Summary
Este método experimental descreve uma solução para a análise cinemática da manipulação da acupuntura com tecnologia tridimensional de rastreamento de movimento de dedo.
Abstract
O rastreamento de movimento tridimensional (3D) tem sido usado em muitos campos, como as pesquisas de habilidades esportivas e médicas. Este experimento teve como objetivo usar a tecnologia de rastreamento de movimento 3D para medir os parâmetros cinemáticos das articulações dos dedos durante a manipulação da acupuntura (AM) e estabelecer três indicadores técnicos "amplitude, velocidade e tempo". Este método pode refletir as características de operação do AM e fornecer parâmetros quantitativos ao longo de três eixos de múltiplas articulações de dedos. As evidências atuais mostram que o método tem grande potencial para aplicações futuras, como o estudo da relação dose-efeito da acupuntura, ensino e aprendizagem do AM, e a medição e preservação do AM dos famosos acupunturistas.
Introduction
Como uma espécie de habilidades clínicas da medicina tradicional chinesa (TCM) e estimulação física, a manipulação da acupuntura (AM) é frequentemente considerada como um fator importante que afeta o efeito terapêutico da acupuntura1,2. Muitos estudos confirmaram que diferentes parâmetros de am ou diferentes de estimulação (velocidade de necessidade, amplitude, frequência, etc.) do mesmo AM resultaram em diferentes efeitos terapêuticos3,4,5,6,7. Portanto, a medição de parâmetros cinemáticos relevantes da AM e a análise de correlação com o efeito terapêutico podem fornecer suporte de dados útil e referência para o tratamento clínico com acupuntura8,9.
A medição dos parâmetros cinemáticos do AM começou na década de 198010. Nos primeiros dias, a tecnologia de conversão de sinal elétrico baseada na resistência variável foi usada principalmente para converter o sinal de deslocamento do corpo da agulha em um sinal de tensão ou corrente para exibição e registro dos dados de amplitude e frequência do AM11. Além disso, o famoso testador de técnica de acupuntura da medicina chinesa ATP-II II (ATP-II) com essa tecnologia tem sido usado atualmente por muitas universidades tradicionais de medicina chinesa da China12. Depois disso, com o desenvolvimento contínuo e a inovação da tecnologia de sensores, diferentes tipos de sensores foram utilizados para coletar parâmetros cinemáticos do AM. Por exemplo, o sensor de movimento eletromagnético de três eixos foi anexado à alça da agulha para adquirir amplitude e velocidade necessários13; o sensor de sinal bioelétrico foi colocado no chifre dorsal da medula espinhal do animal para registrar a frequência de necessidade14, etc. Embora a pesquisa quantitativa de AM baseada nos dois tipos de tecnologias acima tenha concluído a aquisição de parâmetros cinemáticos relevantes durante a necessidade, suas principais desvantagens são a incapacidade de realizar a medição não invasiva em tempo real e a mudança da sensação de operação causada pela modificação do corpo da agulha.
Nos últimos anos, a tecnologia de rastreamento de movimento foi gradualmente aplicada à pesquisa quantitativa de AM15,16. Por se basear na análise quadro a quadro do vídeo de necessidade, a medição dos parâmetros de acupuntura pode ser adquirida durante a operação in vivo sem modificar o corpo da agulha. Esta tecnologia tem sido usada para medir os parâmetros cinemáticos como amplitude, velocidade, aceleração e frequência de quatro pontos de rastreamento do polegar e indicador durante a necessidade em um plano bidimensional (2D) e estabeleceu a figura correspondente do dedo-de-dos15. Alguns estudos também mediram a faixa de mudança de ângulo da articulação interfalangeal (IP) do polegar e do indicador com tecnologia semelhante9,17,18. No entanto, os estudos atuais sobre análises am ainda estão limitados principalmente ao plano de movimento 2D, e o número de pontos de rastreamento é relativamente pequeno. Até o momento, não há um método completo de medição e análise de cinemática tridimensional (3D) para AM, e nenhum dado relacionado foi publicado.
Para resolver os problemas acima, este estudo usará a tecnologia de rastreamento de movimento 3D para medir os parâmetros cinemáticos dos sete pontos de rastreamento da mão durante a necessidade. Este protocolo visa fornecer uma solução técnica completa para a análise cinemática em AM, bem como o estudo mais aprofundado sobre a correlação dose-efeito da acupuntura.
