse av akupunkturmanipulering
Summary
Denne eksperimentelle metoden beskriver en løsning for kinematisk analyse av akupunkturmanipulering med tredimensjonal fingerbevegelsessporingsteknologi.
Abstract
Tredimensjonal (3D) bevegelsessporing har blitt brukt på mange felt, for eksempel forskning på sport og medisinske ferdigheter. Dette eksperimentet hadde som mål å bruke 3D bevegelsessporingsteknologi for å måle de kinematiske parametrene til fingrenes ledd under akupunkturmanipulering (AM) og etablere tre tekniske indikatorer “amplitude, hastighet og tid”. Denne metoden kan gjenspeile operasjonsegenskapene til AM og gi kvantitative parametere langs tre akser med flere fingerledd. Dagens bevis viser at metoden har et stort potensial for fremtidige anvendelser som studiet av doseeffektforholdet mellom akupunktur, undervisning og læring av AM, og måling og bevaring av kjente akupunkturisters AM.
Introduction
Som en slags kliniske ferdigheter i tradisjonell kinesisk medisin (TCM) og fysisk stimulering, akupunktur manipulasjon (AM) er ofte ansett som en viktig faktor som påvirker den terapeutiske effekten av akupunktur1,2. Mange studier har bekreftet at forskjellige AM eller forskjellige stimuleringsparametere (behovshastighet, amplitude, frekvens, etc.) av samme AM resulterte i forskjellige terapeutiske effekter3,4,5,6,7. Derfor kan måling av relevante kinematiske parametere for AM og korrelasjonsanalyse med terapeutisk effekt gi nyttig datastøtte og referanse for klinisk behandling med akupunktur8,9.
Målingen av kinematiske parametere av AM begynte på 1980-tallet10. I de tidlige dager ble den elektriske signalkonverteringsteknologien basert på variabel motstand hovedsakelig brukt til å konvertere forskyvningssignalet til nålekroppen til en spenning eller et strømsignal for visning og registrering av amplituden og frekvensdataene til AM11. Videre har den berømte ATP-II kinesisk medisin akupunkturteknikk tester II (ATP-II) med denne teknologien for tiden blitt brukt av mange tradisjonelle kinesiske medisinuniversiteter i Kina12. Etter det, med kontinuerlig utvikling og innovasjon av sensorteknologi, ble forskjellige typer sensorer brukt til å samle kinematiske parametere for AM. For eksempel ble de tre aksene elektromagnetisk bevegelsessensor festet til nålehåndtaket for å skaffe seg behov for amplitude og hastighet13; den bioelektriske signalsensoren ble plassert på dorsalhornet i dyrets ryggmarg for å registrere behov for frekvens14, etc. Selv om den kvantitative forskningen til AM basert på de to ovennevnte typer teknologier har fullført oppkjøpet av relevante kinematiske parametere under trengende, er dens viktigste ulemper manglende evne til å utføre sanntids ikke-invasiv måling og endringen av driftsfølelse forårsaket av modifikasjon av nålekroppen.
De siste årene har bevegelsessporingsteknologi gradvis blitt brukt på den kvantitative forskningen til AM15,16. Fordi det er basert på ramme-for-ramme analyse av needling video, kan måling av akupunkturparametere anskaffes under in vivo-drift uten å endre nålekroppen. Denne teknologien har blitt brukt til å måle de kinematiske parametrene som amplitude, hastighet, akselerasjon og frekvens av fire sporingspunkter av tommel og pekefinger under behov i et todimensjonalt (2D) plan og etablert den tilsvarende fingerpinnen figur15. Noen studier målte også vinkelendringsområdet for interfalangeal (IP) ledd av tommel og pekefinger med lignende teknologi9,17,18. Imidlertid er de nåværende studiene på AM-analyse fortsatt hovedsakelig begrenset til 2D-bevegelsesplanet, og antall sporingspunkter er relativt lite. Så langt er det ingen komplett tredimensjonal (3D) kinematikkmålings- og analysemetode for AM, og ingen relaterte data ble publisert.
For å løse problemene ovenfor vil denne studien bruke 3D bevegelsessporingsteknologi for å måle de kinematiske parametrene til de syv sporingspunktene under behov. Denne protokollen tar sikte på å gi en komplett teknisk løsning for den kinematiske analysen på AM, samt den videre studien om doseeffektkorrelasjonen av akupunktur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne studien etablerte målemetoden for de kinematiske parametrene til AM in vivo og fikk dataene om bevegelsesamplitude, hastighet og driftstid for de seks viktige sporingspunktene på tommelen og pekefingeren langs tre akser. I mellomtiden, basert på 3D-kalibreringsrammen, ble det generert en 3D-pinnevisning og tilsvarende animasjon av tommelen og pekefingeren under trengende. Tommel- og pekefingerbevegelsen til AM kan vises fullt ut med synkron avspilling av kinematisk parameterkurve og pinneanimasjon, noe …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av 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 |
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).
