本实验方法描述了一种利用三维手指运动追踪技术对针灸操作进行运动学分析的解决方案。
需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用
本文内容
摘要
摘要
三维（3D）运动追踪技术已被广泛应用于多个领域，例如运动科学和医学技能研究。本实验旨在利用三维运动追踪技术测量针刺手法操作（AM）过程中手指各关节的运动学参数，并建立“幅度、速度和时间”三项技术指标。该方法能够反映针刺手法的操作特征，并提供多手指关节在三个轴向上的定量参数。现有证据表明，该方法在未来具有广阔的应用前景，例如可用于针灸剂量-效应关系研究、针刺手法的教学与学习，以及著名针灸医师针刺手法的量化测量与传承保存。
引言
作为中医临床技能和物理刺激的一种，针刺手法（AM）常被视为影响针灸疗效的重要因素1,2。许多研究已证实，不同的针刺手法或同一手法下不同的刺激参数（如进针速度、幅度、频率等）会产生不同的治疗效果3,4,5,6,7。因此，对针刺手法相关运动学参数的测量及其与疗效的相关性分析，可为针灸临床治疗提供有用的数据支持和参考依据8,9。
对针刺手法运动学参数的测量始于20世纪80年代10。早期主要采用基于可变电阻的电信号转换技术，将针体的位移信号转化为电压或电流信号，以显示和记录针刺手法的幅度和频率数据11。目前，采用该技术的著名中医针刺手法测试仪ATP-II（ATP-II）已在中国多家中医药大学中广泛应用....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
方案
本研究经上海中医药大学附属岳阳医院伦理委员会批准（批件编号：2021-062），所有参与者均签署了知情同意书。
1. 实验准备
- 相机设置：
- 在手术台前方放置三个三脚架，并将它们与三台相机连接。
- 将相机的拍摄参数设置如下：分辨率 1280 × 720 像素，格式 MP4，全手动模式（M），光圈 F1.2，快门速度 1/1000 s，ISO 6400，自动白平衡，光学变焦 0 mm。
注意：每两台相机之间的夹角应设置为 60°–120°（图 1A）。
- 追踪标记点放置：
- 在每位参与者的持针手部粘贴七个直径为 6.5 mm 的反光球，用于视频记录，具体操作详见步骤 1.2.2–1.2.4，并参见 图 2A。
- 手腕：在尺骨和桡骨茎突中点处粘贴一个反光球，定义为追踪点 "腕关节 "（WJ）
- 拇指：在拇指指甲中心粘贴一个反光球，定义为追踪点 "拇指指尖"（TT）；在指间关节（IP 关节）处粘贴一个反光球，定义为追踪点 "拇指末端关节"（TEJ）；在掌指关节（MCP 关节）处粘贴一个反光球，定义....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
结果
在建立该实验方法后，采用三维运动捕捉技术测量了来自上海中医药大学针灸推拿学院的19位针灸教师的基本针刺手法中的提插和捻转技能。根据国际生物力学学会标准化与术语委员会（STC）提出的肩、肘、腕和手关节坐标系（JCS）定义21，共选取了七个手指追踪点。基于这些点的解剖位置，由动作捕捉与分析软件生成的杆状视图如图2B所示。各点在三个轴向上典型的时间-坐标曲线如图4所示，并提供了提插和捻转技能的杆状视图视频两段（视频1 和 视频2）。
如图4C、E所示，由于在进行不同手法操作时，腕关节（WJ）沿主要运动轴的移动幅度极小（提插手法沿Z轴，捻转手法沿Y轴），因此腕关节可视为固定，运动似乎主要来自拇指和示指。因此，通过运动捕捉与分析软件导出其余六个标记点的数据，用于对AM.......
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
讨论
本研究建立了AM运动学参数的测量方法 体内 并获取了拇指和食指在三维方向上六个重要追踪点的运动幅度、速度及操作时间数据。同时，基于三维校准框架，生成了进针过程中拇指和食指的三维棍状图及相应动画。通过运动参数曲线与棍状动画的同步回放，可完整展示 AM 手法中拇指与食指的运动过程，有助于研究人员深入探究其运动特征，并比较不同 AM 手法之间的异同。
在整个实验过程中，一些影响分析结果的关键步骤可以总结如下：首先，实验环境的配置。建议实验环境的温度保持恒定在22–25 °C，相对湿度约为60%，室内无明显气流。同时，周围环境应避免强噪声和电磁源干扰。其次，相机与三脚架的放置。在运动追踪过程中，所有相机应完整记录全部追踪点，以获得高精度数据。因此，合理的相机位置是减少实验误差的关键。此外，三脚架应调整至适当高度（高于实验台面，并确保能清晰记录台面上的实验装置及受试者的手部动作）。第三，校准与自动运动追踪。所有分析数据均基于运动视频每一帧中各追踪点在三维校准系统中的位置计算得出；因此，成功的校准以及对每个点的自动追踪是进行后续计算的前提条件。最后，波峰与波谷的识别。主动运动.......
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本工作由国家自然科学基金（项目编号：82174506）资助。
....访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 三维校准框架 | 任意品牌 | 15 x 15 x 15 cm | |
| 针灸针 | 苏州医疗器械厂 | 0.35 x 40 mm | |
| 双面胶带 | 任意品牌 | 圆形，直径1 cm | |
| 反光球 | Simi Reality Motion Systems GmbH | 直径6.5 mm | |
| SD卡 | Western Digital Corporation | SDXC UHS-I | |
| SD卡读卡器 | UGREEN Group Limited | USB 3.0 | |
| Simi Motion | Simi Reality Motion Systems GmbH | Ver.8.5.15 | |
| 棉签 | 任意品牌 | 乙醇体积分数为70%-80% | |
| 三台摄像机 | 日本胜利公司 | JVC GC-PX100BAC | |
| 三个三脚架 | 任意品牌 |
参考文献
- 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.
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
重印与许可