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Protocol
Este estudo foi aprovado pelo comitê de ética do Hospital Yueyang, afiliado à Universidade de Medicina Tradicional Chinesa de Xangai (referência nº 2021-062), e cada participante assinou um termo de consentimento livre e esclarecido.
1. Preparações para experimentos
- Configurações da câmera:
- Coloque três tripés em frente à mesa de operação e conecte-os com três câmeras.
- Defina os parâmetros de filmagem das câmeras da seguinte forma: resolução 1280 x720 pixels, formato MP4, modo manual completo (M), abertura F1.2, obturador 1/1000s, ISO 6400, balanço automático de branco, zoom óptico 0mm.
NOTA: O ângulo entre cada duas câmeras deve ser definido em 60°-120° (Figura 1A).
- Colocação do marcador de rastreamento:
- Conecte sete bolas reflexivas com um diâmetro de 6,5 mm na mão da agulha de segurando de cada participante para gravação de vídeo conforme detalhado nas etapas 1.2.2-1.2.4 e mostrado na Figura 2A.
- Pulso: Conecte uma bola no ponto médio do estiloide ulna e radial definido como ponto de rastreamento "articulação do pulso "(WJ)
- Polegar: Fixar uma bola cada no centro da unha do polegar definida como ponto de rastreamento "ponta do polegar" (TT), a junta IP definida como ponto de rastreamento "articulação da extremidade do polegar" (TEJ) e a articulação metacarpophalangeal (MCP) definida como ponto de rastreamento "articulação base do polegar" (TBJ), respectivamente.
- Dedo indicador: Conecte uma bola cada no centro da unha de indicador definida como ponto de rastreamento "ponta indicadora" (FT), a articulação interfalangeal proximal (PIP) definida como ponto de rastreamento "unha do indicador" (FMJ) e a articulação do PCM definida como ponto de rastreamento "unha-de-bico articulação" (FBJ), respectivamente.
2. Filmagem e edição de vídeo
- Coloque um pequeno quadro de calibração 3D de 15 cm x 15 cm com 8 pontos na mesa de operação para calibração 3D (Figura 1B,C).
- Remova o quadro da mesa depois de tirar um vídeo do quadro de calibração por pelo menos 8 s.
- Instrua os participantes a realizar am no ponto de acupuntura LI11 (Quchi) do voluntário, incluindo habilidades de elevação e rodopiante, para controlar a agulha para mover-se para cima e para baixo e girar com polegar e dedo indicador, respectivamente. Faça os vídeos das habilidades acima por pelo menos 10 ciclos.
NOTA: Os critérios de inclusão e exclusão dos participantes para a realização do AM e voluntários para fornecer pontos de acupuntura para a necessidade são listados. Inclusão do participante: (1) professor ou aluno de acupuntura terminou o capítulo "habilidade de levantamento" e "habilidade de rodagem" no livro didático do curso intitulado "Técnicas e Manipulações de Acupuntura e Moxibustion19; (2) o participante deve ter experiência prática com o corpo humano por mais de 5 vezes. Exclusão do participante: (1) professores ou alunos não acupuntura; (2) estudantes de acupuntura sem qualquer experiência prática com o corpo humano. Inclusão voluntária: (1) idade entre 16 e 60 anos; (2) nenhum dano de pele óbvio, ruptura, suppuração ou exsudação óbvia em torno de LI11 no braço direito. Exclusão voluntária: (1) indivíduos com histórico de tabagismo, abuso de álcool ou drogas; (2) indivíduos com doenças do sistema sanguíneo ou tendência sanguínea óbvia; (3) indivíduos com doença mental crônica ou transtornos mentais; (4) gestantes; (5) indivíduos com histórico de desmaios. - Exporte todos os vídeos das câmeras para o disco designado do computador. Renomeie os vídeos de calibração 3D nas câmeras 1, 2, 3 como "ca-1.mp4", "ca-2.mp4" e "ca-3.mp4".
- Sincronizar todos os vídeos de manipulação no software de edição de vídeo (por exemplo, Adobe premiere pro) e exportá-los nomeados como "lifting-thrusting-1.avi", "lifting-thrusting-2.avi", "lifting-thrusting-3.avi", "twirling-1.avi", "rodopiando-2.avi" e "rodopiando-3.avi", respectivamente.
NOTA: Consulte o Arquivo Suplementar 1 para obter as instruções de sincronização de vídeo do software de edição de vídeo utilizado neste estudo.
3. Configuração do projeto do Simi Reality Motion System (software de captura e análise de movimento)
- Abra o software de captura e análise de movimento e escolha Criar um novo projeto. Defina o nome do projeto no Project Label e clique em Criar e Salvar para salvar o projeto no disco designado.
- Escolha Especificação > Pontos > Mão Direita/Esquerda e arraste os pontos de rastreamento acima da caixa Pontos Predefinidos para a caixa Pontos Usados e clique no botão Fechar para continuar.
NOTA: Todas as etapas a seguir tomam como exemplo os pontos de rastreamento da mão direita. - Escolha conexões > de especificações e clique em Nova Conexão
- Nome de conexão de entrada "indicador III à direita". Selecione "parado médio direito" como o ponto de partida e linha até o ponto "ponta indicador direito" na mesma janela
- Clique nos botões Aplicar e Fechar para terminar o estabelecimento da conexão.
- Adicione e renomeie os grupos de câmera
- Clique com o botão direito do mouse em Câmeras > Adicionar grupo de câmeras para adicionar novos grupos de câmeras.
- O clique com o botão direito do mouse em Câmeras > Renomear para renomear os grupos de câmeras como "grupo de câmeras de elevação" e "grupo de câmeras giratórias", respectivamente.
- Clique com o botão direito do mouse no grupo de câmera de elevação > adicionar câmera
- Clique no botão Selecionar arquivo na caixa Rastreamento .
- Clique em Abrir arquivo existente e selecione o vídeo de operação "levantando-empurrando-1.avi" na próxima janela e clique em Aplicar para terminar a importação de vídeo.
- Semelhante às ações acima, clique em Selecionar arquivo na caixa de calibração 3D e importe o vídeo de calibração correspondente "ca-1.mp4".
- De acordo com a etapa 3.5, continue importando os vídeos de operação "levantando-empurra-2.avi" e "levantando-empurrando-3.avi", e seus vídeos de calibração correspondentes "ca-2.mp4" e "ca-3.mp4" no Grupo de Câmeras de Elevação, respectivamente.
NOTA: Deve haver 3 câmeras no Grupo de Câmeras de Elevação na janela do projeto após as seções 3.4 e 3.5. - De acordo com as etapas 3.4, 3.5 e 3.6, importe os vídeos de habilidade de rodopiante e calibração para o Twirling Camera Group.
4. Análise de vídeo
- Calibração 3D para cada câmera
- Expanda o grupo de câmeras de empuxo de elevação e clique com o botão direito do mouse nas propriedades > de elevação-impulso-1.
- Clique no botão de calibração 3D na caixa de calibração 3D ; inserir a descrição e adicionar 8 pontos clicando no botão Adicionar ponto por 8 vezes
- Clique em Aplicar após definir o nome e o valor correspondente x, Y, Z para cada ponto de acordo com os parâmetros de calibração (Tabela 1).
- Depois de configurar todos os pontos, mova o mouse para clicar em cada ponto final do vídeo de calibração para terminar a calibração 3D.
- Siga os passos 4.1.1-4.1.4 para completar a calibração 3D das outras câmeras do mesmo grupo e as câmeras do Twirling Camera Group.
- Rastreamento de movimento do dedo 3D
- Clique com o botão direito do mouse no Grupo de Câmera de Elevação > rastreamento 3D, selecione todas as câmeras e clique no botão OK para abrir a janela de rastreamento 3D .
- Defina a correspondência de padrões de uso (todos os pontos) para todas as câmeras e clique manualmente em todos os pontos de rastreamento do primeiro quadro.
- Clique no botão Pesquisar automaticamente para iniciar o rastreamento automático em 3D quadro por quadro.
- Siga os passos 4.2.1-4.2.3 para concluir o rastreamento de movimento do Twirling Camera Group.
NOTA: Se um ponto de rastreamento for perdido durante o rastreamento 3D automático, selecione a linha de ponto perdida, clique com o botão direito do mouse no Ponto de Descarte Daqui e, em seguida, clique novamente no ponto e no botão Pesquisar automaticamente . Selecione Sim , se a mensagem "Nenhum quadro de início para rastreamento foi definido para 3 câmeras selecionadas). ele pode ser definido individualmente em propriedades da câmera. Você quer definir o quadro de partida para o quadro 0 para todas as câmeras sem moldura inicial e continuar agora?" aparece.
- Exportação de dados
- Clique com o botão direito do mouse no Grupo de Câmera de Elevação > novo cálculo 3D, selecione todas as câmeras e verifique atualizar dados continuamente e armazenar dados explicitamente em arquivo na janela Criar dados 3D . Clique no botão OK para continuar.
- Clique com o botão direito do mouse na pasta Levantando-thrusting-3D Coordena dados > exportação, verifique títulos de coluna, nomes de rastreamento, tempo de partida e frequência, informações de tempo na primeira coluna, X, Y, Z, v(X), v(Y), v(Z) na janela de exportação
- Clique no botão Exportar para exportar o arquivo de dados (*.txt) com o nome personalizado. Exporte o arquivo de dados do Twirling Camera Group da mesma forma.
5. Análise de dados
NOTA: Um script PHP original é usado para navegar e analisar os arquivos de dados exportados pelo software de captura e análise de movimento. Todo o código-fonte foi compartilhado em um repositório do GitHub20.
- Depois que os arquivos de dados exportados do software de captura e análise de movimento forem carregados em uma pasta específica do servidor executando este script, abra o script e insira o nome de usuário e senha para fazer login.
- Clique em Adicionar novo participante, selecione o tipo e gênero do participante e insira o Nome do Participante, Idade e Tempo de Prática na página pop-up; clique em Enviar para terminar de adicionar um novo participante.
- Clique em Adicionar novo registro correspondente ao participante recém-adicionado na página da lista e, em seguida, insira o Nome da Pasta contendo os arquivos de dados carregados do software de captura e análise de movimento e selecione a Data de Operação; clique em Enviar para continuar.
- Clique em Análise correspondente ao registro de operação recém-adicionado, em seguida, selecione Habilidade e clique em Enviar. O script identificará e exibirá todas as cristas e cochos válidos para revisão manual.
NOTA: Uma determinada crista ou cocho pode ser reselecionado manualmente na lista de drop-down correspondente se o script o identificar incorretamente. Com base nessas cristas e cochos, os valores médios de amplitudes e velocidades ao longo de três eixos de cada ponto de rastreamento e o tempo de operação de elevação, empuxo, rodopiando para a esquerda e girando ações certas podem ser calculados e exibidos pelo script. O método de cálculo desses parâmetros é mostrado na Figura 3.
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Representative Results
Após o estabelecimento deste método experimental, as habilidades de elevação e rodopiante de am básicos de dezenove professores de acupuntura da Escola de Acupuntura-Moxibustion e Tuina da Universidade de Xangai de TCM foram medidas usando rastreamento de movimento 3D. De acordo com a definição de um sistema de coordenadas articulares (JCS) para o ombro, cotovelo, pulso e mão proposto pelo Comitê de Padronização e Terminologia (STC) da Sociedade Internacional de Biomecânica21, foram selecionados sete pontos de rastreamento de dedos. A visão de vara gerada pelo software de captura e análise de movimento com base nas posições anatômicas desses pontos é mostrada na Figura 2B. As típicas curvas de tempo de coordenada ao longo de três eixos de cada ponto são mostradas na Figura 4, e dois vídeos de habilidades de levantamento e rodopiação com vista de vara (Vídeo 1 e Vídeo 2).
Como mostrado na Figura 4C,E, devido à amplitude mínima de movimento ao longo dos eixos de movimento principais durante diferentes habilidades (o eixo Z de habilidade de elevação e o eixo Y da habilidade de rodopiamento) da articulação do pulso (WJ) pode ser fixado, e o movimento parece ocorrer a partir do polegar e do dedo indicador. Portanto, os dados dos outros seis pontos foram exportados pelo software de captura e análise de movimento para posterior análise cinemática da AM. Após a análise dos dados, os valores médios de amplitude e velocidade ao longo de três eixos e o tempo de operação da ação "levantamento", "empuxo", "girando para a esquerda" e "girando para a direita" de cada ponto de rastreamento nos dedos foram calculados e mostrados na Tabela 2, Tabela 3 e Tabela 4.
Além disso, o movimento dos dedos dos participantes também foi acompanhado quando eles realizaram AM no ATP-II. Os dados derivados do ATP-II foram comparados com os dados exportados pelo software de captura e análise de movimento. Os resultados mostram que a forma da curva de tempo de coordenadas de TT ao longo do eixo Z foi semelhante à curva tempo de tensão gerada por ATP-II durante a habilidade de elevação. Enquanto isso, durante a habilidade de rodopia, a forma da curva amplitude-tempo ao longo do eixo Y de TT também foi semelhante à curva tempo de tensão do ATP-II. Além disso, após o cálculo, os ciclos operacionais médios desses dois tipos de curvas foram basicamente os mesmos (Figura 5).
Figura 1: Posições da câmera e a colocação de quadro de calibração 3D. (A) As posições de três câmeras. (B) Visão frontal do quadro de calibração 3D. (C) Visão superior do quadro de calibração 3D. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: As posições dos marcadores de rastreamento e sua visão de vara. (A) As posições dos marcadores de rastreamento em mãos. (B) A visão de vara gerada pelo software de captura e análise de movimento com base nas posições anatômicas desses pontos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: Diagrama esquemático do método de cálculo de parâmetros cinemáticos. A amplitude média e a velocidade podem ser calculadas com base na crista da curva e no posicionamento do cocho. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: Curvas típicas de tempo de coordenadas durante as habilidades de elevação e rodopiante. (A,B,C) As típicas curvas de tempo de coordenada ao longo do eixo X-, Y-, Z de cada ponto de rastreamento durante a habilidade de elevação, respectivamente. (D,E,F) As curvas com as mesmas configurações de habilidade de elevação durante a habilidade de rodopiamento. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: Comparação das curvas geradas pelo ATP-II e software de captura e análise de movimento. (A) Os movimentos dos dedos dos participantes foram rastreados quando realizaram AM no ATP-II. (B) A curva tempo de tensão do ATP-II durante a habilidade de elevação- Empuxo. (C) A curva de tempo de coordenada ao longo do eixo Z de TT durante a habilidade de elevação. (D) A curva tempo de tensão do ATP-II durante a habilidade de rodopiamento. (E) A curva de tempo de coordenada ao longo do eixo Y de TT durante a habilidade de giro. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Tabela 1: Coordenar parâmetros dos pontos de calibração. Os valores de coordenadas de três eixos de oito pontos de calibração. Clique aqui para baixar esta Tabela.
Tabela 2: Dados de cinemática de cada ponto de rastreamento durante a habilidade de elevação. Os valores médios de amplitude e velocidade ao longo de três eixos de cada ponto de rastreamento em figuras durante a habilidade de elevação. Clique aqui para baixar esta Tabela.
Tabela 3: Dados de cinemática de cada ponto de rastreamento durante a habilidade de rodagem. Os valores médios de amplitude e velocidade ao longo de três eixos de cada ponto de rastreamento em figuras durante a habilidade de giro. Clique aqui para baixar esta Tabela.
Tabela 4: Tempo de operação durante as habilidades de levantamento e rodopiante Os valores médios do tempo de operação nos processos de elevação, empuxo, rodopiando para a esquerda e girando ações à direita Clique aqui para baixar esta Tabela.
Vídeo 1: Habilidade de levantamento de impulso. (Canto superior esquerdo) A vista da mão. (Canto superior direito, inferior esquerdo, inferior à direita) A típica curva dinâmica de tempo de coordenada ao longo do eixo X-, Y-, Z de cada ponto de rastreamento durante a habilidade de levantamento-impulso Por favor clique aqui para baixar este vídeo.
Vídeo 2: Habilidade de rodagem: A visão de vara da mão e as curvas dinâmicas típicas do tempo de coordenada com as mesmas configurações do Vídeo 1 durante a habilidade de rodopiamento. Clique aqui para baixar este vídeo.
Arquivo complementar 1: Instruções de sincronização de vídeo. Capturas de tela e etapas das instruções de sincronização de vídeo do software de edição de vídeo usado neste estudo. Clique aqui para baixar este Arquivo.
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Discussion
Este estudo estabeleceu o método de medição dos parâmetros cinemáticos de AM in vivo e obteve os dados de amplitude de movimento, velocidade e tempo de operação dos seis pontos de rastreamento importantes no polegar e indicador ao longo de três eixos. Enquanto isso, com base no quadro de calibração 3D, foram geradas uma visão de vara 3D e uma animação correspondente do polegar e do indicador durante a necessidade. O movimento do polegar e do indicador de AM pode ser totalmente exibido com a reprodução síncrona da curva de parâmetro cinético e animação de vara, o que pode ajudar os pesquisadores a explorar as características de movimento e comparar as semelhanças e diferenças de diferentes habilidades am.
Durante todo o processo experimental, algumas etapas críticas que afetam os resultados da análise podem ser resumidas primeiro, a configuração experimental do ambiente. A temperatura recomendada do ambiente experimental é constante de 22-25 °C, e a umidade relativa é de cerca de 60% sem fluxo de ar óbvio no quarto. Enquanto isso, não há ruído forte e interferência de fonte eletromagnética no ambiente circundante. Segundo, as colocações da câmera e do tripé. No processo de rastreamento de movimento, todos os pontos de rastreamento devem ser registrados por todas as câmeras para obter dados de alta precisão. Portanto, uma posição razoável da câmera é fundamental para reduzir erros experimentais. Além disso, os tripés devem ser ajustados a uma altura adequada (acima da mesa e garantir que os dispositivos experimentais na mesa e a mão do participante possam ser claramente registrados). Terceiro, calibração e rastreamento automático de movimento. Todos os dados de análise são calculados com base na posição de cada ponto de rastreamento no sistema de calibração 3D em cada quadro do vídeo de movimento; portanto, a calibração bem sucedida e o rastreamento automático de cada ponto são pré-requisitos para a realização de cálculos. Finalmente, identificação de cristas e cochos. Os indicadores técnicos de AM podem ser calculados pelo posicionamento das cristas e cochos em cada ciclo. Neste protocolo, as etapas de identificação automática e revisão manual são projetadas para garantir a precisão dos dados experimentais.
Para aplicar a tecnologia de rastreamento de movimento 3D à análise cinemática do AM, foram feitas duas modificações nesta tecnologia comumente utilizadas nas grandes articulações dos membros humanos. Primeiro, a personalização de um pequeno quadro de calibração 3D para dedos. Um quadro de calibração 3D de 15×15× cm de 15cm foi personalizado para melhorar a precisão de medição dos movimentos dos dedos. Através da varredura a laser 3D, a precisão de calibração do quadro é de 0,01 mm. Em segundo lugar, o estabelecimento de indicadores técnicos de AM e métodos de cálculo relacionados. De acordo com as características de movimento do AM e os dados brutos exportados pelo sistema de rastreamento de movimento, foram estabelecidos três indicadores técnicos, "amplitude, velocidade e tempo" ao longo de três eixos para cada ponto de rastreamento dos dedos. Esses parâmetros podem ser calculados pelo script PHP com base no reconhecimento do ponto de inflexão da curva de tempo de coordenada. As possíveis cristas e cochos podem ser identificados de acordo com a expressão lógica (1) e (2), respectivamente.
(1)
(2)
Onde dc, dt e dt2 são as diferenciações do valor da coordenada, tempo e tempo ao quadrado, d2c é a diferenciação quadrática da coordenada. De acordo com os resultados dos testes dos dados amostrais experimentais, dois tipos de limiares foram estabelecidos para verificar as validades dessas cristas e cochos. O limite de tempo é de 80% do ciclo operacional médio, os limites de crista e cocho são de 75% e 25% da amplitude operacional máxima. Depois de atravessar todas as cristas e cochos, a crista cujo tempo de intervalo da crista anterior é maior do que o limite de tempo e o valor da coordenada é maior do que o limiar da crista é identificado como a crista válida. O cocho cujo tempo de intervalo da crista anterior é maior do que o limite de tempo e o valor da coordenada é menor do que o limiar do cocho é identificado como o cocho válido. Embora, na maioria dos casos, as cristas e cochos possam ser identificados automaticamente, ainda há alguns casos que precisam ser ajustados manualmente. Portanto, como principal limitação dessa solução, o algoritmo de reconhecimento precisa ser melhorado em trabalhos futuros. A análise preliminar dos dados experimentais mostrou que a amplitude de movimento e a velocidade das articulações do PCM foram as menores, e os parâmetros relacionados das articulações ip ou PIP e pontas dos dedos foram maiores e maiores, respectivamente. Além disso, o corpo da agulha foi conduzido pelo movimento vertical ou tangencial das pontas dos dedos para mover-se para cima e para baixo ou girar em um eixo fixo. Em resumo, am é uma espécie de movimento rítmico realizado por pontas dos dedos impulsionados por articulações mcp do polegar e indicador. Além disso, não importa qual habilidade am foi usada, uma certa gama de movimentos ocorreu ao longo de três eixos em todos os pontos de rastreamento, o que sugere que durante o funcionamento da habilidade de elevação, embora as pontas dos dedos se movam principalmente na direção vertical, ela ainda é acompanhada por um movimento acoplado tangencial, e a habilidade de rodopiamento tangencial também é acompanhada por um movimento vertical acoplado. Esses resultados indicam que o AM não é um simples movimento de um único eixo.
Semelhante a outros estudos que usam essa tecnologia para analisar o movimento dos dedos, a tecnologia de rastreamento de movimento neste protocolo também fornece dados cinemáticos de três eixos de articulações de dedos com alta precisão22. No entanto, foi realizada uma análise secundária sobre dados brutos de acordo com as características de habilidade da AM, e foram estabelecidos indicadores técnicos correspondentes neste protocolo para posterior análise comparativa. Além disso, em comparação com os dispositivos portáteis, fáceis de usar e de baixo custo de rastreamento de movimento manual, como o Leap Motion, a análise padrão de rastreamento de movimento baseada em marcadores tem as vantagens de maior precisão e maior alcance de aplicativos23,24. Em comparação com o dispositivo de análise AM tradicional ATP-II, a curva amplitude-tempo ao longo do eixo de movimento principal derivada da análise de rastreamento de movimento e da curva de tempo de tensão derivada de ATP-II têm conformidade significativa na mesma habilidade AM. Além disso, os ciclos operacionais calculados pelos dois métodos de medição também foram relativamente consistentes. Esses resultados mostraram que este método experimental pode não apenas refletir características de habilidade semelhantes às do ATP-II, mas também fornecer parâmetros mais cinemáticos ao longo de três eixos de múltiplos pontos de rastreamento, que não podem ser medidos pela tecnologia experimental anterior.
Este método experimental fornece uma maneira eficiente de analisar movimentos complicados de dedos envolvidos no AM. Tem grande potencial para aplicações futuras. Primeiro, o estudo da relação dose-efeito da acupuntura. A tecnologia de rastreamento de movimento de dedos 3D fornece uma solução para determinar a quantidade de estimulação da acupuntura manual e pode ser usada para realizar estudos como a análise de correlação entre velocidade de necessidade, amplitude e efeito terapêutico, de modo a fornecer mais suporte científico de dados para a aplicação clínica da acupuntura. Em segundo lugar, a avaliação quantitativa e o feedback para o ensino e aprendizagem do AM. Os resultados da análise de dados combinados com o feedback verbal do professor podem ajudar os alunos a ajustar suas ações de dedo e reduzir a carga cognitiva24,25. Estudos anteriores usaram os dados fornecidos pela tecnologia de rastreamento de movimento 3D para melhorar o efeito da aprendizagem de habilidades motoras, como o arremesso de overarm repetitivo26 e o desempenho musical27,28. Alguns relatos também mostraram que habilidades médicas como colonoscopia29, laparoscópica30, artroscópio31 e outros endoscópio32,33 também poderiam ser aprimoradas com essa tecnologia. E outro estudo sugeriu que a autorreflexão baseada em vídeo e a discussão com os alunos se engajando em um nível cognitivo mais alto do que o feedback descritivo padrão34. Terceiro, a medição e preservação dos famosos acupunturistas am. Como todo o AM é coletado, gravado e analisado com base em vídeos de movimento armazenados no banco de dados, esses vídeos e dados relevantes de AM podem ser consultados por pesquisadores a qualquer momento para mais aprendizado e herança.
O estabelecimento desse método experimental abre um novo caminho para a pesquisa quantitativa do AM. No futuro, mais posições de câmera, lentes de maior definição e quadros de calibração de maior precisão podem ser aplicados para melhorar ainda mais a precisão dos dados e escavar indicadores técnicos mais significativos para fornecer mais referência de dados para a aplicação clínica, educação e promoção da acupuntura.
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Disclosures
Os autores não têm nada a revelar.
Acknowledgments
Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciência Natural da China (Grant Number. 82174506).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
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